RĪGAS TEHNISKĀ UNIVRSITĀTE

TRANSPORTA UN MAŠĪNZINĪBU FAKULTĀTE Mašīnbūves tehnoloģijas institūts

Materiālu apstrādes tehnoloģijas katedra

J Ozoliņš I Straume G Muižnieks

INŽENIERMATERIĀLU STRUKTŪRA UN ĪPAŠĪBAS

Laboratorijas darbu praktikums

RĪGA 2009

RĪGAS TEHNISKĀ UNIVRSITĀTE

TRANSPORTA UN MAŠĪNZINĪBU FAKULTĀTE

Mašīnbūves tehnoloģijas institūts

Materiālu apstrādes tehnoloģijas katedra

J Ozoliņš I Straume G Muižnieks

INŽENIERMATERIĀLU STRUKTŪRA UN ĪPAŠĪBAS

Laboratorijas darbu praktikums

RĪGA

2009

Satura rādītājs

Laboratorijas darbs Nr 1

MATERIĀLU MEHĀNISKĀS ĪPAŠĪBAS (Stiepes pārbaude triecienu stigrība)

Laboratorijas darbs Nr 2

MATERIĀLU MEHĀNISKĀS ĪPAŠĪBAS (Cietības mērīšana)

Laboratorijas darbs Nr 3

METĀLU PLASTISKĀ DEFORMĀCIJA UN REKRISTALIZĀCIJA TEHNOLOĢISKĀS PĀRBAUDES

Laboratorijas darbs Nr 4

SAKAUSĒJUMI MATERIĀLU MIKROSTRUKTŪRAS ANALĪZE

Laboratorijas darbs Nr 5

MATERIĀLU APSTRĀDES VEIDI

Laboratorijas darbs Nr 6

TERMISKĀS APSTRĀDES PAMATI

Laboratorijas darbs Nr 7

MATERIĀLU MAKROSTRUKTŪRAS ANALĪZE

Satura rādītājs

Laboratorijas darbs Nr 1

MATERIĀLU MEHĀNISKĀS ĪPAŠĪBAS (Stiepes pārbaude triecienu stigrība)

Laboratorijas darbs Nr 2

MATERIĀLU MEHĀNISKĀS ĪPAŠĪBAS (Cietības mērīšana)

Laboratorijas darbs Nr 3

METĀLU PLASTISKĀ DEFORMĀCIJA UN REKRISTALIZĀCIJA TEHNOLOĢISKĀS PĀRBAUDES

Laboratorijas darbs Nr 4

SAKAUSĒJUMI MATERIĀLU MIKROSTRUKTŪRAS ANALĪZE

Laboratorijas darbs Nr 5

MATERIĀLU APSTRĀDES VEIDI

Laboratorijas darbs Nr 6

TERMISKĀS APSTRĀDES PAMATI

Laboratorijas darbs Nr 7

MATERIĀLU MAKROSTRUKTŪRAS ANALĪZE

Laboratorijas darbs Nr 1

Materiālu mehāniskās īpašības (Stiepes pārbaude triecienu stigrība)

Dažādu materiālu pielietojamību tehnikā un saimniecībā galvenokārt nosaka to mehāniskās

īpašības Par mehāniskajām īpašībām sauc īpašības kas raksturo materiālu izturēšanos mehānisku slodžu iedarbībā Visbiežāk materiālu mehāniskās īpašības raksturo šādi lielumi stiprība - materiālu pretestība deformācijai un sagraušanai plastiskums - materiālu spēja plastiski deformēties bez sagraušanas cietība stigrība uc

Konstrukcijas detaļas vai parauga noslodzi raksturo pieliktais spēks vai spiediens Slodzi izsaka kg vai N (1kg=98N) Materiāla noslogojuma pakāpi raksturo spriegums Spriegums ir fizikāls lielums kurš raksturo ārējo spēku iedarbībā ķermenī radušos iekšējos spēkus Pēc būtības spriegums ir spēka daudzums kas darbojas uz laukuma vienību Spriegumu mēra kgmm2 Nmm2 MPa

SF

=σ kgmm2 Nmm2 MPa

kur σ ndash spriegums (Pa) F ndash spēks (N) S ndash laukums (mm2) Jebkurš spriegums rada detaļas parauga izmēru izmaiņas - deformāciju Materiāla

deformācija pēc sava rakstura var būt elastīga kas izzūd pēc slodzes noņemšanas un detaļa (paraugs) atgriežas sākuma stāvoklī Palielinot slodzi sākas plastiska deformācija kas saglabājas pēc slodzes noņemšanas Materiāla deformāciju - izmēru maiņu raksturo deformācijas pakāpe

ll∆

=ε

Materiālu mehāniskās īpašības atšķirīgiem noslodzes veidiem (stiepe spiede liece vērpe cirpe) nosaka ar dažādām pārbaudes metodēm

Stiepes pārbaude Ar tās palīdzību nosaka materiāla stiprības elastības un plastiskuma raksturojošus lielumus

Pārbaudi veic ar speciālām raujamām vai universālām pārbaudes mašīnām izmantojot standartizētus paraugus

Tērauda stiepes pārbaudē lieto apaļus vai plakanus paraugus (11 att)

11att Apaļais a) un plakanais b) paraugs

Paraugs sastāv no darba daļas uz kuras atzīmē mērgarumu l0 un galvas daļām kuras paredzētas parauga iestiprināšanai satvērējos - žokļos Apaļam paraugam l0 =5(10)d0 bet plakanam paraugam l0 =5665(1333) F0

Materiālu mehāniskās īpašības 1

Laboratorijas darbs Nr 1

Materiālu mehāniskās īpašības

(Stiepes pārbaude triecienu stigrība)

Dažādu materiālu pielietojamību tehnikā un saimniecībā galvenokārt nosaka to mehāniskās īpašības Par mehāniskajām īpašībām sauc īpašības kas raksturo materiālu izturēšanos mehānisku slodžu iedarbībā Visbiežāk materiālu mehāniskās īpašības raksturo šādi lielumi stiprība - materiālu pretestība deformācijai un sagraušanai plastiskums - materiālu spēja plastiski deformēties bez sagraušanas cietība stigrība uc

Konstrukcijas detaļas vai parauga noslodzi raksturo pieliktais spēks vai spiediens Slodzi izsaka kg vai N (1kg=98N) Materiāla noslogojuma pakāpi raksturo spriegums Spriegums ir fizikāls lielums kurš raksturo ārējo spēku iedarbībā ķermenī radušos iekšējos spēkus Pēc būtības spriegums ir spēka daudzums kas darbojas uz laukuma vienību Spriegumu mēra kgmm2 Nmm2 MPa

S

F

=

s

kgmm2 Nmm2 MPa

kur

σ ndash spriegums (Pa)

F ndash spēks (N)

S ndash laukums (mm2)

Jebkurš spriegums rada detaļas parauga izmēru izmaiņas - deformāciju Materiāla deformācija pēc sava rakstura var būt elastīga kas izzūd pēc slodzes noņemšanas un detaļa (paraugs) atgriežas sākuma stāvoklī Palielinot slodzi sākas plastiska deformācija kas saglabājas pēc slodzes noņemšanas Materiāla deformāciju - izmēru maiņu raksturo deformācijas pakāpe

l

l

D

=

e

Materiālu mehāniskās īpašības atšķirīgiem noslodzes veidiem (stiepe spiede liece vērpe cirpe) nosaka ar dažādām pārbaudes metodēm

Stiepes pārbaude

Ar tās palīdzību nosaka materiāla stiprības elastības un plastiskuma raksturojošus lielumus Pārbaudi veic ar speciālām raujamām vai universālām pārbaudes mašīnām izmantojot standartizētus paraugus

Tērauda stiepes pārbaudē lieto apaļus vai plakanus paraugus (11 att)

11att Apaļais a) un plakanais b) paraugs

Paraugs sastāv no darba daļas uz kuras atzīmē mērgarumu l0 un galvas daļām kuras paredzētas parauga iestiprināšanai satvērējos - žokļos Apaļam paraugam l0 =5(10)d0 bet plakanam paraugam l0 =5665(1333) F0

Stiepes pārbaudes gaitā iekārtas diagrammas ierīce zīmē grafisku sakarību starp paraugam pielikto slodzi (uz vertikālās ass kg) un tā deformāciju (pagarinājumu Δl mm uz horizontālās ass) Šo sakarību sauc par stiepes diagrammu (12 att)

12att Stiepes diagrammas a) plastiskiem materiāliem b) trausliem materiāliem c) plastiskiem materiāliem bez tecēšanas plauktiņa

13att Stiepes diagramma

Stiepes diagrammā saskatāmi vairāki raksturīgi punkti un posmi kas raksturo īpašību izmaiņas

Posmā OA līdz punktam A paraugs pagarinās tieši proporcionāli pieliktajai slodzei (proporcionalitātes robeža) Posmā AB proporcionalitāte izzūd bet paraugs turpina deformēties elastīgi

Materiāla elastības robežu aprēķina pēc sakarības

0

F

P

R

A

e

=

kgmm2 Nmm2 MPa

Sprieguma un deformācijas lineāro sakarību šajā posmā izsaka ar koeficientu E ko sauc par elastības moduli

e

s

acute

=

=

E

R

kgmm2 Nmm2 MPa

kur

( ndash relatīvā deformācijas pakāpe ()

E ndash elastības modulis (Nm2)

σ = R ndash spriegums (Pa)

Svarīgs materiāla raksturojošs lielums materiāla elastības modulis jeb Junga modulis ir koeficients kas raksturo materiāla pretestību stiepes vai spiedes elastīgajai deformācijai Junga moduli SI mērvienībās izsaka paskālos jeb Nm2 Elastības modulis atkarīgs no vielas uzbūves (saitēm starp vielas molekulām) un ārējiem apstākļiem ndash temperatūras vielas termiskās apstrādes bet ne no tās ģeometriskās formas

Dimants ir materiāls ar visaugstāko elastības moduli 1000GN(m-2 dzelzs 196GN(m-2 tērauds 200GN(m-2 bet gumija un daži polimeri raksturīgi ar viszemāko elastības moduli 10-3GN(m-2

Paraugu slogojot virs elastības robežas sākas materiāla plastiska (paliekoša) deformācija Sākot no punkta C vērojama parauga pagarināšanās bez redzamas slodzes izmaiņām ts - tecēšana Biežāk gan materiāliem tecēšanas plauktiņš nav novērojams Tādā gadījumā par tecēšanas robežu vai augstāko elastības robežu pieņem to sprieguma vērtību pie kura paliekošā deformācija sasniedz 02 un to apzīmē ar

o

B

eH

F

P

R

R

=

=

2

0

kgmm2 Nmm2 MPa

Maksimālā slodze kuru paraugs iztur tiek sasniegta punktā D tālāk parauga deformācija saistīta ar sašaurinājuma (kakliņa) veidošanos līdz tas pārtrūkst punktā K Pārrautā parauga garums samazinās par elastīgās deformācijas daļu jo visu laiku notiek arī elastīgā deformācija Maksimālo spriegumu vai izturības robežu aprēķina

0

max

F

P

R

m

=

kgmm2 Nmm2 MPa

Materiāla plastiskumu raksturo relatīvais pagarinājums (A) kuru aprēķina pēc formulas

100

1

1

100

0

0

0

max

-

=

D

=

m

l

l

l

A

kur

l0 - parauga mērgarums (mm)

lm - parauga mērgarums pēc pārraušanas (mm)

Trausliem materiāliem elastības robeža sakrīt ar izturības robežu un tie sagrūst bez plastiskas deformācijas (12 b att)

Pēc iegūtajiem mehānisko īpašību raksturojošiem lielumiem Re ReH Rm A var noteikt parastas kvalitātes oglekļa tērauda marku Daudzām valstīm pastāv savi atšķirīgi tēraudu marku apzīmējumi

Krievijas standarts ГOCT 380-94 parastas kvalitātes oglekļa tēraudu klasificē pēc tērauda izturības robežas augstākās elastības robežas relatīvā pagarinājuma lielumiem un apzīmē ar burtiem CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 Piemēram

Eiropas standarts LVS EN 10025 šos tēraudu klasificē pēc augstākās elastības robežas izturības robežas un triecienizturības (KV) raksturojošiem lielumiem un marķē šādi

Triecienstigrības noteikšanas metode

Pieaugot mašīnu un mehānismu darbības ātrumiem izmainās arī to detaļu slogošanas raksturs un rodas vajadzība noteikt materiālu dinamiskās īpašības Paplašinās mehānismu un konstrukciju darbības temperatūru diapazons sevišķi zemo temperatūru diapazonā Mašīnu īpašības šādos apstākļos vislabāk raksturot ar triecinstigrību dažādās temperatūrās

Eiropas normās tērauda markā ir iekļauta prasība pēc noteiktas triecienstigrības konkrētā pārbaudes temperatūrā - no istabas temperatūras līdz -60(C

Triecienstigrību nosaka pārbaudot noteiktas formas un izmēru ISO paraugu uz trieciena lieci ar krītoša vesera palīdzību Pārbaudes shēma a) un paraugs b) parādīti 14 att

14att Triecienstigrības pārbaudes shēma a) un ISO paraugs b)

Paceltam veserim krītot tas liecē sagrauj uz statnes novietoto paraugu Parauga sagraušanai veseris patērē noteiktu darbu - enerģiju ko mēra džoulos (J) Tā arī ir konkrētā materiāla triecienstigrība ndash KV

Materiāla triecienstigrība mainās atkarībā no temperatūras Stigrības pārbaudi izmanto materiāla aukstlūstaimības noteikšanai ti materiāla pārejas temperatūru no stigra stāvokļa uz trauslu stāvokli noteikšanai Stigrības pārbaudes var veikt plašā temperatūras intervālā

Lai noteiktu materiāla triecienstigrību dažādās pārbaudes temperatūrās paraugu atdzesē un iztur attiecīgā temperatūrā tad ātri uzstāda uz vesera un veic pārbaudi Noteikto triecienstigrību salīdzina ar standartos attiecīgā temperatūrā prasīto vērtību tā nedrīkst būt zemāka par standartā noteikto

Tērauda markā triecienstigrību apzīmē ar burtu un skaitļu kopumu Ja triecienstigrībai jābūt lielākai par 27J tad to apzīmē ar burtu J Ja lielākai par 40J tad ar burtu K ja lielākai par 60J tad ar burtu L Pārbaudes temperatūru apzīmē ar skaitļiem piemēram -60ordmC apzīmē ar J6 0ordmC ar J0 istabas temperatūru apzīmē ar burtu R ti JR

Parastas kvalitātes oglekļa tēraudu salīdzināšanas tabula

PAGE

1

Materiālu mehāniskās īpašības

_1294587223unknown

_1294593636unknown

_1294910092unknown

_1294587886unknown

_1293949837unknown

_1293950001unknown

_1203611916unknown

_1293949631unknown

_1203611804unknown

LVS EN 10025		Augšējā elastības robeža		Stigrības robeža		Plastiskums		Trieciena stigrība		Materiāla Nr		Dezoksidācijas veids		Salīdzinošas markas
Tērauda marka		2 mm N R eH		2 mm N R m		A		KV[J]		TordmC								ГОСТ 380-94		DIN 17100
S 185		185		290510				-		-		10035		-		-		CT0		St 33
S 235 IR S 235 IR G2 S 235 IO S 235 I2 G3 S 235 I2 G4		235		360510		24		27 27 27 27 27		20 20 0 -20 -20		10035 10038 10114 10116 10117		- mier rūd norm mier		- G2 G1 G3 G4		CT3 (пс) CT3 (сп)		St 37
S 275 IR S 275 IO S 275 I2 G3 S 275 I2 G4		275		430580		20		27 27 27 27		20 0 -20 -20		10044 10143 10144 10145		- rūd norm mier		- G1 G3 G4		CT3 CT3 (пс) CT4 (сп)		St 44
E 295		295		470610		-		-		-		10050		-		-		CT5		St 50
E 335		335		570710		-		-		-		10060		-		-				St 60
S 355 IR S 355 IO S 355 I2 G3 S 355 I2 G4 S 355 K2 G3 S 355 K2 G4		355		510680		20		27 27 27 27 40 40		20 0 -20 -20 -20 -20		10045 10553 10570 10577 10595 10596		- - norm mier norm mier		- - G3 G4 G3 G4		CT5 (пс) CT5 (сп)		St 52
E 360		360		790830		-		-		-		10070		-		-				St 70

Pārbaudes temperatūra ordmC		Triecienstigrība KV27 J		Triecienstigrība KV40 J		Triecienstigrība KV60 J LVS EN 100251993
+20		JR		KR		LR
0		J0		K0		L0
-20		J2		K2		L2
-30		J3		K3		L3
-40		J4		K4		L4
-50		J5		K5		L5
-60		J6		K6		L6

Tērauda marka		ReH Nmm2		Rm Nmm2		KV J		T (C
S 235 IR		235		360510		27		20
S 275 IR		275		430580		27		20
S 355 IR		355		510680		27		20

Tērauda marka		Rm Nmm2		ReH Nmm2		A		C
CT2		340 - 440		200		29		009 - 015
CT3		380 - 490		210		23		014 - 022
CT4		420 - 540		240		21		018 - 027

Laboratorijas darbs Nr 1

Materiālu mehāniskās īpašības (Stiepes pārbaude triecienu stigrība)

Dažādu materiālu pielietojamību tehnikā un saimniecībā galvenokārt nosaka to mehāniskās

īpašības Par mehāniskajām īpašībām sauc īpašības kas raksturo materiālu izturēšanos mehānisku slodžu iedarbībā Visbiežāk materiālu mehāniskās īpašības raksturo šādi lielumi stiprība - materiālu pretestība deformācijai un sagraušanai plastiskums - materiālu spēja plastiski deformēties bez sagraušanas cietība stigrība uc

Konstrukcijas detaļas vai parauga noslodzi raksturo pieliktais spēks vai spiediens Slodzi izsaka kg vai N (1kg=98N) Materiāla noslogojuma pakāpi raksturo spriegums Spriegums ir fizikāls lielums kurš raksturo ārējo spēku iedarbībā ķermenī radušos iekšējos spēkus Pēc būtības spriegums ir spēka daudzums kas darbojas uz laukuma vienību Spriegumu mēra kgmm2 Nmm2 MPa

SF

=σ kgmm2 Nmm2 MPa

kur σ ndash spriegums (Pa) F ndash spēks (N) S ndash laukums (mm2) Jebkurš spriegums rada detaļas parauga izmēru izmaiņas - deformāciju Materiāla

deformācija pēc sava rakstura var būt elastīga kas izzūd pēc slodzes noņemšanas un detaļa (paraugs) atgriežas sākuma stāvoklī Palielinot slodzi sākas plastiska deformācija kas saglabājas pēc slodzes noņemšanas Materiāla deformāciju - izmēru maiņu raksturo deformācijas pakāpe

ll∆

=ε

Materiālu mehāniskās īpašības atšķirīgiem noslodzes veidiem (stiepe spiede liece vērpe cirpe) nosaka ar dažādām pārbaudes metodēm

Stiepes pārbaude Ar tās palīdzību nosaka materiāla stiprības elastības un plastiskuma raksturojošus lielumus

Pārbaudi veic ar speciālām raujamām vai universālām pārbaudes mašīnām izmantojot standartizētus paraugus

Tērauda stiepes pārbaudē lieto apaļus vai plakanus paraugus (11 att)

11att Apaļais a) un plakanais b) paraugs

Paraugs sastāv no darba daļas uz kuras atzīmē mērgarumu l0 un galvas daļām kuras paredzētas parauga iestiprināšanai satvērējos - žokļos Apaļam paraugam l0 =5(10)d0 bet plakanam paraugam l0 =5665(1333) F0

Materiālu mehāniskās īpašības 1

Laboratorijas darbs Nr 1

Materiālu mehāniskās īpašības

(Stiepes pārbaude triecienu stigrība)

Dažādu materiālu pielietojamību tehnikā un saimniecībā galvenokārt nosaka to mehāniskās īpašības Par mehāniskajām īpašībām sauc īpašības kas raksturo materiālu izturēšanos mehānisku slodžu iedarbībā Visbiežāk materiālu mehāniskās īpašības raksturo šādi lielumi stiprība - materiālu pretestība deformācijai un sagraušanai plastiskums - materiālu spēja plastiski deformēties bez sagraušanas cietība stigrība uc

Konstrukcijas detaļas vai parauga noslodzi raksturo pieliktais spēks vai spiediens Slodzi izsaka kg vai N (1kg=98N) Materiāla noslogojuma pakāpi raksturo spriegums Spriegums ir fizikāls lielums kurš raksturo ārējo spēku iedarbībā ķermenī radušos iekšējos spēkus Pēc būtības spriegums ir spēka daudzums kas darbojas uz laukuma vienību Spriegumu mēra kgmm2 Nmm2 MPa

S

F

=

s

kgmm2 Nmm2 MPa

kur

σ ndash spriegums (Pa)

F ndash spēks (N)

S ndash laukums (mm2)

Jebkurš spriegums rada detaļas parauga izmēru izmaiņas - deformāciju Materiāla deformācija pēc sava rakstura var būt elastīga kas izzūd pēc slodzes noņemšanas un detaļa (paraugs) atgriežas sākuma stāvoklī Palielinot slodzi sākas plastiska deformācija kas saglabājas pēc slodzes noņemšanas Materiāla deformāciju - izmēru maiņu raksturo deformācijas pakāpe

l

l

D

=

e

Materiālu mehāniskās īpašības atšķirīgiem noslodzes veidiem (stiepe spiede liece vērpe cirpe) nosaka ar dažādām pārbaudes metodēm

Stiepes pārbaude

Ar tās palīdzību nosaka materiāla stiprības elastības un plastiskuma raksturojošus lielumus Pārbaudi veic ar speciālām raujamām vai universālām pārbaudes mašīnām izmantojot standartizētus paraugus

Tērauda stiepes pārbaudē lieto apaļus vai plakanus paraugus (11 att)

11att Apaļais a) un plakanais b) paraugs

Paraugs sastāv no darba daļas uz kuras atzīmē mērgarumu l0 un galvas daļām kuras paredzētas parauga iestiprināšanai satvērējos - žokļos Apaļam paraugam l0 =5(10)d0 bet plakanam paraugam l0 =5665(1333) F0

Stiepes pārbaudes gaitā iekārtas diagrammas ierīce zīmē grafisku sakarību starp paraugam pielikto slodzi (uz vertikālās ass kg) un tā deformāciju (pagarinājumu Δl mm uz horizontālās ass) Šo sakarību sauc par stiepes diagrammu (12 att)

12att Stiepes diagrammas a) plastiskiem materiāliem b) trausliem materiāliem c) plastiskiem materiāliem bez tecēšanas plauktiņa

13att Stiepes diagramma

Stiepes diagrammā saskatāmi vairāki raksturīgi punkti un posmi kas raksturo īpašību izmaiņas

Posmā OA līdz punktam A paraugs pagarinās tieši proporcionāli pieliktajai slodzei (proporcionalitātes robeža) Posmā AB proporcionalitāte izzūd bet paraugs turpina deformēties elastīgi

Materiāla elastības robežu aprēķina pēc sakarības

0

F

P

R

A

e

=

kgmm2 Nmm2 MPa

Sprieguma un deformācijas lineāro sakarību šajā posmā izsaka ar koeficientu E ko sauc par elastības moduli

e

s

acute

=

=

E

R

kgmm2 Nmm2 MPa

kur

( ndash relatīvā deformācijas pakāpe ()

E ndash elastības modulis (Nm2)

σ = R ndash spriegums (Pa)

Svarīgs materiāla raksturojošs lielums materiāla elastības modulis jeb Junga modulis ir koeficients kas raksturo materiāla pretestību stiepes vai spiedes elastīgajai deformācijai Junga moduli SI mērvienībās izsaka paskālos jeb Nm2 Elastības modulis atkarīgs no vielas uzbūves (saitēm starp vielas molekulām) un ārējiem apstākļiem ndash temperatūras vielas termiskās apstrādes bet ne no tās ģeometriskās formas

Dimants ir materiāls ar visaugstāko elastības moduli 1000GN(m-2 dzelzs 196GN(m-2 tērauds 200GN(m-2 bet gumija un daži polimeri raksturīgi ar viszemāko elastības moduli 10-3GN(m-2

Paraugu slogojot virs elastības robežas sākas materiāla plastiska (paliekoša) deformācija Sākot no punkta C vērojama parauga pagarināšanās bez redzamas slodzes izmaiņām ts - tecēšana Biežāk gan materiāliem tecēšanas plauktiņš nav novērojams Tādā gadījumā par tecēšanas robežu vai augstāko elastības robežu pieņem to sprieguma vērtību pie kura paliekošā deformācija sasniedz 02 un to apzīmē ar

o

B

eH

F

P

R

R

=

=

2

0

kgmm2 Nmm2 MPa

Maksimālā slodze kuru paraugs iztur tiek sasniegta punktā D tālāk parauga deformācija saistīta ar sašaurinājuma (kakliņa) veidošanos līdz tas pārtrūkst punktā K Pārrautā parauga garums samazinās par elastīgās deformācijas daļu jo visu laiku notiek arī elastīgā deformācija Maksimālo spriegumu vai izturības robežu aprēķina

0

max

F

P

R

m

=

kgmm2 Nmm2 MPa

Materiāla plastiskumu raksturo relatīvais pagarinājums (A) kuru aprēķina pēc formulas

100

1

1

100

0

0

0

max

-

=

D

=

m

l

l

l

A

kur

l0 - parauga mērgarums (mm)

lm - parauga mērgarums pēc pārraušanas (mm)

Trausliem materiāliem elastības robeža sakrīt ar izturības robežu un tie sagrūst bez plastiskas deformācijas (12 b att)

Pēc iegūtajiem mehānisko īpašību raksturojošiem lielumiem Re ReH Rm A var noteikt parastas kvalitātes oglekļa tērauda marku Daudzām valstīm pastāv savi atšķirīgi tēraudu marku apzīmējumi

Krievijas standarts ГOCT 380-94 parastas kvalitātes oglekļa tēraudu klasificē pēc tērauda izturības robežas augstākās elastības robežas relatīvā pagarinājuma lielumiem un apzīmē ar burtiem CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 Piemēram

Eiropas standarts LVS EN 10025 šos tēraudu klasificē pēc augstākās elastības robežas izturības robežas un triecienizturības (KV) raksturojošiem lielumiem un marķē šādi

Triecienstigrības noteikšanas metode

Pieaugot mašīnu un mehānismu darbības ātrumiem izmainās arī to detaļu slogošanas raksturs un rodas vajadzība noteikt materiālu dinamiskās īpašības Paplašinās mehānismu un konstrukciju darbības temperatūru diapazons sevišķi zemo temperatūru diapazonā Mašīnu īpašības šādos apstākļos vislabāk raksturot ar triecinstigrību dažādās temperatūrās

Eiropas normās tērauda markā ir iekļauta prasība pēc noteiktas triecienstigrības konkrētā pārbaudes temperatūrā - no istabas temperatūras līdz -60(C

Triecienstigrību nosaka pārbaudot noteiktas formas un izmēru ISO paraugu uz trieciena lieci ar krītoša vesera palīdzību Pārbaudes shēma a) un paraugs b) parādīti 14 att

14att Triecienstigrības pārbaudes shēma a) un ISO paraugs b)

Paceltam veserim krītot tas liecē sagrauj uz statnes novietoto paraugu Parauga sagraušanai veseris patērē noteiktu darbu - enerģiju ko mēra džoulos (J) Tā arī ir konkrētā materiāla triecienstigrība ndash KV

Materiāla triecienstigrība mainās atkarībā no temperatūras Stigrības pārbaudi izmanto materiāla aukstlūstaimības noteikšanai ti materiāla pārejas temperatūru no stigra stāvokļa uz trauslu stāvokli noteikšanai Stigrības pārbaudes var veikt plašā temperatūras intervālā

Lai noteiktu materiāla triecienstigrību dažādās pārbaudes temperatūrās paraugu atdzesē un iztur attiecīgā temperatūrā tad ātri uzstāda uz vesera un veic pārbaudi Noteikto triecienstigrību salīdzina ar standartos attiecīgā temperatūrā prasīto vērtību tā nedrīkst būt zemāka par standartā noteikto

Tērauda markā triecienstigrību apzīmē ar burtu un skaitļu kopumu Ja triecienstigrībai jābūt lielākai par 27J tad to apzīmē ar burtu J Ja lielākai par 40J tad ar burtu K ja lielākai par 60J tad ar burtu L Pārbaudes temperatūru apzīmē ar skaitļiem piemēram -60ordmC apzīmē ar J6 0ordmC ar J0 istabas temperatūru apzīmē ar burtu R ti JR

Parastas kvalitātes oglekļa tēraudu salīdzināšanas tabula

PAGE

1

Materiālu mehāniskās īpašības

_1294587223unknown

_1294593636unknown

_1294910092unknown

_1294587886unknown

_1293949837unknown

_1293950001unknown

_1203611916unknown

_1293949631unknown

_1203611804unknown

LVS EN 10025		Augšējā elastības robeža		Stigrības robeža		Plastiskums		Trieciena stigrība		Materiāla Nr		Dezoksidācijas veids		Salīdzinošas markas
Tērauda marka		2 mm N R eH		2 mm N R m		A		KV[J]		TordmC								ГОСТ 380-94		DIN 17100
S 185		185		290510				-		-		10035		-		-		CT0		St 33
S 235 IR S 235 IR G2 S 235 IO S 235 I2 G3 S 235 I2 G4		235		360510		24		27 27 27 27 27		20 20 0 -20 -20		10035 10038 10114 10116 10117		- mier rūd norm mier		- G2 G1 G3 G4		CT3 (пс) CT3 (сп)		St 37
S 275 IR S 275 IO S 275 I2 G3 S 275 I2 G4		275		430580		20		27 27 27 27		20 0 -20 -20		10044 10143 10144 10145		- rūd norm mier		- G1 G3 G4		CT3 CT3 (пс) CT4 (сп)		St 44
E 295		295		470610		-		-		-		10050		-		-		CT5		St 50
E 335		335		570710		-		-		-		10060		-		-				St 60
S 355 IR S 355 IO S 355 I2 G3 S 355 I2 G4 S 355 K2 G3 S 355 K2 G4		355		510680		20		27 27 27 27 40 40		20 0 -20 -20 -20 -20		10045 10553 10570 10577 10595 10596		- - norm mier norm mier		- - G3 G4 G3 G4		CT5 (пс) CT5 (сп)		St 52
E 360		360		790830		-		-		-		10070		-		-				St 70

Pārbaudes temperatūra ordmC		Triecienstigrība KV27 J		Triecienstigrība KV40 J		Triecienstigrība KV60 J LVS EN 100251993
+20		JR		KR		LR
0		J0		K0		L0
-20		J2		K2		L2
-30		J3		K3		L3
-40		J4		K4		L4
-50		J5		K5		L5
-60		J6		K6		L6

Tērauda marka		ReH Nmm2		Rm Nmm2		KV J		T (C
S 235 IR		235		360510		27		20
S 275 IR		275		430580		27		20
S 355 IR		355		510680		27		20

Tērauda marka		Rm Nmm2		ReH Nmm2		A		C
CT2		340 - 440		200		29		009 - 015
CT3		380 - 490		210		23		014 - 022
CT4		420 - 540		240		21		018 - 027

Stiepes pārbaudes gaitā iekārtas diagrammas ierīce zīmē grafisku sakarību starp paraugam pielikto slodzi (uz vertikālās ass kg) un tā deformāciju (pagarinājumu ∆l mm uz horizontālās ass) Šo sakarību sauc par stiepes diagrammu (12 att)

12att Stiepes diagrammas a) plastiskiem materiāliem b) trausliem materiāliem c) plastiskiem materiāliem bez tecēšanas plauktiņa

13att Stiepes diagramma

Stiepes diagrammā saskatāmi vairāki raksturīgi punkti un posmi kas raksturo īpašību izmaiņas Posmā OA līdz punktam A paraugs pagarinās tieši proporcionāli pieliktajai slodzei

(proporcionalitātes robeža) Posmā AB proporcionalitāte izzūd bet paraugs turpina deformēties elastīgi

Materiāla elastības robežu aprēķina pēc sakarības

0FPR A

e = kgmm2 Nmm2 MPa

Sprieguma un deformācijas lineāro sakarību šajā posmā izsaka ar koeficientu E ko sauc par elastības moduli

εσ times== ER kgmm2 Nmm2 MPa kur

ε ndash relatīvā deformācijas pakāpe () E ndash elastības modulis (Nm2) σ = R ndash spriegums (Pa) Svarīgs materiāla raksturojošs lielums materiāla elastības modulis jeb Junga modulis ir

koeficients kas raksturo materiāla pretestību stiepes vai spiedes elastīgajai deformācijai Junga moduli SI mērvienībās izsaka paskālos jeb Nm2 Elastības modulis atkarīgs no vielas uzbūves (saitēm starp vielas molekulām) un ārējiem apstākļiem ndash temperatūras vielas termiskās apstrādes bet ne no tās ģeometriskās formas

Materiālu mehāniskās īpašības 2

Dimants ir materiāls ar visaugstāko elastības moduli 1000GNtimesm-2 dzelzs 196GNtimesm-2 tērauds 200GNtimesm-2 bet gumija un daži polimeri raksturīgi ar viszemāko elastības moduli 10-3GNtimesm-2

Paraugu slogojot virs elastības robežas sākas materiāla plastiska (paliekoša) deformācija Sākot no punkta C vērojama parauga pagarināšanās bez redzamas slodzes izmaiņām ts - tecēšana Biežāk gan materiāliem tecēšanas plauktiņš nav novērojams Tādā gadījumā par tecēšanas robežu vai augstāko elastības robežu pieņem to sprieguma vērtību pie kura paliekošā deformācija sasniedz 02 un to apzīmē ar

o

BeH F

PRR ==20 kgmm2 Nmm2 MPa

Maksimālā slodze kuru paraugs iztur tiek sasniegta punktā D tālāk parauga deformācija saistīta ar sašaurinājuma (kakliņa) veidošanos līdz tas pārtrūkst punktā K Pārrautā parauga garums samazinās par elastīgās deformācijas daļu jo visu laiku notiek arī elastīgā deformācija Maksimālo spriegumu vai izturības robežu aprēķina

0

max

FPRm = kgmm2 Nmm2 MPa

Materiāla plastiskumu raksturo relatīvais pagarinājums (A) kuru aprēķina pēc formulas

1001

11000

0

0

max minus=

∆= ml

llA

kur l0 - parauga mērgarums (mm)

lm - parauga mērgarums pēc pārraušanas (mm) Trausliem materiāliem elastības robeža sakrīt ar izturības robežu un tie sagrūst bez

plastiskas deformācijas (12 b att) Pēc iegūtajiem mehānisko īpašību raksturojošiem lielumiem Re ReH Rm A var noteikt

parastas kvalitātes oglekļa tērauda marku Daudzām valstīm pastāv savi atšķirīgi tēraudu marku apzīmējumi

Krievijas standarts ГOCT 380-94 parastas kvalitātes oglekļa tēraudu klasificē pēc tērauda izturības robežas augstākās elastības robežas relatīvā pagarinājuma lielumiem un apzīmē ar burtiem CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 Piemēram

Tērauda marka Rm Nmm2 ReH Nmm2 A C CT2 340 - 440 200 29 009 - 015 CT3 380 - 490 210 23 014 - 022 CT4 420 - 540 240 21 018 - 027

Eiropas standarts LVS EN 10025 šos tēraudu klasificē pēc augstākās elastības robežas izturības robežas un triecienizturības (KV) raksturojošiem lielumiem un marķē šādi

Tērauda marka ReH Nmm2 Rm Nmm2 KV J T degC S 235 IR 235 360510 27 20 S 275 IR 275 430580 27 20 S 355 IR 355 510680 27 20

Triecienstigrības noteikšanas metode Pieaugot mašīnu un mehānismu darbības ātrumiem izmainās arī to detaļu slogošanas

raksturs un rodas vajadzība noteikt materiālu dinamiskās īpašības Paplašinās mehānismu un konstrukciju darbības temperatūru diapazons sevišķi zemo temperatūru diapazonā Mašīnu īpašības šādos apstākļos vislabāk raksturot ar triecinstigrību dažādās temperatūrās

Eiropas normās tērauda markā ir iekļauta prasība pēc noteiktas triecienstigrības konkrētā pārbaudes temperatūrā - no istabas temperatūras līdz -60degC

Materiālu mehāniskās īpašības 3

Materiālu mehāniskās īpašības 4

Triecienstigrību nosaka pārbaudot noteiktas formas un izmēru ISO paraugu uz trieciena lieci ar krītoša vesera palīdzību Pārbaudes shēma a) un paraugs b) parādīti 14 att

14att Triecienstigrības pārbaudes shēma a) un ISO paraugs b)

Paceltam veserim krītot tas liecē sagrauj uz statnes novietoto paraugu Parauga sagraušanai veseris patērē noteiktu darbu - enerģiju ko mēra džoulos (J) Tā arī ir konkrētā materiāla triecienstigrība ndash KV

Materiāla triecienstigrība mainās atkarībā no temperatūras Stigrības pārbaudi izmanto materiāla aukstlūstaimības noteikšanai ti materiāla pārejas temperatūru no stigra stāvokļa uz trauslu stāvokli noteikšanai Stigrības pārbaudes var veikt plašā temperatūras intervālā

Lai noteiktu materiāla triecienstigrību dažādās pārbaudes temperatūrās paraugu atdzesē un iztur attiecīgā temperatūrā tad ātri uzstāda uz vesera un veic pārbaudi Noteikto triecienstigrību salīdzina ar standartos attiecīgā temperatūrā prasīto vērtību tā nedrīkst būt zemāka par standartā noteikto

Tērauda markā triecienstigrību apzīmē ar burtu un skaitļu kopumu Ja triecienstigrībai jābūt lielākai par 27J tad to apzīmē ar burtu J Ja lielākai par 40J tad ar burtu K ja lielākai par 60J tad ar burtu L Pārbaudes temperatūru apzīmē ar skaitļiem piemēram -60ordmC apzīmē ar J6 0ordmC ar J0 istabas temperatūru apzīmē ar burtu R ti JR

Pārbaudes temperatūra

ordmC

Triecienstigrība KV 27 J

Triecienstigrība KV 40 J

Triecienstigrība KV 60 J

LVS EN 100251993 +20 JR KR LR 0 J0 K0 L0 -20 J2 K2 L2 -30 J3 K3 L3 -40 J4 K4 L4 -50 J5 K5 L5 -60 J6 K6 L6

Parastas kvalitātes oglekļa tēraudu salīdzināšanas tabula

LVS EN 10025 Augšējā elastības robeža

Stigrības robeža

Plastiskums Triecienastigrība

Materiāla Nr

Dezoksidācijasveids

Salīdzinošas markas

Tērauda marka 2mm

NReH 2mmNRm A KV[J] TordmC ГОСТ 380-94 DIN 17100

S 185 185 290510 - - 10035 - - CT0 St 33S 235 IR S 235 IR G2 S 235 IO S 235 I2 G3 S 235 I2 G4

235 360510 24 2727 27 27 27

20 20 0

-20 -20

10035 10038 10114 10116 10117

- mier rūd

norm mier

- G2 G1 G3 G4

CT3 (пс)

CT3 (сп)

St 37

S 275 IR S 275 IO S 275 I2 G3 S 275 I2 G4

275 430580 20 2727 27 27

20 0

-20 -20

10044 10143 10144 10145

- rūd

norm mier

- G1 G3 G4

CT3 CT3 (пс)

CT4 (сп)

St 44

E 295 295 470610 - - - 10050 - - CT5 St 50E 335 335 570710 - - - 10060 - - St 60S 355 IR S 355 IO S 355 I2 G3 S 355 I2 G4 S 355 K2 G3 S 355 K2 G4

355 510680 20 2727 27 27 40 40

20 0

-20 -20 -20 -20

10045 10553 10570 10577 10595 10596

- -

norm mier norm mier

- -

G3 G4 G3 G4

CT5 (пс)

CT5 (сп)

St 52

E 360 360 790830 - - - 10070 - - St 70

Materiālu mehāniskās īpašības 5

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības (Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos

tā virsmā Cietības noteikšanas metodes Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk

lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

FPHB = kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2)( 22 dDDnDF minusminus

= mm2

kur D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm) Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros

(m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

Cietības mērīšana 1

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības

(Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos tā virsmā

Cietības noteikšanas metodes

Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

F

P

HB

=

kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2

)

(

2

2

d

D

D

nD

F

-

-

=

mm2

kur

D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm)

Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros (m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi

middot iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D

middot iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

middot atstatumam starp diviem blakus iespiedumiem jābūt ne mazākam par 40d

Brinela cietības noteikšanas metodi lieto salīdzinoši mīkstu metālu (nerūdītu tēraudu čugunu krāsaino metālu) pārbaudēs Ierobežots ir arī materiāla biezums Tā mērot cietību ar 10 mm lielu lodīti un slodzi 3000 kg materiāla biezumam jābūt ne mazākam kā 10mm

Rokvela metode Pārbaudi izdara iespiežot parauga slīpētajā virsmā rūdīta tērauda lodīti ar diametru 1588mm (

16

1

collas) vai dimanta konusu ar virsotnes leņķi 120ordm Uzgaļus paraugā iespiež ar divām secīgām slodzēm vispirms ar priekšslodzi P=10kg pēc tam papildus ar galveno slodzi P kura ir dažāda 50 90 vai 140kg atkarībā no uzgaļa tipa un mērāmās cietības (22 att)

22att Rokvela cietības pārbaudes shēma

Rodas divi iespieduma dziļumi Rokvela cietības skaitlis ir lielums kas raksturo šo abu dziļumu starpību jo metāls cietāks jo starpība mazāka

)

(

0

1

c

h

h

k

HR

-

-

=

kur

h0 - iespieduma dziļums priekšslodzē (mm)

h1 - iespieduma dziļums pēc kopējas slodzes ietekmes bet izmērīts pēc atslogošanas līdz priekšslodzei (mm)

k - pastāvīgs lielums iespiežot lodīti k=026 iespiežot konusu k=02

c - pārbaudes aparāta indikatora ciparnīcas iedaļas vērtība (0002mm)

Iespieduma dziļumu automātiski parāda pārbaudes aparāta indikators kura ciparnīcai ir 3 skalas ndash A B un C No šīm skalām nolasa Rokvela cietības skaitli Iespiežot tērauda lodīti lieto B skalu (sarkanā krasā) bet dimanta konusu ndash A un C skalas (melnā krasā) 21 tabulā uzrādītas lietojamās skalas uzgaļi un slodzes kā arī cietības skaitļa izmaiņas robežas

Skalu B parasti lieto vidēji cietu metālu (pelēkā čuguna mīksta tērauda krāsaino metālu) un 08 - 20mm biezu izstrādājumu pārbaudei Skalu C lieto rūdītu tēraudu un plānu virsmas slāņu (ne mazāk par 05 mm) cietības noteikšanai

Uzgaļu un slodzes izvēle Rokvela cietības noteikšanai 21 Tabula

Pārbaudi izdara trijos parauga punktos ar Rokvela cietības mērīšanas aparātu kurš nodrošina vienmērīgu slogošanas gaitu Priekšslodzi 10kg iegūst saspiežot šim nolūkam paredzētu atsperi bet galvenās slodzes maina ar atsvariem un sviras mehānismu

Uz indikatora ciparnīcas nolasīto Rokvela cietības skaitli (bez mērvienības) raksta aiz attiecīgas skalas burta piemēram HRA73 HRB90 HRC60

Polimeru materiāli raksturīgi ar lielām elastīgām deformācijām pēc slodzes noņemšanas notiek ievērojama iespieduma samazināšanās Šī iemesla dēļ cietību šiem materiāliem nosaka zem slodzes izturot to noteiktu laiku (30 60s) un izmērot lodītes iespiešanās dziļumu h

Dh

P

HB

p

=

kgmm2 Nmm2

kur

P - pieliktā slodze (kg N)d - lodītes diametrs (mm)h - iespieduma dziļums (mm)

23att Cietības pārbaudes shēma polimeru materiāliem

PAGE

1

Cietības mērīšana

_1293951918unknown

_1293952870unknown

_1293953611unknown

_1293951666unknown

Cietības apzīmējums un mērīšanas intervāls		Skala		Uzgaļa forma		Pamatslodze P kg		Kopējā slodze P kg
HRB 25-100		B		lodīte		90		100
HRC 20-67		C		konuss		140		150
HRA 70-85		A		konuss		50		60

Dimants ir materiāls ar visaugstāko elastības moduli 1000GNtimesm-2 dzelzs 196GNtimesm-2 tērauds 200GNtimesm-2 bet gumija un daži polimeri raksturīgi ar viszemāko elastības moduli 10-3GNtimesm-2

Paraugu slogojot virs elastības robežas sākas materiāla plastiska (paliekoša) deformācija Sākot no punkta C vērojama parauga pagarināšanās bez redzamas slodzes izmaiņām ts - tecēšana Biežāk gan materiāliem tecēšanas plauktiņš nav novērojams Tādā gadījumā par tecēšanas robežu vai augstāko elastības robežu pieņem to sprieguma vērtību pie kura paliekošā deformācija sasniedz 02 un to apzīmē ar

o

BeH F

PRR ==20 kgmm2 Nmm2 MPa

Maksimālā slodze kuru paraugs iztur tiek sasniegta punktā D tālāk parauga deformācija saistīta ar sašaurinājuma (kakliņa) veidošanos līdz tas pārtrūkst punktā K Pārrautā parauga garums samazinās par elastīgās deformācijas daļu jo visu laiku notiek arī elastīgā deformācija Maksimālo spriegumu vai izturības robežu aprēķina

0

max

FPRm = kgmm2 Nmm2 MPa

Materiāla plastiskumu raksturo relatīvais pagarinājums (A) kuru aprēķina pēc formulas

1001

11000

0

0

max minus=

∆= ml

llA

kur l0 - parauga mērgarums (mm)

lm - parauga mērgarums pēc pārraušanas (mm) Trausliem materiāliem elastības robeža sakrīt ar izturības robežu un tie sagrūst bez

plastiskas deformācijas (12 b att) Pēc iegūtajiem mehānisko īpašību raksturojošiem lielumiem Re ReH Rm A var noteikt

parastas kvalitātes oglekļa tērauda marku Daudzām valstīm pastāv savi atšķirīgi tēraudu marku apzīmējumi

Krievijas standarts ГOCT 380-94 parastas kvalitātes oglekļa tēraudu klasificē pēc tērauda izturības robežas augstākās elastības robežas relatīvā pagarinājuma lielumiem un apzīmē ar burtiem CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 Piemēram

Tērauda marka Rm Nmm2 ReH Nmm2 A C CT2 340 - 440 200 29 009 - 015 CT3 380 - 490 210 23 014 - 022 CT4 420 - 540 240 21 018 - 027

Eiropas standarts LVS EN 10025 šos tēraudu klasificē pēc augstākās elastības robežas izturības robežas un triecienizturības (KV) raksturojošiem lielumiem un marķē šādi

Tērauda marka ReH Nmm2 Rm Nmm2 KV J T degC S 235 IR 235 360510 27 20 S 275 IR 275 430580 27 20 S 355 IR 355 510680 27 20

Triecienstigrības noteikšanas metode Pieaugot mašīnu un mehānismu darbības ātrumiem izmainās arī to detaļu slogošanas

raksturs un rodas vajadzība noteikt materiālu dinamiskās īpašības Paplašinās mehānismu un konstrukciju darbības temperatūru diapazons sevišķi zemo temperatūru diapazonā Mašīnu īpašības šādos apstākļos vislabāk raksturot ar triecinstigrību dažādās temperatūrās

Eiropas normās tērauda markā ir iekļauta prasība pēc noteiktas triecienstigrības konkrētā pārbaudes temperatūrā - no istabas temperatūras līdz -60degC

Materiālu mehāniskās īpašības 3

Materiālu mehāniskās īpašības 4

Triecienstigrību nosaka pārbaudot noteiktas formas un izmēru ISO paraugu uz trieciena lieci ar krītoša vesera palīdzību Pārbaudes shēma a) un paraugs b) parādīti 14 att

14att Triecienstigrības pārbaudes shēma a) un ISO paraugs b)

Paceltam veserim krītot tas liecē sagrauj uz statnes novietoto paraugu Parauga sagraušanai veseris patērē noteiktu darbu - enerģiju ko mēra džoulos (J) Tā arī ir konkrētā materiāla triecienstigrība ndash KV

Materiāla triecienstigrība mainās atkarībā no temperatūras Stigrības pārbaudi izmanto materiāla aukstlūstaimības noteikšanai ti materiāla pārejas temperatūru no stigra stāvokļa uz trauslu stāvokli noteikšanai Stigrības pārbaudes var veikt plašā temperatūras intervālā

Lai noteiktu materiāla triecienstigrību dažādās pārbaudes temperatūrās paraugu atdzesē un iztur attiecīgā temperatūrā tad ātri uzstāda uz vesera un veic pārbaudi Noteikto triecienstigrību salīdzina ar standartos attiecīgā temperatūrā prasīto vērtību tā nedrīkst būt zemāka par standartā noteikto

Tērauda markā triecienstigrību apzīmē ar burtu un skaitļu kopumu Ja triecienstigrībai jābūt lielākai par 27J tad to apzīmē ar burtu J Ja lielākai par 40J tad ar burtu K ja lielākai par 60J tad ar burtu L Pārbaudes temperatūru apzīmē ar skaitļiem piemēram -60ordmC apzīmē ar J6 0ordmC ar J0 istabas temperatūru apzīmē ar burtu R ti JR

Pārbaudes temperatūra

ordmC

Triecienstigrība KV 27 J

Triecienstigrība KV 40 J

Triecienstigrība KV 60 J

LVS EN 100251993 +20 JR KR LR 0 J0 K0 L0 -20 J2 K2 L2 -30 J3 K3 L3 -40 J4 K4 L4 -50 J5 K5 L5 -60 J6 K6 L6

Parastas kvalitātes oglekļa tēraudu salīdzināšanas tabula

LVS EN 10025 Augšējā elastības robeža

Stigrības robeža

Plastiskums Triecienastigrība

Materiāla Nr

Dezoksidācijasveids

Salīdzinošas markas

Tērauda marka 2mm

NReH 2mmNRm A KV[J] TordmC ГОСТ 380-94 DIN 17100

S 185 185 290510 - - 10035 - - CT0 St 33S 235 IR S 235 IR G2 S 235 IO S 235 I2 G3 S 235 I2 G4

235 360510 24 2727 27 27 27

20 20 0

-20 -20

10035 10038 10114 10116 10117

- mier rūd

norm mier

- G2 G1 G3 G4

CT3 (пс)

CT3 (сп)

St 37

S 275 IR S 275 IO S 275 I2 G3 S 275 I2 G4

275 430580 20 2727 27 27

20 0

-20 -20

10044 10143 10144 10145

- rūd

norm mier

- G1 G3 G4

CT3 CT3 (пс)

CT4 (сп)

St 44

E 295 295 470610 - - - 10050 - - CT5 St 50E 335 335 570710 - - - 10060 - - St 60S 355 IR S 355 IO S 355 I2 G3 S 355 I2 G4 S 355 K2 G3 S 355 K2 G4

355 510680 20 2727 27 27 40 40

20 0

-20 -20 -20 -20

10045 10553 10570 10577 10595 10596

- -

norm mier norm mier

- -

G3 G4 G3 G4

CT5 (пс)

CT5 (сп)

St 52

E 360 360 790830 - - - 10070 - - St 70

Materiālu mehāniskās īpašības 5

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības (Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos

tā virsmā Cietības noteikšanas metodes Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk

lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

FPHB = kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2)( 22 dDDnDF minusminus

= mm2

kur D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm) Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros

(m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

Cietības mērīšana 1

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības

(Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos tā virsmā

Cietības noteikšanas metodes

Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

F

P

HB

=

kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2

)

(

2

2

d

D

D

nD

F

-

-

=

mm2

kur

D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm)

Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros (m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi

middot iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D

middot iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

middot atstatumam starp diviem blakus iespiedumiem jābūt ne mazākam par 40d

Brinela cietības noteikšanas metodi lieto salīdzinoši mīkstu metālu (nerūdītu tēraudu čugunu krāsaino metālu) pārbaudēs Ierobežots ir arī materiāla biezums Tā mērot cietību ar 10 mm lielu lodīti un slodzi 3000 kg materiāla biezumam jābūt ne mazākam kā 10mm

Rokvela metode Pārbaudi izdara iespiežot parauga slīpētajā virsmā rūdīta tērauda lodīti ar diametru 1588mm (

16

1

collas) vai dimanta konusu ar virsotnes leņķi 120ordm Uzgaļus paraugā iespiež ar divām secīgām slodzēm vispirms ar priekšslodzi P=10kg pēc tam papildus ar galveno slodzi P kura ir dažāda 50 90 vai 140kg atkarībā no uzgaļa tipa un mērāmās cietības (22 att)

22att Rokvela cietības pārbaudes shēma

Rodas divi iespieduma dziļumi Rokvela cietības skaitlis ir lielums kas raksturo šo abu dziļumu starpību jo metāls cietāks jo starpība mazāka

)

(

0

1

c

h

h

k

HR

-

-

=

kur

h0 - iespieduma dziļums priekšslodzē (mm)

h1 - iespieduma dziļums pēc kopējas slodzes ietekmes bet izmērīts pēc atslogošanas līdz priekšslodzei (mm)

k - pastāvīgs lielums iespiežot lodīti k=026 iespiežot konusu k=02

c - pārbaudes aparāta indikatora ciparnīcas iedaļas vērtība (0002mm)

Iespieduma dziļumu automātiski parāda pārbaudes aparāta indikators kura ciparnīcai ir 3 skalas ndash A B un C No šīm skalām nolasa Rokvela cietības skaitli Iespiežot tērauda lodīti lieto B skalu (sarkanā krasā) bet dimanta konusu ndash A un C skalas (melnā krasā) 21 tabulā uzrādītas lietojamās skalas uzgaļi un slodzes kā arī cietības skaitļa izmaiņas robežas

Skalu B parasti lieto vidēji cietu metālu (pelēkā čuguna mīksta tērauda krāsaino metālu) un 08 - 20mm biezu izstrādājumu pārbaudei Skalu C lieto rūdītu tēraudu un plānu virsmas slāņu (ne mazāk par 05 mm) cietības noteikšanai

Uzgaļu un slodzes izvēle Rokvela cietības noteikšanai 21 Tabula

Pārbaudi izdara trijos parauga punktos ar Rokvela cietības mērīšanas aparātu kurš nodrošina vienmērīgu slogošanas gaitu Priekšslodzi 10kg iegūst saspiežot šim nolūkam paredzētu atsperi bet galvenās slodzes maina ar atsvariem un sviras mehānismu

Uz indikatora ciparnīcas nolasīto Rokvela cietības skaitli (bez mērvienības) raksta aiz attiecīgas skalas burta piemēram HRA73 HRB90 HRC60

Polimeru materiāli raksturīgi ar lielām elastīgām deformācijām pēc slodzes noņemšanas notiek ievērojama iespieduma samazināšanās Šī iemesla dēļ cietību šiem materiāliem nosaka zem slodzes izturot to noteiktu laiku (30 60s) un izmērot lodītes iespiešanās dziļumu h

Dh

P

HB

p

=

kgmm2 Nmm2

kur

P - pieliktā slodze (kg N)d - lodītes diametrs (mm)h - iespieduma dziļums (mm)

23att Cietības pārbaudes shēma polimeru materiāliem

PAGE

1

Cietības mērīšana

_1293951918unknown

_1293952870unknown

_1293953611unknown

_1293951666unknown

Cietības apzīmējums un mērīšanas intervāls		Skala		Uzgaļa forma		Pamatslodze P kg		Kopējā slodze P kg
HRB 25-100		B		lodīte		90		100
HRC 20-67		C		konuss		140		150
HRA 70-85		A		konuss		50		60

Materiālu mehāniskās īpašības 4

Triecienstigrību nosaka pārbaudot noteiktas formas un izmēru ISO paraugu uz trieciena lieci ar krītoša vesera palīdzību Pārbaudes shēma a) un paraugs b) parādīti 14 att

14att Triecienstigrības pārbaudes shēma a) un ISO paraugs b)

Paceltam veserim krītot tas liecē sagrauj uz statnes novietoto paraugu Parauga sagraušanai veseris patērē noteiktu darbu - enerģiju ko mēra džoulos (J) Tā arī ir konkrētā materiāla triecienstigrība ndash KV

Materiāla triecienstigrība mainās atkarībā no temperatūras Stigrības pārbaudi izmanto materiāla aukstlūstaimības noteikšanai ti materiāla pārejas temperatūru no stigra stāvokļa uz trauslu stāvokli noteikšanai Stigrības pārbaudes var veikt plašā temperatūras intervālā

Lai noteiktu materiāla triecienstigrību dažādās pārbaudes temperatūrās paraugu atdzesē un iztur attiecīgā temperatūrā tad ātri uzstāda uz vesera un veic pārbaudi Noteikto triecienstigrību salīdzina ar standartos attiecīgā temperatūrā prasīto vērtību tā nedrīkst būt zemāka par standartā noteikto

Tērauda markā triecienstigrību apzīmē ar burtu un skaitļu kopumu Ja triecienstigrībai jābūt lielākai par 27J tad to apzīmē ar burtu J Ja lielākai par 40J tad ar burtu K ja lielākai par 60J tad ar burtu L Pārbaudes temperatūru apzīmē ar skaitļiem piemēram -60ordmC apzīmē ar J6 0ordmC ar J0 istabas temperatūru apzīmē ar burtu R ti JR

Pārbaudes temperatūra

ordmC

Triecienstigrība KV 27 J

Triecienstigrība KV 40 J

Triecienstigrība KV 60 J

LVS EN 100251993 +20 JR KR LR 0 J0 K0 L0 -20 J2 K2 L2 -30 J3 K3 L3 -40 J4 K4 L4 -50 J5 K5 L5 -60 J6 K6 L6

Parastas kvalitātes oglekļa tēraudu salīdzināšanas tabula

LVS EN 10025 Augšējā elastības robeža

Stigrības robeža

Plastiskums Triecienastigrība

Materiāla Nr

Dezoksidācijasveids

Salīdzinošas markas

Tērauda marka 2mm

NReH 2mmNRm A KV[J] TordmC ГОСТ 380-94 DIN 17100

S 185 185 290510 - - 10035 - - CT0 St 33S 235 IR S 235 IR G2 S 235 IO S 235 I2 G3 S 235 I2 G4

235 360510 24 2727 27 27 27

20 20 0

-20 -20

10035 10038 10114 10116 10117

- mier rūd

norm mier

- G2 G1 G3 G4

CT3 (пс)

CT3 (сп)

St 37

S 275 IR S 275 IO S 275 I2 G3 S 275 I2 G4

275 430580 20 2727 27 27

20 0

-20 -20

10044 10143 10144 10145

- rūd

norm mier

- G1 G3 G4

CT3 CT3 (пс)

CT4 (сп)

St 44

E 295 295 470610 - - - 10050 - - CT5 St 50E 335 335 570710 - - - 10060 - - St 60S 355 IR S 355 IO S 355 I2 G3 S 355 I2 G4 S 355 K2 G3 S 355 K2 G4

355 510680 20 2727 27 27 40 40

20 0

-20 -20 -20 -20

10045 10553 10570 10577 10595 10596

- -

norm mier norm mier

- -

G3 G4 G3 G4

CT5 (пс)

CT5 (сп)

St 52

E 360 360 790830 - - - 10070 - - St 70

Materiālu mehāniskās īpašības 5

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības (Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos

tā virsmā Cietības noteikšanas metodes Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk

lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

FPHB = kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2)( 22 dDDnDF minusminus

= mm2

kur D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm) Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros

(m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

Cietības mērīšana 1

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības

(Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos tā virsmā

Cietības noteikšanas metodes

Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

F

P

HB

=

kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2

)

(

2

2

d

D

D

nD

F

-

-

=

mm2

kur

D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm)

Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros (m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi

middot iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D

middot iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

middot atstatumam starp diviem blakus iespiedumiem jābūt ne mazākam par 40d

Brinela cietības noteikšanas metodi lieto salīdzinoši mīkstu metālu (nerūdītu tēraudu čugunu krāsaino metālu) pārbaudēs Ierobežots ir arī materiāla biezums Tā mērot cietību ar 10 mm lielu lodīti un slodzi 3000 kg materiāla biezumam jābūt ne mazākam kā 10mm

Rokvela metode Pārbaudi izdara iespiežot parauga slīpētajā virsmā rūdīta tērauda lodīti ar diametru 1588mm (

16

1

collas) vai dimanta konusu ar virsotnes leņķi 120ordm Uzgaļus paraugā iespiež ar divām secīgām slodzēm vispirms ar priekšslodzi P=10kg pēc tam papildus ar galveno slodzi P kura ir dažāda 50 90 vai 140kg atkarībā no uzgaļa tipa un mērāmās cietības (22 att)

22att Rokvela cietības pārbaudes shēma

Rodas divi iespieduma dziļumi Rokvela cietības skaitlis ir lielums kas raksturo šo abu dziļumu starpību jo metāls cietāks jo starpība mazāka

)

(

0

1

c

h

h

k

HR

-

-

=

kur

h0 - iespieduma dziļums priekšslodzē (mm)

h1 - iespieduma dziļums pēc kopējas slodzes ietekmes bet izmērīts pēc atslogošanas līdz priekšslodzei (mm)

k - pastāvīgs lielums iespiežot lodīti k=026 iespiežot konusu k=02

c - pārbaudes aparāta indikatora ciparnīcas iedaļas vērtība (0002mm)

Iespieduma dziļumu automātiski parāda pārbaudes aparāta indikators kura ciparnīcai ir 3 skalas ndash A B un C No šīm skalām nolasa Rokvela cietības skaitli Iespiežot tērauda lodīti lieto B skalu (sarkanā krasā) bet dimanta konusu ndash A un C skalas (melnā krasā) 21 tabulā uzrādītas lietojamās skalas uzgaļi un slodzes kā arī cietības skaitļa izmaiņas robežas

Skalu B parasti lieto vidēji cietu metālu (pelēkā čuguna mīksta tērauda krāsaino metālu) un 08 - 20mm biezu izstrādājumu pārbaudei Skalu C lieto rūdītu tēraudu un plānu virsmas slāņu (ne mazāk par 05 mm) cietības noteikšanai

Uzgaļu un slodzes izvēle Rokvela cietības noteikšanai 21 Tabula

Pārbaudi izdara trijos parauga punktos ar Rokvela cietības mērīšanas aparātu kurš nodrošina vienmērīgu slogošanas gaitu Priekšslodzi 10kg iegūst saspiežot šim nolūkam paredzētu atsperi bet galvenās slodzes maina ar atsvariem un sviras mehānismu

Uz indikatora ciparnīcas nolasīto Rokvela cietības skaitli (bez mērvienības) raksta aiz attiecīgas skalas burta piemēram HRA73 HRB90 HRC60

Polimeru materiāli raksturīgi ar lielām elastīgām deformācijām pēc slodzes noņemšanas notiek ievērojama iespieduma samazināšanās Šī iemesla dēļ cietību šiem materiāliem nosaka zem slodzes izturot to noteiktu laiku (30 60s) un izmērot lodītes iespiešanās dziļumu h

Dh

P

HB

p

=

kgmm2 Nmm2

kur

P - pieliktā slodze (kg N)d - lodītes diametrs (mm)h - iespieduma dziļums (mm)

23att Cietības pārbaudes shēma polimeru materiāliem

PAGE

1

Cietības mērīšana

_1293951918unknown

_1293952870unknown

_1293953611unknown

_1293951666unknown

Cietības apzīmējums un mērīšanas intervāls		Skala		Uzgaļa forma		Pamatslodze P kg		Kopējā slodze P kg
HRB 25-100		B		lodīte		90		100
HRC 20-67		C		konuss		140		150
HRA 70-85		A		konuss		50		60

Parastas kvalitātes oglekļa tēraudu salīdzināšanas tabula

LVS EN 10025 Augšējā elastības robeža

Stigrības robeža

Plastiskums Triecienastigrība

Materiāla Nr

Dezoksidācijasveids

Salīdzinošas markas

Tērauda marka 2mm

NReH 2mmNRm A KV[J] TordmC ГОСТ 380-94 DIN 17100

S 185 185 290510 - - 10035 - - CT0 St 33S 235 IR S 235 IR G2 S 235 IO S 235 I2 G3 S 235 I2 G4

235 360510 24 2727 27 27 27

20 20 0

-20 -20

10035 10038 10114 10116 10117

- mier rūd

norm mier

- G2 G1 G3 G4

CT3 (пс)

CT3 (сп)

St 37

S 275 IR S 275 IO S 275 I2 G3 S 275 I2 G4

275 430580 20 2727 27 27

20 0

-20 -20

10044 10143 10144 10145

- rūd

norm mier

- G1 G3 G4

CT3 CT3 (пс)

CT4 (сп)

St 44

E 295 295 470610 - - - 10050 - - CT5 St 50E 335 335 570710 - - - 10060 - - St 60S 355 IR S 355 IO S 355 I2 G3 S 355 I2 G4 S 355 K2 G3 S 355 K2 G4

355 510680 20 2727 27 27 40 40

20 0

-20 -20 -20 -20

10045 10553 10570 10577 10595 10596

- -

norm mier norm mier

- -

G3 G4 G3 G4

CT5 (пс)

CT5 (сп)

St 52

E 360 360 790830 - - - 10070 - - St 70

Materiālu mehāniskās īpašības 5

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības (Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos

tā virsmā Cietības noteikšanas metodes Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk

lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

FPHB = kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2)( 22 dDDnDF minusminus

= mm2

kur D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm) Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros

(m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

Cietības mērīšana 1

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības

(Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos tā virsmā

Cietības noteikšanas metodes

Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

F

P

HB

=

kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2

)

(

2

2

d

D

D

nD

F

-

-

=

mm2

kur

D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm)

Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros (m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi

middot iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D

middot iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

middot atstatumam starp diviem blakus iespiedumiem jābūt ne mazākam par 40d

Brinela cietības noteikšanas metodi lieto salīdzinoši mīkstu metālu (nerūdītu tēraudu čugunu krāsaino metālu) pārbaudēs Ierobežots ir arī materiāla biezums Tā mērot cietību ar 10 mm lielu lodīti un slodzi 3000 kg materiāla biezumam jābūt ne mazākam kā 10mm

Rokvela metode Pārbaudi izdara iespiežot parauga slīpētajā virsmā rūdīta tērauda lodīti ar diametru 1588mm (

16

1

collas) vai dimanta konusu ar virsotnes leņķi 120ordm Uzgaļus paraugā iespiež ar divām secīgām slodzēm vispirms ar priekšslodzi P=10kg pēc tam papildus ar galveno slodzi P kura ir dažāda 50 90 vai 140kg atkarībā no uzgaļa tipa un mērāmās cietības (22 att)

22att Rokvela cietības pārbaudes shēma

Rodas divi iespieduma dziļumi Rokvela cietības skaitlis ir lielums kas raksturo šo abu dziļumu starpību jo metāls cietāks jo starpība mazāka

)

(

0

1

c

h

h

k

HR

-

-

=

kur

h0 - iespieduma dziļums priekšslodzē (mm)

h1 - iespieduma dziļums pēc kopējas slodzes ietekmes bet izmērīts pēc atslogošanas līdz priekšslodzei (mm)

k - pastāvīgs lielums iespiežot lodīti k=026 iespiežot konusu k=02

c - pārbaudes aparāta indikatora ciparnīcas iedaļas vērtība (0002mm)

Iespieduma dziļumu automātiski parāda pārbaudes aparāta indikators kura ciparnīcai ir 3 skalas ndash A B un C No šīm skalām nolasa Rokvela cietības skaitli Iespiežot tērauda lodīti lieto B skalu (sarkanā krasā) bet dimanta konusu ndash A un C skalas (melnā krasā) 21 tabulā uzrādītas lietojamās skalas uzgaļi un slodzes kā arī cietības skaitļa izmaiņas robežas

Skalu B parasti lieto vidēji cietu metālu (pelēkā čuguna mīksta tērauda krāsaino metālu) un 08 - 20mm biezu izstrādājumu pārbaudei Skalu C lieto rūdītu tēraudu un plānu virsmas slāņu (ne mazāk par 05 mm) cietības noteikšanai

Uzgaļu un slodzes izvēle Rokvela cietības noteikšanai 21 Tabula

Pārbaudi izdara trijos parauga punktos ar Rokvela cietības mērīšanas aparātu kurš nodrošina vienmērīgu slogošanas gaitu Priekšslodzi 10kg iegūst saspiežot šim nolūkam paredzētu atsperi bet galvenās slodzes maina ar atsvariem un sviras mehānismu

Uz indikatora ciparnīcas nolasīto Rokvela cietības skaitli (bez mērvienības) raksta aiz attiecīgas skalas burta piemēram HRA73 HRB90 HRC60

Polimeru materiāli raksturīgi ar lielām elastīgām deformācijām pēc slodzes noņemšanas notiek ievērojama iespieduma samazināšanās Šī iemesla dēļ cietību šiem materiāliem nosaka zem slodzes izturot to noteiktu laiku (30 60s) un izmērot lodītes iespiešanās dziļumu h

Dh

P

HB

p

=

kgmm2 Nmm2

kur

P - pieliktā slodze (kg N)d - lodītes diametrs (mm)h - iespieduma dziļums (mm)

23att Cietības pārbaudes shēma polimeru materiāliem

PAGE

1

Cietības mērīšana

_1293951918unknown

_1293952870unknown

_1293953611unknown

_1293951666unknown

Cietības apzīmējums un mērīšanas intervāls		Skala		Uzgaļa forma		Pamatslodze P kg		Kopējā slodze P kg
HRB 25-100		B		lodīte		90		100
HRC 20-67		C		konuss		140		150
HRA 70-85		A		konuss		50		60

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības (Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos

tā virsmā Cietības noteikšanas metodes Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk

lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

FPHB = kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2)( 22 dDDnDF minusminus

= mm2

kur D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm) Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros

(m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

Cietības mērīšana 1

Laboratorijas darbs Nr 2

Materiālu mehāniskās īpašības

(Cietības mērīšana)

Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pret cita cietāka ķermeņa iespiešanos tā virsmā

Cietības noteikšanas metodes

Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni - iespiešanas svītrošanas svārsta uc Visplašāk lieto iespiešanas metodi pārbaudāmā virsmā iespiež speciālu cita materiāla (dimanta cietkausējuma rūdīta tērauda) uzgali kuri var būt lodītes konusi piramīdas vai adatas formas Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas un pēc slodzes noņemšanas virsmā paliek iespiedums

Brineļa metode Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti kuras diametrs D (10 5 vai 25mm) slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 3000kg) un izturot zem slodzes noteiktu laiku (10 30 vai 60s) Brineļa cietības skaitli HB aprēķina dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma laukumu

F

P

HB

=

kgmm2 Nmm2

21att Brineļa cietības pārbaudes shēma

Sfēriskā iespieduma laukums

2

)

(

2

2

d

D

D

nD

F

-

-

=

mm2

kur

D - lodītes diametrs (mm)

d - iespieduma diametrs (mm)

Sistēmā SI slodzi izsaka Ņūtonos (N) bet iespieduma virsmas laukumu - kvadrātmetros (m2)Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu - mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros virzienos ar precizitāti +001mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu Pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla tā gaidāmās cietības un parauga biezuma Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10mm slodzi 3000kg (30000N) un iegūto rezultātu pieraksta šādi piemēram HB 220

Citos pārbaudes apstākļos apzīmējumam HB pieraksta indeksus kas norāda lodītes diametru D slodzi P un slogošanas laiku t Piemēram HB 525030-300 nozīmē ka Brineļa cietības skaitlis ir 300 lietota 5 mm lodīte 250 kg (2500N) liela slodze un lodīte slogota 30 sekundes

Lai nodrošinātu pareizu cietības pārbaudes rezultātu jāievēro šādi noteikumi

middot iespieduma diametram jāatrodas robežās no 02D līdz 06D

middot iespieduma centrs nedrīkst būt tuvāk malai par 25d

middot atstatumam starp diviem blakus iespiedumiem jābūt ne mazākam par 40d

Brinela cietības noteikšanas metodi lieto salīdzinoši mīkstu metālu (nerūdītu tēraudu čugunu krāsaino metālu) pārbaudēs Ierobežots ir arī materiāla biezums Tā mērot cietību ar 10 mm lielu lodīti un slodzi 3000 kg materiāla biezumam jābūt ne mazākam kā 10mm

Rokvela metode Pārbaudi izdara iespiežot parauga slīpētajā virsmā rūdīta tērauda lodīti ar diametru 1588mm (

16

1

collas) vai dimanta konusu ar virsotnes leņķi 120ordm Uzgaļus paraugā iespiež ar divām secīgām slodzēm vispirms ar priekšslodzi P=10kg pēc tam papildus ar galveno slodzi P kura ir dažāda 50 90 vai 140kg atkarībā no uzgaļa tipa un mērāmās cietības (22 att)

22att Rokvela cietības pārbaudes shēma

Rodas divi iespieduma dziļumi Rokvela cietības skaitlis ir lielums kas raksturo šo abu dziļumu starpību jo metāls cietāks jo starpība mazāka

)

(

0

1

c

h

h

k

HR

-

-

=

kur

h0 - iespieduma dziļums priekšslodzē (mm)

h1 - iespieduma dziļums pēc kopējas slodzes ietekmes bet izmērīts pēc atslogošanas līdz priekšslodzei (mm)

k - pastāvīgs lielums iespiežot lodīti k=026 iespiežot konusu k=02

c - pārbaudes aparāta indikatora ciparnīcas iedaļas vērtība (0002mm)

Iespieduma dziļumu automātiski parāda pārbaudes aparāta indikators kura ciparnīcai ir 3 skalas ndash A B un C No šīm skalām nolasa Rokvela cietības skaitli Iespiežot tērauda lodīti lieto B skalu (sarkanā krasā) bet dimanta konusu ndash A un C skalas (melnā krasā) 21 tabulā uzrādītas lietojamās skalas uzgaļi un slodzes kā arī cietības skaitļa izmaiņas robežas

Skalu B parasti lieto vidēji cietu metālu (pelēkā čuguna mīksta tērauda krāsaino metālu) un 08 - 20mm biezu izstrādājumu pārbaudei Skalu C lieto rūdītu tēraudu un plānu virsmas slāņu (ne mazāk par 05 mm) cietības noteikšanai

Uzgaļu un slodzes izvēle Rokvela cietības noteikšanai 21 Tabula

Pārbaudi izdara trijos parauga punktos ar Rokvela cietības mērīšanas aparātu kurš nodrošina vienmērīgu slogošanas gaitu Priekšslodzi 10kg iegūst saspiežot šim nolūkam paredzētu atsperi bet galvenās slodzes maina ar atsvariem un sviras mehānismu

Uz indikatora ciparnīcas nolasīto Rokvela cietības skaitli (bez mērvienības) raksta aiz attiecīgas skalas burta piemēram HRA73 HRB90 HRC60

Polimeru materiāli raksturīgi ar lielām elastīgām deformācijām pēc slodzes noņemšanas notiek ievērojama iespieduma samazināšanās Šī iemesla dēļ cietību šiem materiāliem nosaka zem slodzes izturot to noteiktu laiku (30 60s) un izmērot lodītes iespiešanās dziļumu h

Dh

P

HB

p

=

kgmm2 Nmm2

kur

P - pieliktā slodze (kg N)d - lodītes diametrs (mm)h - iespieduma dziļums (mm)

23att Cietības pārbaudes shēma polimeru materiāliem

PAGE

1

Cietības mērīšana

_1293951918unknown

_1293952870unknown

_1293953611unknown

_1293951666unknown

Cietības apzīmējums un mērīšanas intervāls		Skala		Uzgaļa forma		Pamatslodze P kg		Kopējā slodze P kg
HRB 25-100		B		lodīte		90		100
HRC 20-67		C		konuss		140		150
HRA 70-85		A		konuss		50		60

atstatumam starp diviem blakus iespiedumiem jābūt ne mazākam par 40d Brinela cietības noteikšanas metodi lieto salīdzinoši mīkstu metālu (nerūdītu tēraudu

čugunu krāsaino metālu) pārbaudēs Ierobežots ir arī materiāla biezums Tā mērot cietību ar 10 mm lielu lodīti un slodzi 3000 kg materiāla biezumam jābūt ne mazākam kā 10mm

Rokvela metode Pārbaudi izdara iespiežot parauga slīpētajā virsmā rūdīta tērauda lodīti ar

diametru 1588mm (161 collas) vai dimanta konusu ar virsotnes leņķi 120ordm Uzgaļus paraugā iespiež

ar divām secīgām slodzēm vispirms ar priekšslodzi P=10kg pēc tam papildus ar galveno slodzi P kura ir dažāda 50 90 vai 140kg atkarībā no uzgaļa tipa un mērāmās cietības (22 att)

22att Rokvela cietības pārbaudes shēma

Rodas divi iespieduma dziļumi Rokvela cietības skaitlis ir lielums kas raksturo šo abu dziļumu starpību jo metāls cietāks jo starpība mazāka

)( 01

chhk

HRminusminus

=

kur h0 - iespieduma dziļums priekšslodzē (mm) h1 - iespieduma dziļums pēc kopējas slodzes ietekmes bet izmērīts pēc atslogošanas līdz priekšslodzei (mm) k - pastāvīgs lielums iespiežot lodīti k=026 iespiežot konusu k=02 c - pārbaudes aparāta indikatora ciparnīcas iedaļas vērtība (0002mm) Iespieduma dziļumu automātiski parāda pārbaudes aparāta indikators kura ciparnīcai ir 3 skalas ndash A B un C No šīm skalām nolasa Rokvela cietības skaitli Iespiežot tērauda lodīti lieto B skalu (sarkanā krasā) bet dimanta konusu ndash A un C skalas (melnā krasā) 21 tabulā uzrādītas lietojamās skalas uzgaļi un slodzes kā arī cietības skaitļa izmaiņas robežas

Skalu B parasti lieto vidēji cietu metālu (pelēkā čuguna mīksta tērauda krāsaino metālu) un 08 - 20mm biezu izstrādājumu pārbaudei Skalu C lieto rūdītu tēraudu un plānu virsmas slāņu (ne mazāk par 05 mm) cietības noteikšanai

Uzgaļu un slodzes izvēle Rokvela cietības noteikšanai 21 Tabula

Cietības apzīmējums un

mērīšanas intervāls Skala Uzgaļa

forma Pamatslodze P

kg

Kopējā slodze P kg

HRB 25-100 B lodīte 90 100 HRC 20-67 C konuss 140 150 HRA 70-85 A konuss 50 60

Pārbaudi izdara trijos parauga punktos ar Rokvela cietības mērīšanas aparātu kurš nodrošina vienmērīgu slogošanas gaitu Priekšslodzi 10kg iegūst saspiežot šim nolūkam paredzētu atsperi bet galvenās slodzes maina ar atsvariem un sviras mehānismu

Uz indikatora ciparnīcas nolasīto Rokvela cietības skaitli (bez mērvienības) raksta aiz attiecīgas skalas burta piemēram HRA73 HRB90 HRC60

Cietības mērīšana 2

Polimeru materiāli raksturīgi ar lielām elastīgām deformācijām pēc slodzes noņemšanas notiek ievērojama iespieduma samazināšanās Šī iemesla dēļ cietību šiem materiāliem nosaka zem slodzes izturot to noteiktu laiku (30 60s) un izmērot lodītes iespiešanās dziļumu h

DhPHB

π= kgmm2 Nmm2

kur P - pieliktā slodze (kg N) d - lodītes diametrs (mm) h - iespieduma dziļums (mm)

23att Cietības pārbaudes shēma polimeru materiāliem

Cietības mērīšana 3

Laboratorijas darbs Nr 3

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes

Ārējas slodzes ietekmē metāls deformējas Līdz elastības robežai (Re) tas deformējas elastīgi

un slodzi noņemot elastīgā deformācija pazūd Deformācijas spēka ietekmē mainās starpātomu attālumi bet pēc slodzes noņemšanas atomi atgriežas iepriekšējās vietās struktūra un īpašības nemainās

Slodzi palielinot sākot ar tecēšanas robežu (ReH) metāls sāk deformēties plastiski - paliekoši Izmainās tā struktūra un arī īpašības

Deformējot vienu monokristālu (31 a att) plastiskā deformācija notiek bīdes (31 b att) vai dubultošanās rezultātā (31 c att) Galvenais plastiskās deformācijas mehānisms ir bīde - slīdēšana kas notiek atsevišķām kristāla daļām pārvietojoties vienai pret otru pa noteiktām kristalogrāfiskām plaknēm noteiktos virzienos Atsevišķos gadījumos plastiskā deformācija notiek arī dubultošanās rezultātā - ti kādai kristāla daļai pagriežoties pret otru

31att Kristāliskā režģa a) deformācija - bīdes b) - dubultošanās c) mehānisms

Slīdes plaknē un blakus esošos apjomos kur notikusi nobīde kristāliskais režģis izkropļojas tālāka tā deformācija ir apgrūtināta metāls kļūst stiprāks Tālāka nobīde notiek jau citā paralēlā plaknē pie lielāka sprieguma

Slīdes procesu nevar uzskatīt kā vienlaicīgu visu atomu pārvietošanos kas atrodas slīdes plaknē jo šādai grupveidīgai atomu pārvietošanai nepieciešami spriegumi kas pārsniedz reālos bīdes spriegumus Reālos kristālos bīdes deformāciju atvieglo defekti - dislokācijas Plastiskā deformācija notiek pārvietojoties dislokācijām Deformācijas procesa rodas arī daudz jaunu dislokāciju Ja dislokācijas ceļā gadās cita dislokācija tās pārvietošanās tiek traucēta un lai to pārvarētu nepieciešami lielāki ārējie spēki - metāls ir nocietinājies un nostiprinājies

Deformējot polikristālisku materiālu papildus vēl notiek graudu nobīdes kā arī to pagriešanās vienam pret otru

32att Metāla mikrostruktūra pirms plastiskās deformācijas a) un pēc plastiskās deformācijas b)

Pie lielām plastiskām deformācijām graudi izstiepjas spēka pielikšanas virzienā un izveido orientētu tekstūrētu šķiedrainu struktūru (32 att) kas rada īpašību nevienmērību - anizotropiju Tātad plastiskā deformācija rada kristāliskā režģa izkropļojumus maina graudu formu veido tekstūru un izsauc materiāla īpašību izmaiņas Materiāla stiprības raksturotāji (ReH Rm HB) palielinot plastiskās deformācijas pakāpi pieaug plastiskuma raksturotāji (A ) un stigrība (KV)

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes 1

Laboratorijas darbs Nr 3

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija

tehnoloģiskās pārbaudes

Ārējas slodzes ietekmē metāls deformējas Līdz elastības robežai (Re) tas deformējas elastīgi un slodzi noņemot elastīgā deformācija pazūd Deformācijas spēka ietekmē mainās starpātomu attālumi bet pēc slodzes noņemšanas atomi atgriežas iepriekšējās vietās struktūra un īpašības nemainās

Slodzi palielinot sākot ar tecēšanas robežu (ReH) metāls sāk deformēties plastiski - paliekoši Izmainās tā struktūra un arī īpašības

Deformējot vienu monokristālu (31 a att) plastiskā deformācija notiek bīdes (31 b att) vai dubultošanās rezultātā (31 c att) Galvenais plastiskās deformācijas mehānisms ir bīde - slīdēšana kas notiek atsevišķām kristāla daļām pārvietojoties vienai pret otru pa noteiktām kristalogrāfiskām plaknēm noteiktos virzienos Atsevišķos gadījumos plastiskā deformācija notiek arī dubultošanās rezultātā - ti kādai kristāla daļai pagriežoties pret otru

31att Kristāliskā režģa a) deformācija - bīdes b) - dubultošanās c) mehānisms

Slīdes plaknē un blakus esošos apjomos kur notikusi nobīde kristāliskais režģis izkropļojas tālāka tā deformācija ir apgrūtināta metāls kļūst stiprāks Tālāka nobīde notiek jau citā paralēlā plaknē pie lielāka sprieguma

Slīdes procesu nevar uzskatīt kā vienlaicīgu visu atomu pārvietošanos kas atrodas slīdes plaknē jo šādai grupveidīgai atomu pārvietošanai nepieciešami spriegumi kas pārsniedz reālos bīdes spriegumus Reālos kristālos bīdes deformāciju atvieglo defekti - dislokācijas Plastiskā deformācija notiek pārvietojoties dislokācijām Deformācijas procesa rodas arī daudz jaunu dislokāciju Ja dislokācijas ceļā gadās cita dislokācija tās pārvietošanās tiek traucēta un lai to pārvarētu nepieciešami lielāki ārējie spēki - metāls ir nocietinājies un nostiprinājies

Deformējot polikristālisku materiālu papildus vēl notiek graudu nobīdes kā arī to pagriešanās vienam pret otru

32att Metāla mikrostruktūra pirms plastiskās deformācijas a) un pēc plastiskās deformācijas b)

Pie lielām plastiskām deformācijām graudi izstiepjas spēka pielikšanas virzienā un izveido orientētu tekstūrētu šķiedrainu struktūru (32 att) kas rada īpašību nevienmērību - anizotropiju

Tātad plastiskā deformācija rada kristāliskā režģa izkropļojumus maina graudu formu veido tekstūru un izsauc materiāla īpašību izmaiņas Materiāla stiprības raksturotāji (ReH Rm HB) palielinot plastiskās deformācijas pakāpi pieaug plastiskuma raksturotāji (A ) un stigrība (KV) pazeminās (33 att) Mainās arī daudzas fizikālās īpašības samazinās īpatnējais svars pretestība korozijai magnētiskā caurlaidība elektriskā pretestība uc

Metāla nostiprināšanos plastiskās deformācijas rezultātā sauc par uzkaldi

33att Plastiskās deformācijas ietekme uz metāla mehāniskajām īpašībām

Plastiski deformēts metāls salīdzinot ar nedeformētu atrodas termodinamiski nestabilā stāvoklī Tāpēc pat istabas temperatūrā uzkaldinātā metālā noris procesi (novecošanās procesi) kuros deformēts metāls cenšas iegūt stabilāku stāvokli

Paaugstinot temperatūru palielinās atomu kustīgums un šie procesi norit straujāk Zemās temperatūrās (līdz 03Tkuš) izzūd daļa iekšējo spriegumu atjaunojas pareizs kristāliskais režģis un daļēji pazeminās materiāla izturība un pieaug plastiskums Metāla mikrostruktūra vēl nemainās Tādu daļēju mehānisko īpašību atjaunošanos (20 - 30) sauc par atpūtu Metālam sasniedzot noteiktu temperatūru - Trekr notiek metāla pārkristalizācija cietā stāvoklī veidojas jauni stabili pareizi veidoti graudi Šo jauno graudu rašanos deformētas struktūras vietā sauc par rekristalizāciju Vispirms veidojas jaunu graudu kristalizācijas centri kas aug pievienojot sev atomus no deformētā metāla Notiekot rekristalizācijai izmainās metāla mehāniskās īpašības Metāls atgūst savas iepriekšējās īpašības ti kļūst mīksts un plastisks (34 att)

34att Karsēšanas ietekme uz deformēta metāla struktūru un īpašībām

Turpinot karsēšanu sākas savācošā rekristalizācija Lielākie graudi kas atrodas izdevīgākā termodinamiskā stāvoklī sāk augt uz mazāko blakus esošo graudu rēķina Izveidojoties rupjgraudainākai struktūrai palielinās metāla trauslums

Rekristalizācijas temperatūru nosaka metāla kušanas temperatūra

kuš

rekr

T

k

T

=

(K

kur

k - koeficients k=03 - 04 tīriem metāliem k=05 - 08 sakausējumiem

Rekristalizācijas temperatūru ievērojami ietekmē iepriekšējās deformācijas pakāpe jo tā lielāka jo zemāka rekristalizācijas temperatūra

Graudu lielums pēc rekristalizācijas ievērojami atkarīgs no iepriekšējās deformācijas pakāpes (35 att) Deformācijas pakāpi kurā izveidojas vislielākie graudi sauc par kritisko εkrit Vairums metālu tā ir neliela 2 - 8 Praktiski lai noņemtu uzkaldi metālu sakarsē (100 - 150(C) virs rekristalizācijas temperatūras Šādu termisko apstrādi sauc par rekristalizācijas atkvēlināšanu To pielieto kā starpoperāciju pēc aukstās velmēšanas vilkšanas štancēšanas materiāla plastiskuma atjaunošanas

35att Deformācijas pakāpes ietekme uz grauda lielumu pēc rekristalizācijas

Plastisko deformāciju attiecībā pret rekristalizācijas temperatūru iedala aukstā un karstā deformācijā Deformāciju kuru veic zem rekristalizācijas temperatūras sauc par auksto plastisko deformāciju Veicot auksto plastisko deformāciju rodas uzkalde Plastisko deformāciju virs rekristalizācijas temperatūras sauc par karsto Karstā deformācija gan rada uzkaldi gan arī rekristalizāciju un metāls saglabā sākotnējās īpašības

Stiepļu un skārdu tehnoloģiskās pārbaudes

Tehnoloģiskās pārbaudes veic lai noteiktu materiāla derīgumu kādai tehnoloģiskai operācijai apstrādes veidam

Stieples izmanto dažādu izstrādājumu - spirālatsperu ķēžu troses sietu uc izgatavošanai veicot savērpšanas locīšanas savērpšanas un uztīšanas operācijas Pārbaudes parasti veic auksti vilktām un karsti velmētām vai atkvēlinātām stieplēm

Pirms tehnoloģiskajām pārbaudēm veic stieples mehānisko pārbaudi stiepē Pārbaudē nosaka pārraušanas slodzi Pmax (kg N) un uz mērskalas nolasa stieples pagarinājumu (mm) Izvēlētās stieples parauga mērgarums l0=100mm Pēc iegūtajiem datiem aprēķina auksti vilktas un atkvēlinātas mazoglekļa tērauda stiepļu izturības robežu Rm un relatīvo pagarinājumu

Stieplēm veic sekojošas tehnoloģisko īpašību pārbaudes locīšanu un savērpšanu Pārbaudē uz locīšanu nosaka stiepļu spēju izturēt atkārtotus locījumus un atlocījumus Pārbaudi veic uz speciālas locīšanas iekārtas kur ievieto 100 - 150mm garu stiepli (36 att) Locīšanu veic ar vienmērīgu ātrumu skaitot locījumus cik stieple iztur nesalūstot (locījumu skaits - n) Pēdējais locījums paraugam pārlūstot netiek ieskaitīts

Stieples savērpšanas pārbaudē nosaka tās spēju plastiski deformēties vērpē kā arī struktūras viendabīgumu un varbūtējos virsmas defektus Materiāla spēju plastiski deformēties raksturo savērpienu skaits bet materiāla viendabīgumu un defektus parauga virsma un lūzuma izskats

Savērpšanas pārbaudi veic uz speciālas iekārtas Iespīlējot paraugu viena spīle rotē ap savu asi bet otra nerotē tā var pārvietoties tikai stieples ass virzienā (37 att) Attālums starp spīlēm l=100d (d - stieples diametrs mm) Lai stieple savērpšanas laikā būtu taisna to slogo ar aksiālu slodzi P=2 Pmax Nosaka savērpienu skaitu bdquomrdquo

Skārda izspiešanas pārbaudē

Skārda izspiešanas pārbaudē nosaka plānu skārdu lokšņu derīgumu aukstai štancēšanai - izvilkšanai Pārbaudes shēma parādīta 38 att Skārda paraugu ievieto starp matricu 1 (D=27mm) un piespiedēju 2 un piespiež matricai Pēc tam paraugā iespiež puansonu 3 ar lodveida galu (d=20mm) līdz uz iespieduma virsmas rodas caurejoša plaisa Iespieduma dziļums raksturo materiāla kvalitāti un atbilstību tehniskām prasībām

38att Skārda izspiešanas pārbaudes shēma

PAGE

1

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes

_1294122809unknown

36 att Stieples locīšanas pārbaudes shēma

37 att Savērpšanas pārbaudes shēma

Polimeru materiāli raksturīgi ar lielām elastīgām deformācijām pēc slodzes noņemšanas notiek ievērojama iespieduma samazināšanās Šī iemesla dēļ cietību šiem materiāliem nosaka zem slodzes izturot to noteiktu laiku (30 60s) un izmērot lodītes iespiešanās dziļumu h

DhPHB

π= kgmm2 Nmm2

kur P - pieliktā slodze (kg N) d - lodītes diametrs (mm) h - iespieduma dziļums (mm)

23att Cietības pārbaudes shēma polimeru materiāliem

Cietības mērīšana 3

Laboratorijas darbs Nr 3

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes

Ārējas slodzes ietekmē metāls deformējas Līdz elastības robežai (Re) tas deformējas elastīgi

un slodzi noņemot elastīgā deformācija pazūd Deformācijas spēka ietekmē mainās starpātomu attālumi bet pēc slodzes noņemšanas atomi atgriežas iepriekšējās vietās struktūra un īpašības nemainās

Slodzi palielinot sākot ar tecēšanas robežu (ReH) metāls sāk deformēties plastiski - paliekoši Izmainās tā struktūra un arī īpašības

Deformējot vienu monokristālu (31 a att) plastiskā deformācija notiek bīdes (31 b att) vai dubultošanās rezultātā (31 c att) Galvenais plastiskās deformācijas mehānisms ir bīde - slīdēšana kas notiek atsevišķām kristāla daļām pārvietojoties vienai pret otru pa noteiktām kristalogrāfiskām plaknēm noteiktos virzienos Atsevišķos gadījumos plastiskā deformācija notiek arī dubultošanās rezultātā - ti kādai kristāla daļai pagriežoties pret otru

31att Kristāliskā režģa a) deformācija - bīdes b) - dubultošanās c) mehānisms

Slīdes plaknē un blakus esošos apjomos kur notikusi nobīde kristāliskais režģis izkropļojas tālāka tā deformācija ir apgrūtināta metāls kļūst stiprāks Tālāka nobīde notiek jau citā paralēlā plaknē pie lielāka sprieguma

Slīdes procesu nevar uzskatīt kā vienlaicīgu visu atomu pārvietošanos kas atrodas slīdes plaknē jo šādai grupveidīgai atomu pārvietošanai nepieciešami spriegumi kas pārsniedz reālos bīdes spriegumus Reālos kristālos bīdes deformāciju atvieglo defekti - dislokācijas Plastiskā deformācija notiek pārvietojoties dislokācijām Deformācijas procesa rodas arī daudz jaunu dislokāciju Ja dislokācijas ceļā gadās cita dislokācija tās pārvietošanās tiek traucēta un lai to pārvarētu nepieciešami lielāki ārējie spēki - metāls ir nocietinājies un nostiprinājies

Deformējot polikristālisku materiālu papildus vēl notiek graudu nobīdes kā arī to pagriešanās vienam pret otru

32att Metāla mikrostruktūra pirms plastiskās deformācijas a) un pēc plastiskās deformācijas b)

Pie lielām plastiskām deformācijām graudi izstiepjas spēka pielikšanas virzienā un izveido orientētu tekstūrētu šķiedrainu struktūru (32 att) kas rada īpašību nevienmērību - anizotropiju Tātad plastiskā deformācija rada kristāliskā režģa izkropļojumus maina graudu formu veido tekstūru un izsauc materiāla īpašību izmaiņas Materiāla stiprības raksturotāji (ReH Rm HB) palielinot plastiskās deformācijas pakāpi pieaug plastiskuma raksturotāji (A ) un stigrība (KV)

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes 1

Laboratorijas darbs Nr 3

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija

tehnoloģiskās pārbaudes

Ārējas slodzes ietekmē metāls deformējas Līdz elastības robežai (Re) tas deformējas elastīgi un slodzi noņemot elastīgā deformācija pazūd Deformācijas spēka ietekmē mainās starpātomu attālumi bet pēc slodzes noņemšanas atomi atgriežas iepriekšējās vietās struktūra un īpašības nemainās

Slodzi palielinot sākot ar tecēšanas robežu (ReH) metāls sāk deformēties plastiski - paliekoši Izmainās tā struktūra un arī īpašības

Deformējot vienu monokristālu (31 a att) plastiskā deformācija notiek bīdes (31 b att) vai dubultošanās rezultātā (31 c att) Galvenais plastiskās deformācijas mehānisms ir bīde - slīdēšana kas notiek atsevišķām kristāla daļām pārvietojoties vienai pret otru pa noteiktām kristalogrāfiskām plaknēm noteiktos virzienos Atsevišķos gadījumos plastiskā deformācija notiek arī dubultošanās rezultātā - ti kādai kristāla daļai pagriežoties pret otru

31att Kristāliskā režģa a) deformācija - bīdes b) - dubultošanās c) mehānisms

Slīdes plaknē un blakus esošos apjomos kur notikusi nobīde kristāliskais režģis izkropļojas tālāka tā deformācija ir apgrūtināta metāls kļūst stiprāks Tālāka nobīde notiek jau citā paralēlā plaknē pie lielāka sprieguma

Slīdes procesu nevar uzskatīt kā vienlaicīgu visu atomu pārvietošanos kas atrodas slīdes plaknē jo šādai grupveidīgai atomu pārvietošanai nepieciešami spriegumi kas pārsniedz reālos bīdes spriegumus Reālos kristālos bīdes deformāciju atvieglo defekti - dislokācijas Plastiskā deformācija notiek pārvietojoties dislokācijām Deformācijas procesa rodas arī daudz jaunu dislokāciju Ja dislokācijas ceļā gadās cita dislokācija tās pārvietošanās tiek traucēta un lai to pārvarētu nepieciešami lielāki ārējie spēki - metāls ir nocietinājies un nostiprinājies

Deformējot polikristālisku materiālu papildus vēl notiek graudu nobīdes kā arī to pagriešanās vienam pret otru

32att Metāla mikrostruktūra pirms plastiskās deformācijas a) un pēc plastiskās deformācijas b)

Pie lielām plastiskām deformācijām graudi izstiepjas spēka pielikšanas virzienā un izveido orientētu tekstūrētu šķiedrainu struktūru (32 att) kas rada īpašību nevienmērību - anizotropiju

Tātad plastiskā deformācija rada kristāliskā režģa izkropļojumus maina graudu formu veido tekstūru un izsauc materiāla īpašību izmaiņas Materiāla stiprības raksturotāji (ReH Rm HB) palielinot plastiskās deformācijas pakāpi pieaug plastiskuma raksturotāji (A ) un stigrība (KV) pazeminās (33 att) Mainās arī daudzas fizikālās īpašības samazinās īpatnējais svars pretestība korozijai magnētiskā caurlaidība elektriskā pretestība uc

Metāla nostiprināšanos plastiskās deformācijas rezultātā sauc par uzkaldi

33att Plastiskās deformācijas ietekme uz metāla mehāniskajām īpašībām

Plastiski deformēts metāls salīdzinot ar nedeformētu atrodas termodinamiski nestabilā stāvoklī Tāpēc pat istabas temperatūrā uzkaldinātā metālā noris procesi (novecošanās procesi) kuros deformēts metāls cenšas iegūt stabilāku stāvokli

Paaugstinot temperatūru palielinās atomu kustīgums un šie procesi norit straujāk Zemās temperatūrās (līdz 03Tkuš) izzūd daļa iekšējo spriegumu atjaunojas pareizs kristāliskais režģis un daļēji pazeminās materiāla izturība un pieaug plastiskums Metāla mikrostruktūra vēl nemainās Tādu daļēju mehānisko īpašību atjaunošanos (20 - 30) sauc par atpūtu Metālam sasniedzot noteiktu temperatūru - Trekr notiek metāla pārkristalizācija cietā stāvoklī veidojas jauni stabili pareizi veidoti graudi Šo jauno graudu rašanos deformētas struktūras vietā sauc par rekristalizāciju Vispirms veidojas jaunu graudu kristalizācijas centri kas aug pievienojot sev atomus no deformētā metāla Notiekot rekristalizācijai izmainās metāla mehāniskās īpašības Metāls atgūst savas iepriekšējās īpašības ti kļūst mīksts un plastisks (34 att)

34att Karsēšanas ietekme uz deformēta metāla struktūru un īpašībām

Turpinot karsēšanu sākas savācošā rekristalizācija Lielākie graudi kas atrodas izdevīgākā termodinamiskā stāvoklī sāk augt uz mazāko blakus esošo graudu rēķina Izveidojoties rupjgraudainākai struktūrai palielinās metāla trauslums

Rekristalizācijas temperatūru nosaka metāla kušanas temperatūra

kuš

rekr

T

k

T

=

(K

kur

k - koeficients k=03 - 04 tīriem metāliem k=05 - 08 sakausējumiem

Rekristalizācijas temperatūru ievērojami ietekmē iepriekšējās deformācijas pakāpe jo tā lielāka jo zemāka rekristalizācijas temperatūra

Graudu lielums pēc rekristalizācijas ievērojami atkarīgs no iepriekšējās deformācijas pakāpes (35 att) Deformācijas pakāpi kurā izveidojas vislielākie graudi sauc par kritisko εkrit Vairums metālu tā ir neliela 2 - 8 Praktiski lai noņemtu uzkaldi metālu sakarsē (100 - 150(C) virs rekristalizācijas temperatūras Šādu termisko apstrādi sauc par rekristalizācijas atkvēlināšanu To pielieto kā starpoperāciju pēc aukstās velmēšanas vilkšanas štancēšanas materiāla plastiskuma atjaunošanas

35att Deformācijas pakāpes ietekme uz grauda lielumu pēc rekristalizācijas

Plastisko deformāciju attiecībā pret rekristalizācijas temperatūru iedala aukstā un karstā deformācijā Deformāciju kuru veic zem rekristalizācijas temperatūras sauc par auksto plastisko deformāciju Veicot auksto plastisko deformāciju rodas uzkalde Plastisko deformāciju virs rekristalizācijas temperatūras sauc par karsto Karstā deformācija gan rada uzkaldi gan arī rekristalizāciju un metāls saglabā sākotnējās īpašības

Stiepļu un skārdu tehnoloģiskās pārbaudes

Tehnoloģiskās pārbaudes veic lai noteiktu materiāla derīgumu kādai tehnoloģiskai operācijai apstrādes veidam

Stieples izmanto dažādu izstrādājumu - spirālatsperu ķēžu troses sietu uc izgatavošanai veicot savērpšanas locīšanas savērpšanas un uztīšanas operācijas Pārbaudes parasti veic auksti vilktām un karsti velmētām vai atkvēlinātām stieplēm

Pirms tehnoloģiskajām pārbaudēm veic stieples mehānisko pārbaudi stiepē Pārbaudē nosaka pārraušanas slodzi Pmax (kg N) un uz mērskalas nolasa stieples pagarinājumu (mm) Izvēlētās stieples parauga mērgarums l0=100mm Pēc iegūtajiem datiem aprēķina auksti vilktas un atkvēlinātas mazoglekļa tērauda stiepļu izturības robežu Rm un relatīvo pagarinājumu

Stieplēm veic sekojošas tehnoloģisko īpašību pārbaudes locīšanu un savērpšanu Pārbaudē uz locīšanu nosaka stiepļu spēju izturēt atkārtotus locījumus un atlocījumus Pārbaudi veic uz speciālas locīšanas iekārtas kur ievieto 100 - 150mm garu stiepli (36 att) Locīšanu veic ar vienmērīgu ātrumu skaitot locījumus cik stieple iztur nesalūstot (locījumu skaits - n) Pēdējais locījums paraugam pārlūstot netiek ieskaitīts

Stieples savērpšanas pārbaudē nosaka tās spēju plastiski deformēties vērpē kā arī struktūras viendabīgumu un varbūtējos virsmas defektus Materiāla spēju plastiski deformēties raksturo savērpienu skaits bet materiāla viendabīgumu un defektus parauga virsma un lūzuma izskats

Savērpšanas pārbaudi veic uz speciālas iekārtas Iespīlējot paraugu viena spīle rotē ap savu asi bet otra nerotē tā var pārvietoties tikai stieples ass virzienā (37 att) Attālums starp spīlēm l=100d (d - stieples diametrs mm) Lai stieple savērpšanas laikā būtu taisna to slogo ar aksiālu slodzi P=2 Pmax Nosaka savērpienu skaitu bdquomrdquo

Skārda izspiešanas pārbaudē

Skārda izspiešanas pārbaudē nosaka plānu skārdu lokšņu derīgumu aukstai štancēšanai - izvilkšanai Pārbaudes shēma parādīta 38 att Skārda paraugu ievieto starp matricu 1 (D=27mm) un piespiedēju 2 un piespiež matricai Pēc tam paraugā iespiež puansonu 3 ar lodveida galu (d=20mm) līdz uz iespieduma virsmas rodas caurejoša plaisa Iespieduma dziļums raksturo materiāla kvalitāti un atbilstību tehniskām prasībām

38att Skārda izspiešanas pārbaudes shēma

PAGE

1

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes

_1294122809unknown

36 att Stieples locīšanas pārbaudes shēma

37 att Savērpšanas pārbaudes shēma

Laboratorijas darbs Nr 3

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes

Ārējas slodzes ietekmē metāls deformējas Līdz elastības robežai (Re) tas deformējas elastīgi

un slodzi noņemot elastīgā deformācija pazūd Deformācijas spēka ietekmē mainās starpātomu attālumi bet pēc slodzes noņemšanas atomi atgriežas iepriekšējās vietās struktūra un īpašības nemainās

Slodzi palielinot sākot ar tecēšanas robežu (ReH) metāls sāk deformēties plastiski - paliekoši Izmainās tā struktūra un arī īpašības

Deformējot vienu monokristālu (31 a att) plastiskā deformācija notiek bīdes (31 b att) vai dubultošanās rezultātā (31 c att) Galvenais plastiskās deformācijas mehānisms ir bīde - slīdēšana kas notiek atsevišķām kristāla daļām pārvietojoties vienai pret otru pa noteiktām kristalogrāfiskām plaknēm noteiktos virzienos Atsevišķos gadījumos plastiskā deformācija notiek arī dubultošanās rezultātā - ti kādai kristāla daļai pagriežoties pret otru

31att Kristāliskā režģa a) deformācija - bīdes b) - dubultošanās c) mehānisms

Slīdes plaknē un blakus esošos apjomos kur notikusi nobīde kristāliskais režģis izkropļojas tālāka tā deformācija ir apgrūtināta metāls kļūst stiprāks Tālāka nobīde notiek jau citā paralēlā plaknē pie lielāka sprieguma

Slīdes procesu nevar uzskatīt kā vienlaicīgu visu atomu pārvietošanos kas atrodas slīdes plaknē jo šādai grupveidīgai atomu pārvietošanai nepieciešami spriegumi kas pārsniedz reālos bīdes spriegumus Reālos kristālos bīdes deformāciju atvieglo defekti - dislokācijas Plastiskā deformācija notiek pārvietojoties dislokācijām Deformācijas procesa rodas arī daudz jaunu dislokāciju Ja dislokācijas ceļā gadās cita dislokācija tās pārvietošanās tiek traucēta un lai to pārvarētu nepieciešami lielāki ārējie spēki - metāls ir nocietinājies un nostiprinājies

Deformējot polikristālisku materiālu papildus vēl notiek graudu nobīdes kā arī to pagriešanās vienam pret otru

32att Metāla mikrostruktūra pirms plastiskās deformācijas a) un pēc plastiskās deformācijas b)

Pie lielām plastiskām deformācijām graudi izstiepjas spēka pielikšanas virzienā un izveido orientētu tekstūrētu šķiedrainu struktūru (32 att) kas rada īpašību nevienmērību - anizotropiju Tātad plastiskā deformācija rada kristāliskā režģa izkropļojumus maina graudu formu veido tekstūru un izsauc materiāla īpašību izmaiņas Materiāla stiprības raksturotāji (ReH Rm HB) palielinot plastiskās deformācijas pakāpi pieaug plastiskuma raksturotāji (A ) un stigrība (KV)

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes 1

Laboratorijas darbs Nr 3

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija

tehnoloģiskās pārbaudes

Ārējas slodzes ietekmē metāls deformējas Līdz elastības robežai (Re) tas deformējas elastīgi un slodzi noņemot elastīgā deformācija pazūd Deformācijas spēka ietekmē mainās starpātomu attālumi bet pēc slodzes noņemšanas atomi atgriežas iepriekšējās vietās struktūra un īpašības nemainās

Slodzi palielinot sākot ar tecēšanas robežu (ReH) metāls sāk deformēties plastiski - paliekoši Izmainās tā struktūra un arī īpašības

Deformējot vienu monokristālu (31 a att) plastiskā deformācija notiek bīdes (31 b att) vai dubultošanās rezultātā (31 c att) Galvenais plastiskās deformācijas mehānisms ir bīde - slīdēšana kas notiek atsevišķām kristāla daļām pārvietojoties vienai pret otru pa noteiktām kristalogrāfiskām plaknēm noteiktos virzienos Atsevišķos gadījumos plastiskā deformācija notiek arī dubultošanās rezultātā - ti kādai kristāla daļai pagriežoties pret otru

31att Kristāliskā režģa a) deformācija - bīdes b) - dubultošanās c) mehānisms

Slīdes plaknē un blakus esošos apjomos kur notikusi nobīde kristāliskais režģis izkropļojas tālāka tā deformācija ir apgrūtināta metāls kļūst stiprāks Tālāka nobīde notiek jau citā paralēlā plaknē pie lielāka sprieguma

Slīdes procesu nevar uzskatīt kā vienlaicīgu visu atomu pārvietošanos kas atrodas slīdes plaknē jo šādai grupveidīgai atomu pārvietošanai nepieciešami spriegumi kas pārsniedz reālos bīdes spriegumus Reālos kristālos bīdes deformāciju atvieglo defekti - dislokācijas Plastiskā deformācija notiek pārvietojoties dislokācijām Deformācijas procesa rodas arī daudz jaunu dislokāciju Ja dislokācijas ceļā gadās cita dislokācija tās pārvietošanās tiek traucēta un lai to pārvarētu nepieciešami lielāki ārējie spēki - metāls ir nocietinājies un nostiprinājies

Deformējot polikristālisku materiālu papildus vēl notiek graudu nobīdes kā arī to pagriešanās vienam pret otru

32att Metāla mikrostruktūra pirms plastiskās deformācijas a) un pēc plastiskās deformācijas b)

Pie lielām plastiskām deformācijām graudi izstiepjas spēka pielikšanas virzienā un izveido orientētu tekstūrētu šķiedrainu struktūru (32 att) kas rada īpašību nevienmērību - anizotropiju

Tātad plastiskā deformācija rada kristāliskā režģa izkropļojumus maina graudu formu veido tekstūru un izsauc materiāla īpašību izmaiņas Materiāla stiprības raksturotāji (ReH Rm HB) palielinot plastiskās deformācijas pakāpi pieaug plastiskuma raksturotāji (A ) un stigrība (KV) pazeminās (33 att) Mainās arī daudzas fizikālās īpašības samazinās īpatnējais svars pretestība korozijai magnētiskā caurlaidība elektriskā pretestība uc

Metāla nostiprināšanos plastiskās deformācijas rezultātā sauc par uzkaldi

33att Plastiskās deformācijas ietekme uz metāla mehāniskajām īpašībām

Plastiski deformēts metāls salīdzinot ar nedeformētu atrodas termodinamiski nestabilā stāvoklī Tāpēc pat istabas temperatūrā uzkaldinātā metālā noris procesi (novecošanās procesi) kuros deformēts metāls cenšas iegūt stabilāku stāvokli

Paaugstinot temperatūru palielinās atomu kustīgums un šie procesi norit straujāk Zemās temperatūrās (līdz 03Tkuš) izzūd daļa iekšējo spriegumu atjaunojas pareizs kristāliskais režģis un daļēji pazeminās materiāla izturība un pieaug plastiskums Metāla mikrostruktūra vēl nemainās Tādu daļēju mehānisko īpašību atjaunošanos (20 - 30) sauc par atpūtu Metālam sasniedzot noteiktu temperatūru - Trekr notiek metāla pārkristalizācija cietā stāvoklī veidojas jauni stabili pareizi veidoti graudi Šo jauno graudu rašanos deformētas struktūras vietā sauc par rekristalizāciju Vispirms veidojas jaunu graudu kristalizācijas centri kas aug pievienojot sev atomus no deformētā metāla Notiekot rekristalizācijai izmainās metāla mehāniskās īpašības Metāls atgūst savas iepriekšējās īpašības ti kļūst mīksts un plastisks (34 att)

34att Karsēšanas ietekme uz deformēta metāla struktūru un īpašībām

Turpinot karsēšanu sākas savācošā rekristalizācija Lielākie graudi kas atrodas izdevīgākā termodinamiskā stāvoklī sāk augt uz mazāko blakus esošo graudu rēķina Izveidojoties rupjgraudainākai struktūrai palielinās metāla trauslums

Rekristalizācijas temperatūru nosaka metāla kušanas temperatūra

kuš

rekr

T

k

T

=

(K

kur

k - koeficients k=03 - 04 tīriem metāliem k=05 - 08 sakausējumiem

Rekristalizācijas temperatūru ievērojami ietekmē iepriekšējās deformācijas pakāpe jo tā lielāka jo zemāka rekristalizācijas temperatūra

Graudu lielums pēc rekristalizācijas ievērojami atkarīgs no iepriekšējās deformācijas pakāpes (35 att) Deformācijas pakāpi kurā izveidojas vislielākie graudi sauc par kritisko εkrit Vairums metālu tā ir neliela 2 - 8 Praktiski lai noņemtu uzkaldi metālu sakarsē (100 - 150(C) virs rekristalizācijas temperatūras Šādu termisko apstrādi sauc par rekristalizācijas atkvēlināšanu To pielieto kā starpoperāciju pēc aukstās velmēšanas vilkšanas štancēšanas materiāla plastiskuma atjaunošanas

35att Deformācijas pakāpes ietekme uz grauda lielumu pēc rekristalizācijas

Plastisko deformāciju attiecībā pret rekristalizācijas temperatūru iedala aukstā un karstā deformācijā Deformāciju kuru veic zem rekristalizācijas temperatūras sauc par auksto plastisko deformāciju Veicot auksto plastisko deformāciju rodas uzkalde Plastisko deformāciju virs rekristalizācijas temperatūras sauc par karsto Karstā deformācija gan rada uzkaldi gan arī rekristalizāciju un metāls saglabā sākotnējās īpašības

Stiepļu un skārdu tehnoloģiskās pārbaudes

Tehnoloģiskās pārbaudes veic lai noteiktu materiāla derīgumu kādai tehnoloģiskai operācijai apstrādes veidam

Stieples izmanto dažādu izstrādājumu - spirālatsperu ķēžu troses sietu uc izgatavošanai veicot savērpšanas locīšanas savērpšanas un uztīšanas operācijas Pārbaudes parasti veic auksti vilktām un karsti velmētām vai atkvēlinātām stieplēm

Pirms tehnoloģiskajām pārbaudēm veic stieples mehānisko pārbaudi stiepē Pārbaudē nosaka pārraušanas slodzi Pmax (kg N) un uz mērskalas nolasa stieples pagarinājumu (mm) Izvēlētās stieples parauga mērgarums l0=100mm Pēc iegūtajiem datiem aprēķina auksti vilktas un atkvēlinātas mazoglekļa tērauda stiepļu izturības robežu Rm un relatīvo pagarinājumu

Stieplēm veic sekojošas tehnoloģisko īpašību pārbaudes locīšanu un savērpšanu Pārbaudē uz locīšanu nosaka stiepļu spēju izturēt atkārtotus locījumus un atlocījumus Pārbaudi veic uz speciālas locīšanas iekārtas kur ievieto 100 - 150mm garu stiepli (36 att) Locīšanu veic ar vienmērīgu ātrumu skaitot locījumus cik stieple iztur nesalūstot (locījumu skaits - n) Pēdējais locījums paraugam pārlūstot netiek ieskaitīts

Stieples savērpšanas pārbaudē nosaka tās spēju plastiski deformēties vērpē kā arī struktūras viendabīgumu un varbūtējos virsmas defektus Materiāla spēju plastiski deformēties raksturo savērpienu skaits bet materiāla viendabīgumu un defektus parauga virsma un lūzuma izskats

Savērpšanas pārbaudi veic uz speciālas iekārtas Iespīlējot paraugu viena spīle rotē ap savu asi bet otra nerotē tā var pārvietoties tikai stieples ass virzienā (37 att) Attālums starp spīlēm l=100d (d - stieples diametrs mm) Lai stieple savērpšanas laikā būtu taisna to slogo ar aksiālu slodzi P=2 Pmax Nosaka savērpienu skaitu bdquomrdquo

Skārda izspiešanas pārbaudē

Skārda izspiešanas pārbaudē nosaka plānu skārdu lokšņu derīgumu aukstai štancēšanai - izvilkšanai Pārbaudes shēma parādīta 38 att Skārda paraugu ievieto starp matricu 1 (D=27mm) un piespiedēju 2 un piespiež matricai Pēc tam paraugā iespiež puansonu 3 ar lodveida galu (d=20mm) līdz uz iespieduma virsmas rodas caurejoša plaisa Iespieduma dziļums raksturo materiāla kvalitāti un atbilstību tehniskām prasībām

38att Skārda izspiešanas pārbaudes shēma

PAGE

1

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes

_1294122809unknown

36 att Stieples locīšanas pārbaudes shēma

37 att Savērpšanas pārbaudes shēma

pazeminās (33 att) Mainās arī daudzas fizikālās īpašības samazinās īpatnējais svars pretestība korozijai magnētiskā caurlaidība elektriskā pretestība uc

Metāla nostiprināšanos plastiskās deformācijas rezultātā sauc par uzkaldi

33att Plastiskās deformācijas ietekme uz metāla mehāniskajām īpašībām

Plastiski deformēts metāls salīdzinot ar nedeformētu atrodas termodinamiski nestabilā stāvoklī Tāpēc pat istabas temperatūrā uzkaldinātā metālā noris procesi (novecošanās procesi) kuros deformēts metāls cenšas iegūt stabilāku stāvokli

Paaugstinot temperatūru palielinās atomu kustīgums un šie procesi norit straujāk Zemās temperatūrās (līdz 03Tkuš) izzūd daļa iekšējo spriegumu atjaunojas pareizs kristāliskais režģis un daļēji pazeminās materiāla izturība un pieaug plastiskums Metāla mikrostruktūra vēl nemainās Tādu daļēju mehānisko īpašību atjaunošanos (20 - 30) sauc par atpūtu Metālam sasniedzot noteiktu temperatūru - Trekr notiek metāla pārkristalizācija cietā stāvoklī veidojas jauni stabili pareizi veidoti graudi Šo jauno graudu rašanos deformētas struktūras vietā sauc par rekristalizāciju Vispirms veidojas jaunu graudu kristalizācijas centri kas aug pievienojot sev atomus no deformētā metāla Notiekot rekristalizācijai izmainās metāla mehāniskās īpašības Metāls atgūst savas iepriekšējās īpašības ti kļūst mīksts un plastisks (34 att)

34att Karsēšanas ietekme uz deformēta metāla struktūru un īpašībām

Turpinot karsēšanu sākas savācošā rekristalizācija Lielākie graudi kas atrodas izdevīgākā termodinamiskā stāvoklī sāk augt uz mazāko blakus esošo graudu rēķina Izveidojoties rupjgraudainākai struktūrai palielinās metāla trauslums

Rekristalizācijas temperatūru nosaka metāla kušanas temperatūra kušrekr TkT = degK

kur k - koeficients k=03 - 04 tīriem metāliem k=05 - 08 sakausējumiem Rekristalizācijas temperatūru ievērojami ietekmē iepriekšējās deformācijas pakāpe jo tā

lielāka jo zemāka rekristalizācijas temperatūra Graudu lielums pēc rekristalizācijas ievērojami atkarīgs no iepriekšējās deformācijas pakāpes (35 att) Deformācijas pakāpi kurā izveidojas vislielākie graudi sauc par kritisko εkrit Vairums metālu tā ir neliela 2 - 8 Praktiski lai noņemtu uzkaldi metālu sakarsē (100 - 150degC) virs rekristalizācijas temperatūras Šādu termisko apstrādi sauc par rekristalizācijas atkvēlināšanu To

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes 2

pielieto kā starpoperāciju pēc aukstās velmēšanas vilkšanas štancēšanas materiāla plastiskuma atjaunošanas

35att Deformācijas pakāpes ietekme uz grauda lielumu pēc rekristalizācijas

Plastisko deformāciju attiecībā pret rekristalizācijas temperatūru iedala aukstā un karstā deformācijā Deformāciju kuru veic zem rekristalizācijas temperatūras sauc par auksto plastisko deformāciju Veicot auksto plastisko deformāciju rodas uzkalde Plastisko deformāciju virs rekristalizācijas temperatūras sauc par karsto Karstā deformācija gan rada uzkaldi gan arī rekristalizāciju un metāls saglabā sākotnējās īpašības

Stiepļu un skārdu tehnoloģiskās pārbaudes Tehnoloģiskās pārbaudes veic lai noteiktu materiāla derīgumu kādai tehnoloģiskai

operācijai apstrādes veidam Stieples izmanto dažādu izstrādājumu - spirālatsperu ķēžu troses sietu uc izgatavošanai

veicot savērpšanas locīšanas savērpšanas un uztīšanas operācijas Pārbaudes parasti veic auksti vilktām un karsti velmētām vai atkvēlinātām stieplēm

Pirms tehnoloģiskajām pārbaudēm veic stieples mehānisko pārbaudi stiepē Pārbaudē nosaka pārraušanas slodzi Pmax (kg N) un uz mērskalas nolasa stieples pagarinājumu (mm) Izvēlētās stieples parauga mērgarums l0=100mm Pēc iegūtajiem datiem aprēķina auksti vilktas un atkvēlinātas mazoglekļa tērauda stiepļu izturības robežu Rm un relatīvo pagarinājumu

Stieplēm veic sekojošas tehnoloģisko īpašību pārbaudes locīšanu un savērpšanu Pārbaudē uz locīšanu nosaka stiepļu spēju izturēt atkārtotus locījumus un atlocījumus Pārbaudi veic uz speciālas locīšanas iekārtas kur ievieto 100 - 150mm garu stiepli (36 att) Locīšanu veic ar vienmērīgu ātrumu skaitot locījumus cik stieple iztur nesalūstot (locījumu skaits - n) Pēdējais locījums paraugam pārlūstot netiek ieskaitīts

36 att Stieples locīšanas pārbaudes shēma 37 att Savērpšanas pārbaudes shēma

Stieples savērpšanas pārbaudē nosaka tās spēju plastiski deformēties vērpē kā arī struktūras viendabīgumu un varbūtējos virsmas defektus Materiāla spēju plastiski deformēties raksturo savērpienu skaits bet materiāla viendabīgumu un defektus parauga virsma un lūzuma izskats

Savērpšanas pārbaudi veic uz speciālas iekārtas Iespīlējot paraugu viena spīle rotē ap savu asi bet otra nerotē tā var pārvietoties tikai stieples ass virzienā (37 att) Attālums starp spīlēm

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes 3

l=100d (d - stieples diametrs mm) Lai stieple savērpšanas laikā būtu taisna to slogo ar aksiālu slodzi P=2 Pmax Nosaka savērpienu skaitu bdquomrdquo

Skārda izspiešanas pārbaudē Skārda izspiešanas pārbaudē nosaka plānu skārdu lokšņu derīgumu aukstai štancēšanai -

izvilkšanai Pārbaudes shēma parādīta 38 att Skārda paraugu ievieto starp matricu 1 (D=27mm) un piespiedēju 2 un piespiež matricai Pēc tam paraugā iespiež puansonu 3 ar lodveida galu (d=20mm) līdz uz iespieduma virsmas rodas caurejoša plaisa Iespieduma dziļums raksturo materiāla kvalitāti un atbilstību tehniskām prasībām

38att Skārda izspiešanas pārbaudes shēma

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes 4

Laboratorijas darbs Nr 4

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

Par mikrostruktūras analīzi sauc materiālu uzbūves pētīšanu ar optiskā vai elektronu staru mikroskopa palīdzību Novērojamo struktūru sauc par mikrostruktūru Atkarībā no prasītā palielinājuma mikroskopos izmanto parasto gaismu (optiskais mikroskops) vai arī elektronu staru mikroskopus (elektronu mikroskops)

Optiskos mikroskopus plaši izmanto materiālu struktūras pētīšanai pielietojot palielinājumu līdz 500x Metalogrāfiskais mikroskops darbojas pēc atstarotas gaismas principa Pētāmā materiāla virsmai jābūt speciāli sagatavotai jāizgatavo mikrošlifs Vispirms no pētāmā materiāla izgriež nelielu paraugu Tā izgriešanas vietu nosaka ar makroanalīzes palīdzību Iegūtā parauga virsmu slīpē pulē un kodina ar attiecīgajam materiālam izvēlētu kodinātāju Tērauda virsmu kodina ar 3hellip5 slāpekļskābes šķīdumu spirtā Virsma iegūst reljefu kas atbilst struktūras veidam (41 att)

41att Gaismas atstarošana no nesagatavotas virsmas a) pulētas virsmas b) un kodinātas virsmas

c) No gaismas avota stars caur objektīvu nonāk uz mikrošlifa virsmas un atstarojas no tās

Atstarotais gaismas stars caur objektīvu un okulāru nonāk redzes laukā vai uz fotoplates tā fiksējot pētāmā materiāla mikrostruktūru (42 att)

42att Optiskā mikroskopa shēma

Materiāla mikrostruktūra veidojas šķidram materiālam atdziestot pārejot cietā stāvoklī Metāliem tā ir kristalizācija Veidojas kristāliska uzbūve graudi kas var sastāvēt no vienas vai vairākām fāzēm Fāze ir struktūras daļa ar vienādu ķīmisko sastāvu un uzbūvi

Tīru metālu mikrostrukūra cietā stāvoklī ir vienkārša - vienas fāzes struktūra Sakausējumu uzbūve ir ievērojami sarežģītāka tā atkarīga no atsevišķu elementu savstarpējas iedarbības kristalizācijas procesā kā arī no fāžu skaita Pēc sacietēšanas sakausējumiem var būt šāda uzbūve

1) kristālu mehānisks maisījums 2) ciets šķīdums 3) ķīmisks savienojums 4) amorfs - stiklveida sakausējums Mehānisks maisījums Ja sakausējuma kristalizācijas procesā katrs elements veido savu kristālisko režģi un savu

graudu veidojas abu elementu kristālu mehānisks maisījums Tāpēc mehāniskie maisījumi vienmēr ir divfāžu (divkomponentu sakausējumā) ndash sastāv no divām cietām fāzēm Šādu sakausējumu

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 4

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

Par mikrostruktūras analīzi sauc materiālu uzbūves pētīšanu ar optiskā vai elektronu staru mikroskopa palīdzību Novērojamo struktūru sauc par mikrostruktūru Atkarībā no prasītā palielinājuma mikroskopos izmanto parasto gaismu (optiskais mikroskops) vai arī elektronu staru mikroskopus (elektronu mikroskops)

Optiskos mikroskopus plaši izmanto materiālu struktūras pētīšanai pielietojot palielinājumu līdz 500x Metalogrāfiskais mikroskops darbojas pēc atstarotas gaismas principa Pētāmā materiāla virsmai jābūt speciāli sagatavotai jāizgatavo mikrošlifs Vispirms no pētāmā materiāla izgriež nelielu paraugu Tā izgriešanas vietu nosaka ar makroanalīzes palīdzību Iegūtā parauga virsmu slīpē pulē un kodina ar attiecīgajam materiālam izvēlētu kodinātāju Tērauda virsmu kodina ar 3hellip5 slāpekļskābes šķīdumu spirtā Virsma iegūst reljefu kas atbilst struktūras veidam (41 att)

41att Gaismas atstarošana no nesagatavotas virsmas a) pulētas virsmas b) un kodinātas virsmas c)

No gaismas avota stars caur objektīvu nonāk uz mikrošlifa virsmas un atstarojas no tās Atstarotais gaismas stars caur objektīvu un okulāru nonāk redzes laukā vai uz fotoplates tā fiksējot pētāmā materiāla mikrostruktūru (42 att)

42att Optiskā mikroskopa shēma

Materiāla mikrostruktūra veidojas šķidram materiālam atdziestot pārejot cietā stāvoklī Metāliem tā ir kristalizācija Veidojas kristāliska uzbūve graudi kas var sastāvēt no vienas vai vairākām fāzēm Fāze ir struktūras daļa ar vienādu ķīmisko sastāvu un uzbūvi

Tīru metālu mikrostrukūra cietā stāvoklī ir vienkārša - vienas fāzes struktūra Sakausējumu uzbūve ir ievērojami sarežģītāka tā atkarīga no atsevišķu elementu savstarpējas iedarbības kristalizācijas procesā kā arī no fāžu skaita Pēc sacietēšanas sakausējumiem var būt šāda uzbūve

1) kristālu mehānisks maisījums

2) ciets šķīdums

3) ķīmisks savienojums

4) amorfs - stiklveida sakausējums

Mehānisks maisījums

Ja sakausējuma kristalizācijas procesā katrs elements veido savu kristālisko režģi un savu graudu veidojas abu elementu kristālu mehānisks maisījums Tāpēc mehāniskie maisījumi vienmēr ir divfāžu (divkomponentu sakausējumā) ndash sastāv no divām cietām fāzēm Šādu sakausējumu kristalizācijas gaitu raksturo sakausējumu stāvokļa diagramma 43 a att bet struktūras īpašību izmaiņas redzamas 43 b att

43att Stāvokļa diagramma ar mehānisku maisījumu a) sakausējumu mehānisko īpašību izmaiņas b)

Virs līnijas AEB (likvidusa līnijas) jebkurš sakausējums atrodas šķidrā stāvoklī Sasniedzot līniju AEB sākas sakausējumu kristalizācija kura turpinās līdz līnijai DEF (solidusa līnija) Zem šīs līnijas jebkurš sakausējums ir pilnīgi kristalizējies un atrodas cietā stāvoklī

Viszemākā kristalizācijas temperatūra ir sakausējumam punktā E ar noteiktu A un B sastāvu Tas kristalizējas līdzīgi kā tīrs metāls pie vienas nemainīgas kristalizācijas temperatūras un veido ļoti smalku abu kristālu mehānisku maisījumu Šādu sakausējumu sauc par eitektisko un struktūru par eitektiku (44 a att) Kā redzams diagrammā jebkurš neeitektisks sakausējums sāk kristalizēties augstākā temperatūrā Vispirms sāk kristalizēties komponents kurš ir pārsvarā salīdzinot ar eitektisko sastāvu Tā jebkurā pirmseitektiskā sakausējumā (atrodas pa kreisi no eitektiskā sakausējuma) zem līnijas AE vispirms kristalizējas komponents A Tā kristalizācija turpinās līdz līnijai DE Kristalizējoties komponentam A tā koncentrācija palikušā šķidrā sakausējumā pakāpeniski samazinās bet komponenta B koncentracija pieaug Likvidusa līnijas jebkurš punkts raksturo palikušā šķidrā sakausējuma ķīmisko sastāvu atbilstošā temperatūrā Tā sakausējumā K pie temperatūras t palikušā šķidrā sakausējuma sastāvs atbilst punkta l ķīmiskam sastāvam Atdzesējot sakausējumu līdz solidusa līnijai palikušais šķidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tas kristalizējas kā eitektika ti kristālu (A+B) mehānisks maisījums Pēc kristalizācijas sakausējuma struktūra ir atsevišķi A kristāli ko aptver eitektiskais kristālu (A+B) maisījums

Aizeitektiskos sakausējumos (pa labi no punkta E) vispirms kristalizējas komponents B Palikušajā šķidrā sakausējumā tā koncentracija pakāpeniski samazinās ko raksturo arī līnija EB

Sasniedzot solidusa līniju škidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tā pārpalikums kristalizējas kā eitektika ti kristālu A un B mehāniskais maisījums

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

44att Mikrostruktūras eitektiskam a) pirmseitektiskam b) un aizeitektiskam c) sakausējumiem

Mehānisku maisījumu var veidot arī tīrs metāls un ciets šķīdums tīrs metāls un ķīmisks savienojums ciets šķīdums un ķīmisks savienojums vai arī divi cieti šķīdumi

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

Ciets šķīdums

Ja kristalizācijas procesā sakausējuma viens elements A saglabā savu kristālisko režģi bet otra elementa B atomi izvietoti šajā kristāliskajā režģī izveidojas ciets šķīdums Struktūra sastāv no vienāda ķīmiskā sastāva kristāliem kas atbilst šķidrā sakausējuma sastāvam To struktūra ir vienfāzu Vienfāzu struktūra ir arī tīriem elementiem A un B

45att Tīra metāla un cieta šķīduma mikrostruktūra a) tīra metāla b) cieta šķīduma c) kristāliskā režģa uzbūve

Cieta šķīduma mikrostruktūrā izšķīdušais elements nav redzams Cietus šķīdumus apzīmē A(B) vai B(A) Izšķīdušo elementu raksta iekavās Abu elementu atomi kopējā kristāliskajā režģī ir ar atšķirīgiem atomu izmēriem kas ir par iemeslu kristāliskā režģa deformācijām un iekšējo spriegumu rašanos Līdz ar to cietie šķīdumi vienmēr ir cietāki stiprāki un trauslāki nekā tīrie metāli Cieti šķīdumi var būt gan ar ierobežotu gan ar neierobežotu viena elementa šķīdību otrā

46att Cieta šķīduma ar neierobežotu šķīdību stāvokļa diagramma (a) cietu šķīdumu mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no tā ķīmiskā sastāva (b)

Šādu sakausējumu veidu veido Ag-Au Cu-Ni Au-Ni uc sakausējumi Diagrammas vertikālā ass attēlo temperatūras izmaiņas horizontālā ass - sakausējumu koncentrācijas izmaiņas

Atdzesējot jebkuru sakausējumu zem līnijas AB (likvidusa līnijas) veidojas cieta šķīduma A(B) kristāli

Pēc kristalizācijas - apakšējā līnija AB (solidusa līnija) jebkura sakausējuma struktūra sastāv no cieta šķīduma A(B) kristāliem

Sakausējumi ar ierobežotu šķīdību

Šāds uzbūves veids raksturīgs tādiem praktiski svarīgiem sakausējumiem kā Al-Cu Al-Si uc Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību cietā stāvoklī attēlota 47 att

47att Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību a) mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no sakausējumu ķīmiskā sastāva b)

Aprakstāmā stāvokļa diagrammā komponents B ierobežoti šķīst komponentā A veidojot cietu šķīdumu A(B) maksimālā B šķīdība atbilst punktam D bet komponents A komponentā nešķīst

Diagramma ir it kā salikums no abām iepriekšējām diagrammām Diagrammas kreisajā pusē lauciņš DAC atbilst diagrammas tipam ar neierobežotu cietu šķīdumu bet lauciņš CBE - diagrammas tipam kur komponenti kristalizējoties nešķīst viens otrā Zem līnijas AC līdz līnijai AD no šķidrā sakausējuma kristalizējas cieta šķīduma A(B) kristāli bet zem līnijas CB līdz līnijai CE - tīri komponenta B kristāli Pazeminoties temperatūrai zem līnijas DF komponenta B šķīdība komponentā A samazinās un no cietā šķīduma izdalās B kristāli kurus sauc par sekundāriem atšķirībā no primāriem (B) kas veidojas tieši šķidrajā sakausējumā Komponenta B šķīdību komponentā A istabas temperatūrā raksturo punkts F Pārējā diagrammas daļā kristalizācija notiek kā iepriekš jau apskatīts

Ķīmisks savienojums

Ja sakausējums sacietējot veido ķīmisku savienojumu veidojas atšķirīgs kristāliskais režģis kas parasti ir sarežģīts Ķīmiskie savienojumi (karbīdi nitrīdi borīdi) raksturīgi ar lielu cietību trauslumu un korozijas noturību tie nešķīst un sevī nešķīdina otru elementu bet veido ar tiem mehānisku maisījumu Ķīmiskie savienojumi veidojas pie noteiktas elementu atomu attiecības n m un tos vispārējā veidā apzīmē A B

Sakausējumu stāvokļa diagrammā (a) ķīmiskais savienojums var būt uzskatāms kā komponents un stāvokļa diagramma veido daļu no A-B sakausējumu pilnas stāvokļa diagrammas Mehāniskās īpašības sakausējumiem mainās līdzīgi kā sakausējumiem ar mehāniska maisījuma struktūru

48att Stāvokļa diagramma ar ķīmisku savienojumu a)mehānisko īpašību izmaiņas b)

Amorfs sakausējums

Amorfs sakausējums veidojas šķidru sakausējumu ļoti ātri atdzesējot Neveidojas kristalizācijas centri un nenotiek kristalizācija Atomi sastingst saglabā haotisko sakārtojumu Šos sakausējumus mēdz saukt par metāliskiem stikliem tiem piemīt liela cietība nodilumizturība teicamas elektriskas un magnētiskās īpašības bet tie ir ļoti trausli

PAGE

1

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

pielieto kā starpoperāciju pēc aukstās velmēšanas vilkšanas štancēšanas materiāla plastiskuma atjaunošanas

35att Deformācijas pakāpes ietekme uz grauda lielumu pēc rekristalizācijas

Plastisko deformāciju attiecībā pret rekristalizācijas temperatūru iedala aukstā un karstā deformācijā Deformāciju kuru veic zem rekristalizācijas temperatūras sauc par auksto plastisko deformāciju Veicot auksto plastisko deformāciju rodas uzkalde Plastisko deformāciju virs rekristalizācijas temperatūras sauc par karsto Karstā deformācija gan rada uzkaldi gan arī rekristalizāciju un metāls saglabā sākotnējās īpašības

Stiepļu un skārdu tehnoloģiskās pārbaudes Tehnoloģiskās pārbaudes veic lai noteiktu materiāla derīgumu kādai tehnoloģiskai

operācijai apstrādes veidam Stieples izmanto dažādu izstrādājumu - spirālatsperu ķēžu troses sietu uc izgatavošanai

veicot savērpšanas locīšanas savērpšanas un uztīšanas operācijas Pārbaudes parasti veic auksti vilktām un karsti velmētām vai atkvēlinātām stieplēm

Pirms tehnoloģiskajām pārbaudēm veic stieples mehānisko pārbaudi stiepē Pārbaudē nosaka pārraušanas slodzi Pmax (kg N) un uz mērskalas nolasa stieples pagarinājumu (mm) Izvēlētās stieples parauga mērgarums l0=100mm Pēc iegūtajiem datiem aprēķina auksti vilktas un atkvēlinātas mazoglekļa tērauda stiepļu izturības robežu Rm un relatīvo pagarinājumu

Stieplēm veic sekojošas tehnoloģisko īpašību pārbaudes locīšanu un savērpšanu Pārbaudē uz locīšanu nosaka stiepļu spēju izturēt atkārtotus locījumus un atlocījumus Pārbaudi veic uz speciālas locīšanas iekārtas kur ievieto 100 - 150mm garu stiepli (36 att) Locīšanu veic ar vienmērīgu ātrumu skaitot locījumus cik stieple iztur nesalūstot (locījumu skaits - n) Pēdējais locījums paraugam pārlūstot netiek ieskaitīts

36 att Stieples locīšanas pārbaudes shēma 37 att Savērpšanas pārbaudes shēma

Stieples savērpšanas pārbaudē nosaka tās spēju plastiski deformēties vērpē kā arī struktūras viendabīgumu un varbūtējos virsmas defektus Materiāla spēju plastiski deformēties raksturo savērpienu skaits bet materiāla viendabīgumu un defektus parauga virsma un lūzuma izskats

Savērpšanas pārbaudi veic uz speciālas iekārtas Iespīlējot paraugu viena spīle rotē ap savu asi bet otra nerotē tā var pārvietoties tikai stieples ass virzienā (37 att) Attālums starp spīlēm

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes 3

l=100d (d - stieples diametrs mm) Lai stieple savērpšanas laikā būtu taisna to slogo ar aksiālu slodzi P=2 Pmax Nosaka savērpienu skaitu bdquomrdquo

Skārda izspiešanas pārbaudē Skārda izspiešanas pārbaudē nosaka plānu skārdu lokšņu derīgumu aukstai štancēšanai -

izvilkšanai Pārbaudes shēma parādīta 38 att Skārda paraugu ievieto starp matricu 1 (D=27mm) un piespiedēju 2 un piespiež matricai Pēc tam paraugā iespiež puansonu 3 ar lodveida galu (d=20mm) līdz uz iespieduma virsmas rodas caurejoša plaisa Iespieduma dziļums raksturo materiāla kvalitāti un atbilstību tehniskām prasībām

38att Skārda izspiešanas pārbaudes shēma

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes 4

Laboratorijas darbs Nr 4

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

Par mikrostruktūras analīzi sauc materiālu uzbūves pētīšanu ar optiskā vai elektronu staru mikroskopa palīdzību Novērojamo struktūru sauc par mikrostruktūru Atkarībā no prasītā palielinājuma mikroskopos izmanto parasto gaismu (optiskais mikroskops) vai arī elektronu staru mikroskopus (elektronu mikroskops)

Optiskos mikroskopus plaši izmanto materiālu struktūras pētīšanai pielietojot palielinājumu līdz 500x Metalogrāfiskais mikroskops darbojas pēc atstarotas gaismas principa Pētāmā materiāla virsmai jābūt speciāli sagatavotai jāizgatavo mikrošlifs Vispirms no pētāmā materiāla izgriež nelielu paraugu Tā izgriešanas vietu nosaka ar makroanalīzes palīdzību Iegūtā parauga virsmu slīpē pulē un kodina ar attiecīgajam materiālam izvēlētu kodinātāju Tērauda virsmu kodina ar 3hellip5 slāpekļskābes šķīdumu spirtā Virsma iegūst reljefu kas atbilst struktūras veidam (41 att)

41att Gaismas atstarošana no nesagatavotas virsmas a) pulētas virsmas b) un kodinātas virsmas

c) No gaismas avota stars caur objektīvu nonāk uz mikrošlifa virsmas un atstarojas no tās

Atstarotais gaismas stars caur objektīvu un okulāru nonāk redzes laukā vai uz fotoplates tā fiksējot pētāmā materiāla mikrostruktūru (42 att)

42att Optiskā mikroskopa shēma

Materiāla mikrostruktūra veidojas šķidram materiālam atdziestot pārejot cietā stāvoklī Metāliem tā ir kristalizācija Veidojas kristāliska uzbūve graudi kas var sastāvēt no vienas vai vairākām fāzēm Fāze ir struktūras daļa ar vienādu ķīmisko sastāvu un uzbūvi

Tīru metālu mikrostrukūra cietā stāvoklī ir vienkārša - vienas fāzes struktūra Sakausējumu uzbūve ir ievērojami sarežģītāka tā atkarīga no atsevišķu elementu savstarpējas iedarbības kristalizācijas procesā kā arī no fāžu skaita Pēc sacietēšanas sakausējumiem var būt šāda uzbūve

1) kristālu mehānisks maisījums 2) ciets šķīdums 3) ķīmisks savienojums 4) amorfs - stiklveida sakausējums Mehānisks maisījums Ja sakausējuma kristalizācijas procesā katrs elements veido savu kristālisko režģi un savu

graudu veidojas abu elementu kristālu mehānisks maisījums Tāpēc mehāniskie maisījumi vienmēr ir divfāžu (divkomponentu sakausējumā) ndash sastāv no divām cietām fāzēm Šādu sakausējumu

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 4

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

Par mikrostruktūras analīzi sauc materiālu uzbūves pētīšanu ar optiskā vai elektronu staru mikroskopa palīdzību Novērojamo struktūru sauc par mikrostruktūru Atkarībā no prasītā palielinājuma mikroskopos izmanto parasto gaismu (optiskais mikroskops) vai arī elektronu staru mikroskopus (elektronu mikroskops)

Optiskos mikroskopus plaši izmanto materiālu struktūras pētīšanai pielietojot palielinājumu līdz 500x Metalogrāfiskais mikroskops darbojas pēc atstarotas gaismas principa Pētāmā materiāla virsmai jābūt speciāli sagatavotai jāizgatavo mikrošlifs Vispirms no pētāmā materiāla izgriež nelielu paraugu Tā izgriešanas vietu nosaka ar makroanalīzes palīdzību Iegūtā parauga virsmu slīpē pulē un kodina ar attiecīgajam materiālam izvēlētu kodinātāju Tērauda virsmu kodina ar 3hellip5 slāpekļskābes šķīdumu spirtā Virsma iegūst reljefu kas atbilst struktūras veidam (41 att)

41att Gaismas atstarošana no nesagatavotas virsmas a) pulētas virsmas b) un kodinātas virsmas c)

No gaismas avota stars caur objektīvu nonāk uz mikrošlifa virsmas un atstarojas no tās Atstarotais gaismas stars caur objektīvu un okulāru nonāk redzes laukā vai uz fotoplates tā fiksējot pētāmā materiāla mikrostruktūru (42 att)

42att Optiskā mikroskopa shēma

Materiāla mikrostruktūra veidojas šķidram materiālam atdziestot pārejot cietā stāvoklī Metāliem tā ir kristalizācija Veidojas kristāliska uzbūve graudi kas var sastāvēt no vienas vai vairākām fāzēm Fāze ir struktūras daļa ar vienādu ķīmisko sastāvu un uzbūvi

Tīru metālu mikrostrukūra cietā stāvoklī ir vienkārša - vienas fāzes struktūra Sakausējumu uzbūve ir ievērojami sarežģītāka tā atkarīga no atsevišķu elementu savstarpējas iedarbības kristalizācijas procesā kā arī no fāžu skaita Pēc sacietēšanas sakausējumiem var būt šāda uzbūve

1) kristālu mehānisks maisījums

2) ciets šķīdums

3) ķīmisks savienojums

4) amorfs - stiklveida sakausējums

Mehānisks maisījums

Ja sakausējuma kristalizācijas procesā katrs elements veido savu kristālisko režģi un savu graudu veidojas abu elementu kristālu mehānisks maisījums Tāpēc mehāniskie maisījumi vienmēr ir divfāžu (divkomponentu sakausējumā) ndash sastāv no divām cietām fāzēm Šādu sakausējumu kristalizācijas gaitu raksturo sakausējumu stāvokļa diagramma 43 a att bet struktūras īpašību izmaiņas redzamas 43 b att

43att Stāvokļa diagramma ar mehānisku maisījumu a) sakausējumu mehānisko īpašību izmaiņas b)

Virs līnijas AEB (likvidusa līnijas) jebkurš sakausējums atrodas šķidrā stāvoklī Sasniedzot līniju AEB sākas sakausējumu kristalizācija kura turpinās līdz līnijai DEF (solidusa līnija) Zem šīs līnijas jebkurš sakausējums ir pilnīgi kristalizējies un atrodas cietā stāvoklī

Viszemākā kristalizācijas temperatūra ir sakausējumam punktā E ar noteiktu A un B sastāvu Tas kristalizējas līdzīgi kā tīrs metāls pie vienas nemainīgas kristalizācijas temperatūras un veido ļoti smalku abu kristālu mehānisku maisījumu Šādu sakausējumu sauc par eitektisko un struktūru par eitektiku (44 a att) Kā redzams diagrammā jebkurš neeitektisks sakausējums sāk kristalizēties augstākā temperatūrā Vispirms sāk kristalizēties komponents kurš ir pārsvarā salīdzinot ar eitektisko sastāvu Tā jebkurā pirmseitektiskā sakausējumā (atrodas pa kreisi no eitektiskā sakausējuma) zem līnijas AE vispirms kristalizējas komponents A Tā kristalizācija turpinās līdz līnijai DE Kristalizējoties komponentam A tā koncentrācija palikušā šķidrā sakausējumā pakāpeniski samazinās bet komponenta B koncentracija pieaug Likvidusa līnijas jebkurš punkts raksturo palikušā šķidrā sakausējuma ķīmisko sastāvu atbilstošā temperatūrā Tā sakausējumā K pie temperatūras t palikušā šķidrā sakausējuma sastāvs atbilst punkta l ķīmiskam sastāvam Atdzesējot sakausējumu līdz solidusa līnijai palikušais šķidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tas kristalizējas kā eitektika ti kristālu (A+B) mehānisks maisījums Pēc kristalizācijas sakausējuma struktūra ir atsevišķi A kristāli ko aptver eitektiskais kristālu (A+B) maisījums

Aizeitektiskos sakausējumos (pa labi no punkta E) vispirms kristalizējas komponents B Palikušajā šķidrā sakausējumā tā koncentracija pakāpeniski samazinās ko raksturo arī līnija EB

Sasniedzot solidusa līniju škidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tā pārpalikums kristalizējas kā eitektika ti kristālu A un B mehāniskais maisījums

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

44att Mikrostruktūras eitektiskam a) pirmseitektiskam b) un aizeitektiskam c) sakausējumiem

Mehānisku maisījumu var veidot arī tīrs metāls un ciets šķīdums tīrs metāls un ķīmisks savienojums ciets šķīdums un ķīmisks savienojums vai arī divi cieti šķīdumi

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

Ciets šķīdums

Ja kristalizācijas procesā sakausējuma viens elements A saglabā savu kristālisko režģi bet otra elementa B atomi izvietoti šajā kristāliskajā režģī izveidojas ciets šķīdums Struktūra sastāv no vienāda ķīmiskā sastāva kristāliem kas atbilst šķidrā sakausējuma sastāvam To struktūra ir vienfāzu Vienfāzu struktūra ir arī tīriem elementiem A un B

45att Tīra metāla un cieta šķīduma mikrostruktūra a) tīra metāla b) cieta šķīduma c) kristāliskā režģa uzbūve

Cieta šķīduma mikrostruktūrā izšķīdušais elements nav redzams Cietus šķīdumus apzīmē A(B) vai B(A) Izšķīdušo elementu raksta iekavās Abu elementu atomi kopējā kristāliskajā režģī ir ar atšķirīgiem atomu izmēriem kas ir par iemeslu kristāliskā režģa deformācijām un iekšējo spriegumu rašanos Līdz ar to cietie šķīdumi vienmēr ir cietāki stiprāki un trauslāki nekā tīrie metāli Cieti šķīdumi var būt gan ar ierobežotu gan ar neierobežotu viena elementa šķīdību otrā

46att Cieta šķīduma ar neierobežotu šķīdību stāvokļa diagramma (a) cietu šķīdumu mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no tā ķīmiskā sastāva (b)

Šādu sakausējumu veidu veido Ag-Au Cu-Ni Au-Ni uc sakausējumi Diagrammas vertikālā ass attēlo temperatūras izmaiņas horizontālā ass - sakausējumu koncentrācijas izmaiņas

Atdzesējot jebkuru sakausējumu zem līnijas AB (likvidusa līnijas) veidojas cieta šķīduma A(B) kristāli

Pēc kristalizācijas - apakšējā līnija AB (solidusa līnija) jebkura sakausējuma struktūra sastāv no cieta šķīduma A(B) kristāliem

Sakausējumi ar ierobežotu šķīdību

Šāds uzbūves veids raksturīgs tādiem praktiski svarīgiem sakausējumiem kā Al-Cu Al-Si uc Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību cietā stāvoklī attēlota 47 att

47att Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību a) mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no sakausējumu ķīmiskā sastāva b)

Aprakstāmā stāvokļa diagrammā komponents B ierobežoti šķīst komponentā A veidojot cietu šķīdumu A(B) maksimālā B šķīdība atbilst punktam D bet komponents A komponentā nešķīst

Diagramma ir it kā salikums no abām iepriekšējām diagrammām Diagrammas kreisajā pusē lauciņš DAC atbilst diagrammas tipam ar neierobežotu cietu šķīdumu bet lauciņš CBE - diagrammas tipam kur komponenti kristalizējoties nešķīst viens otrā Zem līnijas AC līdz līnijai AD no šķidrā sakausējuma kristalizējas cieta šķīduma A(B) kristāli bet zem līnijas CB līdz līnijai CE - tīri komponenta B kristāli Pazeminoties temperatūrai zem līnijas DF komponenta B šķīdība komponentā A samazinās un no cietā šķīduma izdalās B kristāli kurus sauc par sekundāriem atšķirībā no primāriem (B) kas veidojas tieši šķidrajā sakausējumā Komponenta B šķīdību komponentā A istabas temperatūrā raksturo punkts F Pārējā diagrammas daļā kristalizācija notiek kā iepriekš jau apskatīts

Ķīmisks savienojums

Ja sakausējums sacietējot veido ķīmisku savienojumu veidojas atšķirīgs kristāliskais režģis kas parasti ir sarežģīts Ķīmiskie savienojumi (karbīdi nitrīdi borīdi) raksturīgi ar lielu cietību trauslumu un korozijas noturību tie nešķīst un sevī nešķīdina otru elementu bet veido ar tiem mehānisku maisījumu Ķīmiskie savienojumi veidojas pie noteiktas elementu atomu attiecības n m un tos vispārējā veidā apzīmē A B

Sakausējumu stāvokļa diagrammā (a) ķīmiskais savienojums var būt uzskatāms kā komponents un stāvokļa diagramma veido daļu no A-B sakausējumu pilnas stāvokļa diagrammas Mehāniskās īpašības sakausējumiem mainās līdzīgi kā sakausējumiem ar mehāniska maisījuma struktūru

48att Stāvokļa diagramma ar ķīmisku savienojumu a)mehānisko īpašību izmaiņas b)

Amorfs sakausējums

Amorfs sakausējums veidojas šķidru sakausējumu ļoti ātri atdzesējot Neveidojas kristalizācijas centri un nenotiek kristalizācija Atomi sastingst saglabā haotisko sakārtojumu Šos sakausējumus mēdz saukt par metāliskiem stikliem tiem piemīt liela cietība nodilumizturība teicamas elektriskas un magnētiskās īpašības bet tie ir ļoti trausli

PAGE

1

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

l=100d (d - stieples diametrs mm) Lai stieple savērpšanas laikā būtu taisna to slogo ar aksiālu slodzi P=2 Pmax Nosaka savērpienu skaitu bdquomrdquo

Skārda izspiešanas pārbaudē Skārda izspiešanas pārbaudē nosaka plānu skārdu lokšņu derīgumu aukstai štancēšanai -

izvilkšanai Pārbaudes shēma parādīta 38 att Skārda paraugu ievieto starp matricu 1 (D=27mm) un piespiedēju 2 un piespiež matricai Pēc tam paraugā iespiež puansonu 3 ar lodveida galu (d=20mm) līdz uz iespieduma virsmas rodas caurejoša plaisa Iespieduma dziļums raksturo materiāla kvalitāti un atbilstību tehniskām prasībām

38att Skārda izspiešanas pārbaudes shēma

Metālu plastiskā deformācija un rekristalizācija tehnoloģiskās pārbaudes 4

Laboratorijas darbs Nr 4

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

Par mikrostruktūras analīzi sauc materiālu uzbūves pētīšanu ar optiskā vai elektronu staru mikroskopa palīdzību Novērojamo struktūru sauc par mikrostruktūru Atkarībā no prasītā palielinājuma mikroskopos izmanto parasto gaismu (optiskais mikroskops) vai arī elektronu staru mikroskopus (elektronu mikroskops)

Optiskos mikroskopus plaši izmanto materiālu struktūras pētīšanai pielietojot palielinājumu līdz 500x Metalogrāfiskais mikroskops darbojas pēc atstarotas gaismas principa Pētāmā materiāla virsmai jābūt speciāli sagatavotai jāizgatavo mikrošlifs Vispirms no pētāmā materiāla izgriež nelielu paraugu Tā izgriešanas vietu nosaka ar makroanalīzes palīdzību Iegūtā parauga virsmu slīpē pulē un kodina ar attiecīgajam materiālam izvēlētu kodinātāju Tērauda virsmu kodina ar 3hellip5 slāpekļskābes šķīdumu spirtā Virsma iegūst reljefu kas atbilst struktūras veidam (41 att)

41att Gaismas atstarošana no nesagatavotas virsmas a) pulētas virsmas b) un kodinātas virsmas

c) No gaismas avota stars caur objektīvu nonāk uz mikrošlifa virsmas un atstarojas no tās

Atstarotais gaismas stars caur objektīvu un okulāru nonāk redzes laukā vai uz fotoplates tā fiksējot pētāmā materiāla mikrostruktūru (42 att)

42att Optiskā mikroskopa shēma

Materiāla mikrostruktūra veidojas šķidram materiālam atdziestot pārejot cietā stāvoklī Metāliem tā ir kristalizācija Veidojas kristāliska uzbūve graudi kas var sastāvēt no vienas vai vairākām fāzēm Fāze ir struktūras daļa ar vienādu ķīmisko sastāvu un uzbūvi

Tīru metālu mikrostrukūra cietā stāvoklī ir vienkārša - vienas fāzes struktūra Sakausējumu uzbūve ir ievērojami sarežģītāka tā atkarīga no atsevišķu elementu savstarpējas iedarbības kristalizācijas procesā kā arī no fāžu skaita Pēc sacietēšanas sakausējumiem var būt šāda uzbūve

1) kristālu mehānisks maisījums 2) ciets šķīdums 3) ķīmisks savienojums 4) amorfs - stiklveida sakausējums Mehānisks maisījums Ja sakausējuma kristalizācijas procesā katrs elements veido savu kristālisko režģi un savu

graudu veidojas abu elementu kristālu mehānisks maisījums Tāpēc mehāniskie maisījumi vienmēr ir divfāžu (divkomponentu sakausējumā) ndash sastāv no divām cietām fāzēm Šādu sakausējumu

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 4

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

Par mikrostruktūras analīzi sauc materiālu uzbūves pētīšanu ar optiskā vai elektronu staru mikroskopa palīdzību Novērojamo struktūru sauc par mikrostruktūru Atkarībā no prasītā palielinājuma mikroskopos izmanto parasto gaismu (optiskais mikroskops) vai arī elektronu staru mikroskopus (elektronu mikroskops)

Optiskos mikroskopus plaši izmanto materiālu struktūras pētīšanai pielietojot palielinājumu līdz 500x Metalogrāfiskais mikroskops darbojas pēc atstarotas gaismas principa Pētāmā materiāla virsmai jābūt speciāli sagatavotai jāizgatavo mikrošlifs Vispirms no pētāmā materiāla izgriež nelielu paraugu Tā izgriešanas vietu nosaka ar makroanalīzes palīdzību Iegūtā parauga virsmu slīpē pulē un kodina ar attiecīgajam materiālam izvēlētu kodinātāju Tērauda virsmu kodina ar 3hellip5 slāpekļskābes šķīdumu spirtā Virsma iegūst reljefu kas atbilst struktūras veidam (41 att)

41att Gaismas atstarošana no nesagatavotas virsmas a) pulētas virsmas b) un kodinātas virsmas c)

No gaismas avota stars caur objektīvu nonāk uz mikrošlifa virsmas un atstarojas no tās Atstarotais gaismas stars caur objektīvu un okulāru nonāk redzes laukā vai uz fotoplates tā fiksējot pētāmā materiāla mikrostruktūru (42 att)

42att Optiskā mikroskopa shēma

Materiāla mikrostruktūra veidojas šķidram materiālam atdziestot pārejot cietā stāvoklī Metāliem tā ir kristalizācija Veidojas kristāliska uzbūve graudi kas var sastāvēt no vienas vai vairākām fāzēm Fāze ir struktūras daļa ar vienādu ķīmisko sastāvu un uzbūvi

Tīru metālu mikrostrukūra cietā stāvoklī ir vienkārša - vienas fāzes struktūra Sakausējumu uzbūve ir ievērojami sarežģītāka tā atkarīga no atsevišķu elementu savstarpējas iedarbības kristalizācijas procesā kā arī no fāžu skaita Pēc sacietēšanas sakausējumiem var būt šāda uzbūve

1) kristālu mehānisks maisījums

2) ciets šķīdums

3) ķīmisks savienojums

4) amorfs - stiklveida sakausējums

Mehānisks maisījums

Ja sakausējuma kristalizācijas procesā katrs elements veido savu kristālisko režģi un savu graudu veidojas abu elementu kristālu mehānisks maisījums Tāpēc mehāniskie maisījumi vienmēr ir divfāžu (divkomponentu sakausējumā) ndash sastāv no divām cietām fāzēm Šādu sakausējumu kristalizācijas gaitu raksturo sakausējumu stāvokļa diagramma 43 a att bet struktūras īpašību izmaiņas redzamas 43 b att

43att Stāvokļa diagramma ar mehānisku maisījumu a) sakausējumu mehānisko īpašību izmaiņas b)

Virs līnijas AEB (likvidusa līnijas) jebkurš sakausējums atrodas šķidrā stāvoklī Sasniedzot līniju AEB sākas sakausējumu kristalizācija kura turpinās līdz līnijai DEF (solidusa līnija) Zem šīs līnijas jebkurš sakausējums ir pilnīgi kristalizējies un atrodas cietā stāvoklī

Viszemākā kristalizācijas temperatūra ir sakausējumam punktā E ar noteiktu A un B sastāvu Tas kristalizējas līdzīgi kā tīrs metāls pie vienas nemainīgas kristalizācijas temperatūras un veido ļoti smalku abu kristālu mehānisku maisījumu Šādu sakausējumu sauc par eitektisko un struktūru par eitektiku (44 a att) Kā redzams diagrammā jebkurš neeitektisks sakausējums sāk kristalizēties augstākā temperatūrā Vispirms sāk kristalizēties komponents kurš ir pārsvarā salīdzinot ar eitektisko sastāvu Tā jebkurā pirmseitektiskā sakausējumā (atrodas pa kreisi no eitektiskā sakausējuma) zem līnijas AE vispirms kristalizējas komponents A Tā kristalizācija turpinās līdz līnijai DE Kristalizējoties komponentam A tā koncentrācija palikušā šķidrā sakausējumā pakāpeniski samazinās bet komponenta B koncentracija pieaug Likvidusa līnijas jebkurš punkts raksturo palikušā šķidrā sakausējuma ķīmisko sastāvu atbilstošā temperatūrā Tā sakausējumā K pie temperatūras t palikušā šķidrā sakausējuma sastāvs atbilst punkta l ķīmiskam sastāvam Atdzesējot sakausējumu līdz solidusa līnijai palikušais šķidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tas kristalizējas kā eitektika ti kristālu (A+B) mehānisks maisījums Pēc kristalizācijas sakausējuma struktūra ir atsevišķi A kristāli ko aptver eitektiskais kristālu (A+B) maisījums

Aizeitektiskos sakausējumos (pa labi no punkta E) vispirms kristalizējas komponents B Palikušajā šķidrā sakausējumā tā koncentracija pakāpeniski samazinās ko raksturo arī līnija EB

Sasniedzot solidusa līniju škidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tā pārpalikums kristalizējas kā eitektika ti kristālu A un B mehāniskais maisījums

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

44att Mikrostruktūras eitektiskam a) pirmseitektiskam b) un aizeitektiskam c) sakausējumiem

Mehānisku maisījumu var veidot arī tīrs metāls un ciets šķīdums tīrs metāls un ķīmisks savienojums ciets šķīdums un ķīmisks savienojums vai arī divi cieti šķīdumi

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

Ciets šķīdums

Ja kristalizācijas procesā sakausējuma viens elements A saglabā savu kristālisko režģi bet otra elementa B atomi izvietoti šajā kristāliskajā režģī izveidojas ciets šķīdums Struktūra sastāv no vienāda ķīmiskā sastāva kristāliem kas atbilst šķidrā sakausējuma sastāvam To struktūra ir vienfāzu Vienfāzu struktūra ir arī tīriem elementiem A un B

45att Tīra metāla un cieta šķīduma mikrostruktūra a) tīra metāla b) cieta šķīduma c) kristāliskā režģa uzbūve

Cieta šķīduma mikrostruktūrā izšķīdušais elements nav redzams Cietus šķīdumus apzīmē A(B) vai B(A) Izšķīdušo elementu raksta iekavās Abu elementu atomi kopējā kristāliskajā režģī ir ar atšķirīgiem atomu izmēriem kas ir par iemeslu kristāliskā režģa deformācijām un iekšējo spriegumu rašanos Līdz ar to cietie šķīdumi vienmēr ir cietāki stiprāki un trauslāki nekā tīrie metāli Cieti šķīdumi var būt gan ar ierobežotu gan ar neierobežotu viena elementa šķīdību otrā

46att Cieta šķīduma ar neierobežotu šķīdību stāvokļa diagramma (a) cietu šķīdumu mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no tā ķīmiskā sastāva (b)

Šādu sakausējumu veidu veido Ag-Au Cu-Ni Au-Ni uc sakausējumi Diagrammas vertikālā ass attēlo temperatūras izmaiņas horizontālā ass - sakausējumu koncentrācijas izmaiņas

Atdzesējot jebkuru sakausējumu zem līnijas AB (likvidusa līnijas) veidojas cieta šķīduma A(B) kristāli

Pēc kristalizācijas - apakšējā līnija AB (solidusa līnija) jebkura sakausējuma struktūra sastāv no cieta šķīduma A(B) kristāliem

Sakausējumi ar ierobežotu šķīdību

Šāds uzbūves veids raksturīgs tādiem praktiski svarīgiem sakausējumiem kā Al-Cu Al-Si uc Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību cietā stāvoklī attēlota 47 att

47att Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību a) mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no sakausējumu ķīmiskā sastāva b)

Aprakstāmā stāvokļa diagrammā komponents B ierobežoti šķīst komponentā A veidojot cietu šķīdumu A(B) maksimālā B šķīdība atbilst punktam D bet komponents A komponentā nešķīst

Diagramma ir it kā salikums no abām iepriekšējām diagrammām Diagrammas kreisajā pusē lauciņš DAC atbilst diagrammas tipam ar neierobežotu cietu šķīdumu bet lauciņš CBE - diagrammas tipam kur komponenti kristalizējoties nešķīst viens otrā Zem līnijas AC līdz līnijai AD no šķidrā sakausējuma kristalizējas cieta šķīduma A(B) kristāli bet zem līnijas CB līdz līnijai CE - tīri komponenta B kristāli Pazeminoties temperatūrai zem līnijas DF komponenta B šķīdība komponentā A samazinās un no cietā šķīduma izdalās B kristāli kurus sauc par sekundāriem atšķirībā no primāriem (B) kas veidojas tieši šķidrajā sakausējumā Komponenta B šķīdību komponentā A istabas temperatūrā raksturo punkts F Pārējā diagrammas daļā kristalizācija notiek kā iepriekš jau apskatīts

Ķīmisks savienojums

Ja sakausējums sacietējot veido ķīmisku savienojumu veidojas atšķirīgs kristāliskais režģis kas parasti ir sarežģīts Ķīmiskie savienojumi (karbīdi nitrīdi borīdi) raksturīgi ar lielu cietību trauslumu un korozijas noturību tie nešķīst un sevī nešķīdina otru elementu bet veido ar tiem mehānisku maisījumu Ķīmiskie savienojumi veidojas pie noteiktas elementu atomu attiecības n m un tos vispārējā veidā apzīmē A B

Sakausējumu stāvokļa diagrammā (a) ķīmiskais savienojums var būt uzskatāms kā komponents un stāvokļa diagramma veido daļu no A-B sakausējumu pilnas stāvokļa diagrammas Mehāniskās īpašības sakausējumiem mainās līdzīgi kā sakausējumiem ar mehāniska maisījuma struktūru

48att Stāvokļa diagramma ar ķīmisku savienojumu a)mehānisko īpašību izmaiņas b)

Amorfs sakausējums

Amorfs sakausējums veidojas šķidru sakausējumu ļoti ātri atdzesējot Neveidojas kristalizācijas centri un nenotiek kristalizācija Atomi sastingst saglabā haotisko sakārtojumu Šos sakausējumus mēdz saukt par metāliskiem stikliem tiem piemīt liela cietība nodilumizturība teicamas elektriskas un magnētiskās īpašības bet tie ir ļoti trausli

PAGE

1

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

Laboratorijas darbs Nr 4

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

Par mikrostruktūras analīzi sauc materiālu uzbūves pētīšanu ar optiskā vai elektronu staru mikroskopa palīdzību Novērojamo struktūru sauc par mikrostruktūru Atkarībā no prasītā palielinājuma mikroskopos izmanto parasto gaismu (optiskais mikroskops) vai arī elektronu staru mikroskopus (elektronu mikroskops)

Optiskos mikroskopus plaši izmanto materiālu struktūras pētīšanai pielietojot palielinājumu līdz 500x Metalogrāfiskais mikroskops darbojas pēc atstarotas gaismas principa Pētāmā materiāla virsmai jābūt speciāli sagatavotai jāizgatavo mikrošlifs Vispirms no pētāmā materiāla izgriež nelielu paraugu Tā izgriešanas vietu nosaka ar makroanalīzes palīdzību Iegūtā parauga virsmu slīpē pulē un kodina ar attiecīgajam materiālam izvēlētu kodinātāju Tērauda virsmu kodina ar 3hellip5 slāpekļskābes šķīdumu spirtā Virsma iegūst reljefu kas atbilst struktūras veidam (41 att)

41att Gaismas atstarošana no nesagatavotas virsmas a) pulētas virsmas b) un kodinātas virsmas

c) No gaismas avota stars caur objektīvu nonāk uz mikrošlifa virsmas un atstarojas no tās

Atstarotais gaismas stars caur objektīvu un okulāru nonāk redzes laukā vai uz fotoplates tā fiksējot pētāmā materiāla mikrostruktūru (42 att)

42att Optiskā mikroskopa shēma

Materiāla mikrostruktūra veidojas šķidram materiālam atdziestot pārejot cietā stāvoklī Metāliem tā ir kristalizācija Veidojas kristāliska uzbūve graudi kas var sastāvēt no vienas vai vairākām fāzēm Fāze ir struktūras daļa ar vienādu ķīmisko sastāvu un uzbūvi

Tīru metālu mikrostrukūra cietā stāvoklī ir vienkārša - vienas fāzes struktūra Sakausējumu uzbūve ir ievērojami sarežģītāka tā atkarīga no atsevišķu elementu savstarpējas iedarbības kristalizācijas procesā kā arī no fāžu skaita Pēc sacietēšanas sakausējumiem var būt šāda uzbūve

1) kristālu mehānisks maisījums 2) ciets šķīdums 3) ķīmisks savienojums 4) amorfs - stiklveida sakausējums Mehānisks maisījums Ja sakausējuma kristalizācijas procesā katrs elements veido savu kristālisko režģi un savu

graudu veidojas abu elementu kristālu mehānisks maisījums Tāpēc mehāniskie maisījumi vienmēr ir divfāžu (divkomponentu sakausējumā) ndash sastāv no divām cietām fāzēm Šādu sakausējumu

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 4

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

Par mikrostruktūras analīzi sauc materiālu uzbūves pētīšanu ar optiskā vai elektronu staru mikroskopa palīdzību Novērojamo struktūru sauc par mikrostruktūru Atkarībā no prasītā palielinājuma mikroskopos izmanto parasto gaismu (optiskais mikroskops) vai arī elektronu staru mikroskopus (elektronu mikroskops)

Optiskos mikroskopus plaši izmanto materiālu struktūras pētīšanai pielietojot palielinājumu līdz 500x Metalogrāfiskais mikroskops darbojas pēc atstarotas gaismas principa Pētāmā materiāla virsmai jābūt speciāli sagatavotai jāizgatavo mikrošlifs Vispirms no pētāmā materiāla izgriež nelielu paraugu Tā izgriešanas vietu nosaka ar makroanalīzes palīdzību Iegūtā parauga virsmu slīpē pulē un kodina ar attiecīgajam materiālam izvēlētu kodinātāju Tērauda virsmu kodina ar 3hellip5 slāpekļskābes šķīdumu spirtā Virsma iegūst reljefu kas atbilst struktūras veidam (41 att)

41att Gaismas atstarošana no nesagatavotas virsmas a) pulētas virsmas b) un kodinātas virsmas c)

No gaismas avota stars caur objektīvu nonāk uz mikrošlifa virsmas un atstarojas no tās Atstarotais gaismas stars caur objektīvu un okulāru nonāk redzes laukā vai uz fotoplates tā fiksējot pētāmā materiāla mikrostruktūru (42 att)

42att Optiskā mikroskopa shēma

Materiāla mikrostruktūra veidojas šķidram materiālam atdziestot pārejot cietā stāvoklī Metāliem tā ir kristalizācija Veidojas kristāliska uzbūve graudi kas var sastāvēt no vienas vai vairākām fāzēm Fāze ir struktūras daļa ar vienādu ķīmisko sastāvu un uzbūvi

Tīru metālu mikrostrukūra cietā stāvoklī ir vienkārša - vienas fāzes struktūra Sakausējumu uzbūve ir ievērojami sarežģītāka tā atkarīga no atsevišķu elementu savstarpējas iedarbības kristalizācijas procesā kā arī no fāžu skaita Pēc sacietēšanas sakausējumiem var būt šāda uzbūve

1) kristālu mehānisks maisījums

2) ciets šķīdums

3) ķīmisks savienojums

4) amorfs - stiklveida sakausējums

Mehānisks maisījums

Ja sakausējuma kristalizācijas procesā katrs elements veido savu kristālisko režģi un savu graudu veidojas abu elementu kristālu mehānisks maisījums Tāpēc mehāniskie maisījumi vienmēr ir divfāžu (divkomponentu sakausējumā) ndash sastāv no divām cietām fāzēm Šādu sakausējumu kristalizācijas gaitu raksturo sakausējumu stāvokļa diagramma 43 a att bet struktūras īpašību izmaiņas redzamas 43 b att

43att Stāvokļa diagramma ar mehānisku maisījumu a) sakausējumu mehānisko īpašību izmaiņas b)

Virs līnijas AEB (likvidusa līnijas) jebkurš sakausējums atrodas šķidrā stāvoklī Sasniedzot līniju AEB sākas sakausējumu kristalizācija kura turpinās līdz līnijai DEF (solidusa līnija) Zem šīs līnijas jebkurš sakausējums ir pilnīgi kristalizējies un atrodas cietā stāvoklī

Viszemākā kristalizācijas temperatūra ir sakausējumam punktā E ar noteiktu A un B sastāvu Tas kristalizējas līdzīgi kā tīrs metāls pie vienas nemainīgas kristalizācijas temperatūras un veido ļoti smalku abu kristālu mehānisku maisījumu Šādu sakausējumu sauc par eitektisko un struktūru par eitektiku (44 a att) Kā redzams diagrammā jebkurš neeitektisks sakausējums sāk kristalizēties augstākā temperatūrā Vispirms sāk kristalizēties komponents kurš ir pārsvarā salīdzinot ar eitektisko sastāvu Tā jebkurā pirmseitektiskā sakausējumā (atrodas pa kreisi no eitektiskā sakausējuma) zem līnijas AE vispirms kristalizējas komponents A Tā kristalizācija turpinās līdz līnijai DE Kristalizējoties komponentam A tā koncentrācija palikušā šķidrā sakausējumā pakāpeniski samazinās bet komponenta B koncentracija pieaug Likvidusa līnijas jebkurš punkts raksturo palikušā šķidrā sakausējuma ķīmisko sastāvu atbilstošā temperatūrā Tā sakausējumā K pie temperatūras t palikušā šķidrā sakausējuma sastāvs atbilst punkta l ķīmiskam sastāvam Atdzesējot sakausējumu līdz solidusa līnijai palikušais šķidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tas kristalizējas kā eitektika ti kristālu (A+B) mehānisks maisījums Pēc kristalizācijas sakausējuma struktūra ir atsevišķi A kristāli ko aptver eitektiskais kristālu (A+B) maisījums

Aizeitektiskos sakausējumos (pa labi no punkta E) vispirms kristalizējas komponents B Palikušajā šķidrā sakausējumā tā koncentracija pakāpeniski samazinās ko raksturo arī līnija EB

Sasniedzot solidusa līniju škidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tā pārpalikums kristalizējas kā eitektika ti kristālu A un B mehāniskais maisījums

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

44att Mikrostruktūras eitektiskam a) pirmseitektiskam b) un aizeitektiskam c) sakausējumiem

Mehānisku maisījumu var veidot arī tīrs metāls un ciets šķīdums tīrs metāls un ķīmisks savienojums ciets šķīdums un ķīmisks savienojums vai arī divi cieti šķīdumi

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

Ciets šķīdums

Ja kristalizācijas procesā sakausējuma viens elements A saglabā savu kristālisko režģi bet otra elementa B atomi izvietoti šajā kristāliskajā režģī izveidojas ciets šķīdums Struktūra sastāv no vienāda ķīmiskā sastāva kristāliem kas atbilst šķidrā sakausējuma sastāvam To struktūra ir vienfāzu Vienfāzu struktūra ir arī tīriem elementiem A un B

45att Tīra metāla un cieta šķīduma mikrostruktūra a) tīra metāla b) cieta šķīduma c) kristāliskā režģa uzbūve

Cieta šķīduma mikrostruktūrā izšķīdušais elements nav redzams Cietus šķīdumus apzīmē A(B) vai B(A) Izšķīdušo elementu raksta iekavās Abu elementu atomi kopējā kristāliskajā režģī ir ar atšķirīgiem atomu izmēriem kas ir par iemeslu kristāliskā režģa deformācijām un iekšējo spriegumu rašanos Līdz ar to cietie šķīdumi vienmēr ir cietāki stiprāki un trauslāki nekā tīrie metāli Cieti šķīdumi var būt gan ar ierobežotu gan ar neierobežotu viena elementa šķīdību otrā

46att Cieta šķīduma ar neierobežotu šķīdību stāvokļa diagramma (a) cietu šķīdumu mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no tā ķīmiskā sastāva (b)

Šādu sakausējumu veidu veido Ag-Au Cu-Ni Au-Ni uc sakausējumi Diagrammas vertikālā ass attēlo temperatūras izmaiņas horizontālā ass - sakausējumu koncentrācijas izmaiņas

Atdzesējot jebkuru sakausējumu zem līnijas AB (likvidusa līnijas) veidojas cieta šķīduma A(B) kristāli

Pēc kristalizācijas - apakšējā līnija AB (solidusa līnija) jebkura sakausējuma struktūra sastāv no cieta šķīduma A(B) kristāliem

Sakausējumi ar ierobežotu šķīdību

Šāds uzbūves veids raksturīgs tādiem praktiski svarīgiem sakausējumiem kā Al-Cu Al-Si uc Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību cietā stāvoklī attēlota 47 att

47att Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību a) mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no sakausējumu ķīmiskā sastāva b)

Aprakstāmā stāvokļa diagrammā komponents B ierobežoti šķīst komponentā A veidojot cietu šķīdumu A(B) maksimālā B šķīdība atbilst punktam D bet komponents A komponentā nešķīst

Diagramma ir it kā salikums no abām iepriekšējām diagrammām Diagrammas kreisajā pusē lauciņš DAC atbilst diagrammas tipam ar neierobežotu cietu šķīdumu bet lauciņš CBE - diagrammas tipam kur komponenti kristalizējoties nešķīst viens otrā Zem līnijas AC līdz līnijai AD no šķidrā sakausējuma kristalizējas cieta šķīduma A(B) kristāli bet zem līnijas CB līdz līnijai CE - tīri komponenta B kristāli Pazeminoties temperatūrai zem līnijas DF komponenta B šķīdība komponentā A samazinās un no cietā šķīduma izdalās B kristāli kurus sauc par sekundāriem atšķirībā no primāriem (B) kas veidojas tieši šķidrajā sakausējumā Komponenta B šķīdību komponentā A istabas temperatūrā raksturo punkts F Pārējā diagrammas daļā kristalizācija notiek kā iepriekš jau apskatīts

Ķīmisks savienojums

Ja sakausējums sacietējot veido ķīmisku savienojumu veidojas atšķirīgs kristāliskais režģis kas parasti ir sarežģīts Ķīmiskie savienojumi (karbīdi nitrīdi borīdi) raksturīgi ar lielu cietību trauslumu un korozijas noturību tie nešķīst un sevī nešķīdina otru elementu bet veido ar tiem mehānisku maisījumu Ķīmiskie savienojumi veidojas pie noteiktas elementu atomu attiecības n m un tos vispārējā veidā apzīmē A B

Sakausējumu stāvokļa diagrammā (a) ķīmiskais savienojums var būt uzskatāms kā komponents un stāvokļa diagramma veido daļu no A-B sakausējumu pilnas stāvokļa diagrammas Mehāniskās īpašības sakausējumiem mainās līdzīgi kā sakausējumiem ar mehāniska maisījuma struktūru

48att Stāvokļa diagramma ar ķīmisku savienojumu a)mehānisko īpašību izmaiņas b)

Amorfs sakausējums

Amorfs sakausējums veidojas šķidru sakausējumu ļoti ātri atdzesējot Neveidojas kristalizācijas centri un nenotiek kristalizācija Atomi sastingst saglabā haotisko sakārtojumu Šos sakausējumus mēdz saukt par metāliskiem stikliem tiem piemīt liela cietība nodilumizturība teicamas elektriskas un magnētiskās īpašības bet tie ir ļoti trausli

PAGE

1

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze

kristalizācijas gaitu raksturo sakausējumu stāvokļa diagramma 43 a att bet struktūras īpašību izmaiņas redzamas 43 b att

43att Stāvokļa diagramma ar mehānisku maisījumu a) sakausējumu mehānisko īpašību izmaiņas

b) Virs līnijas AEB (likvidusa līnijas) jebkurš sakausējums atrodas šķidrā stāvoklī Sasniedzot

līniju AEB sākas sakausējumu kristalizācija kura turpinās līdz līnijai DEF (solidusa līnija) Zem šīs līnijas jebkurš sakausējums ir pilnīgi kristalizējies un atrodas cietā stāvoklī

Viszemākā kristalizācijas temperatūra ir sakausējumam punktā E ar noteiktu A un B sastāvu Tas kristalizējas līdzīgi kā tīrs metāls pie vienas nemainīgas kristalizācijas temperatūras un veido ļoti smalku abu kristālu mehānisku maisījumu Šādu sakausējumu sauc par eitektisko un struktūru par eitektiku (44 a att) Kā redzams diagrammā jebkurš neeitektisks sakausējums sāk kristalizēties augstākā temperatūrā Vispirms sāk kristalizēties komponents kurš ir pārsvarā salīdzinot ar eitektisko sastāvu Tā jebkurā pirmseitektiskā sakausējumā (atrodas pa kreisi no eitektiskā sakausējuma) zem līnijas AE vispirms kristalizējas komponents A Tā kristalizācija turpinās līdz līnijai DE Kristalizējoties komponentam A tā koncentrācija palikušā šķidrā sakausējumā pakāpeniski samazinās bet komponenta B koncentracija pieaug Likvidusa līnijas jebkurš punkts raksturo palikušā šķidrā sakausējuma ķīmisko sastāvu atbilstošā temperatūrā Tā sakausējumā K pie temperatūras t palikušā šķidrā sakausējuma sastāvs atbilst punkta l ķīmiskam sastāvam Atdzesējot sakausējumu līdz solidusa līnijai palikušais šķidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tas kristalizējas kā eitektika ti kristālu (A+B) mehānisks maisījums Pēc kristalizācijas sakausējuma struktūra ir atsevišķi A kristāli ko aptver eitektiskais kristālu (A+B) maisījums

Aizeitektiskos sakausējumos (pa labi no punkta E) vispirms kristalizējas komponents B Palikušajā šķidrā sakausējumā tā koncentracija pakāpeniski samazinās ko raksturo arī līnija EB

Sasniedzot solidusa līniju škidrais sakausējums ir sasniedzis eitektisko sastāvu un tā pārpalikums kristalizējas kā eitektika ti kristālu A un B mehāniskais maisījums

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

44att Mikrostruktūras eitektiskam a) pirmseitektiskam b) un aizeitektiskam c) sakausējumiem

Mehānisku maisījumu var veidot arī tīrs metāls un ciets šķīdums tīrs metāls un ķīmisks savienojums ciets šķīdums un ķīmisks savienojums vai arī divi cieti šķīdumi

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 2

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

Ciets šķīdums Ja kristalizācijas procesā sakausējuma viens elements A saglabā savu kristālisko režģi bet

otra elementa B atomi izvietoti šajā kristāliskajā režģī izveidojas ciets šķīdums Struktūra sastāv no vienāda ķīmiskā sastāva kristāliem kas atbilst šķidrā sakausējuma sastāvam To struktūra ir vienfāzu Vienfāzu struktūra ir arī tīriem elementiem A un B

45att Tīra metāla un cieta šķīduma mikrostruktūra a) tīra metāla b) cieta šķīduma c) kristāliskā

režģa uzbūve Cieta šķīduma mikrostruktūrā izšķīdušais elements nav redzams Cietus šķīdumus apzīmē

A(B) vai B(A) Izšķīdušo elementu raksta iekavās Abu elementu atomi kopējā kristāliskajā režģī ir ar atšķirīgiem atomu izmēriem kas ir par iemeslu kristāliskā režģa deformācijām un iekšējo spriegumu rašanos Līdz ar to cietie šķīdumi vienmēr ir cietāki stiprāki un trauslāki nekā tīrie metāli Cieti šķīdumi var būt gan ar ierobežotu gan ar neierobežotu viena elementa šķīdību otrā

46att Cieta šķīduma ar neierobežotu šķīdību stāvokļa diagramma (a) cietu šķīdumu mehānisko

īpašību izmaiņas atkarībā no tā ķīmiskā sastāva (b) Šādu sakausējumu veidu veido Ag-Au Cu-Ni Au-Ni uc sakausējumi Diagrammas

vertikālā ass attēlo temperatūras izmaiņas horizontālā ass - sakausējumu koncentrācijas izmaiņas Atdzesējot jebkuru sakausējumu zem līnijas AB (likvidusa līnijas) veidojas cieta šķīduma

A(B) kristāli Pēc kristalizācijas - apakšējā līnija AB (solidusa līnija) jebkura sakausējuma struktūra sastāv

no cieta šķīduma A(B) kristāliem Sakausējumi ar ierobežotu šķīdību Šāds uzbūves veids raksturīgs tādiem praktiski svarīgiem sakausējumiem kā Al-Cu Al-Si

uc Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību cietā stāvoklī attēlota 47 att

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 3

47att Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību a) mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no

sakausējumu ķīmiskā sastāva b) Aprakstāmā stāvokļa diagrammā komponents B ierobežoti šķīst komponentā A veidojot

cietu šķīdumu A(B) maksimālā B šķīdība atbilst punktam D bet komponents A komponentā nešķīst

Diagramma ir it kā salikums no abām iepriekšējām diagrammām Diagrammas kreisajā pusē lauciņš DAC atbilst diagrammas tipam ar neierobežotu cietu šķīdumu bet lauciņš CBE - diagrammas tipam kur komponenti kristalizējoties nešķīst viens otrā Zem līnijas AC līdz līnijai AD no šķidrā sakausējuma kristalizējas cieta šķīduma A(B) kristāli bet zem līnijas CB līdz līnijai CE - tīri komponenta B kristāli Pazeminoties temperatūrai zem līnijas DF komponenta B šķīdība komponentā A samazinās un no cietā šķīduma izdalās B kristāli kurus sauc par sekundāriem atšķirībā no primāriem (B) kas veidojas tieši šķidrajā sakausējumā Komponenta B šķīdību komponentā A istabas temperatūrā raksturo punkts F Pārējā diagrammas daļā kristalizācija notiek kā iepriekš jau apskatīts

Ķīmisks savienojums Ja sakausējums sacietējot veido ķīmisku savienojumu veidojas atšķirīgs kristāliskais režģis

kas parasti ir sarežģīts Ķīmiskie savienojumi (karbīdi nitrīdi borīdi) raksturīgi ar lielu cietību trauslumu un korozijas noturību tie nešķīst un sevī nešķīdina otru elementu bet veido ar tiem mehānisku maisījumu Ķīmiskie savienojumi veidojas pie noteiktas elementu atomu attiecības n m un tos vispārējā veidā apzīmē A B

Sakausējumu stāvokļa diagrammā (a) ķīmiskais savienojums var būt uzskatāms kā komponents un stāvokļa diagramma veido daļu no A-B sakausējumu pilnas stāvokļa diagrammas Mehāniskās īpašības sakausējumiem mainās līdzīgi kā sakausējumiem ar mehāniska maisījuma struktūru

48att Stāvokļa diagramma ar ķīmisku savienojumu a)mehānisko īpašību izmaiņas b) Amorfs sakausējums Amorfs sakausējums veidojas šķidru sakausējumu ļoti ātri atdzesējot Neveidojas

kristalizācijas centri un nenotiek kristalizācija Atomi sastingst saglabā haotisko sakārtojumu Šos sakausējumus mēdz saukt par metāliskiem stikliem tiem piemīt liela cietība nodilumizturība teicamas elektriskas un magnētiskās īpašības bet tie ir ļoti trausli

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 4

Laboratorijas darbs Nr 5

Materiālu apstrādes veidi

Liešana Liešanas procesa būtība ir šāda šķidru materiālu (metālu stiklu polimeru porcelāna masu

uc) ielej veidnē kuras konfigurācija un izmēri atbilst iegūstamā lējuma konfigurācijai un izmēriem Pēc materiāla sacietēšanas to izņem no veidnes

Liešanas tehnoloģiskais process sastāv no vairākām operācijām veidnes izgatavošana serdeņu izgatavošana materiāla kausēšana veidnes pieliešana lējuma izņemšana un tīrīšana

Lējums var būt sagatave tālākai mehāniskai apstrādei ar skaidas noņemšanu Veidnes var būt vienreizējas un pastāvīgas Pastāvīgās veidnēs iegūs līdz simtiem tūkstošu lējumu

Liešana veidzemē Veidnes izgatavošanai izmanto veidzemi kas sastāv no ugunsizturīgiem materiāliem (kvarca

smiltis) saistvielas (ugunsizturīgie māli) ūdens un speciālām piedevām (sulfīda sārms mazuts pernica uc) Veidzemei jābūt ugunsizturīgai stiprai plastiskai gāzes caurlaidīgai saspiežamai un izsitamai Šīs īpašības ir atkarīgas no izejmateriālu rakstura sastāva noblietēšanas pakāpes veidošanas procesā

Veidnes izgatavošanai veidzemē nepieciešami veiduļi palīgierīces (serdeņkaste ielietņu sistēmas veiduļi veidkaste) un veidošanas instrumenti (bliete lancete lineāls uc)

Veiduli izmanto veidnes radīšanai veidzemē To izgatavo no koka metāla vai plastmasas Atkarībā no lējuma sarežģītības veiduļi var būt nedalīti vai sastāvēt no vairākām daļām Veiduļu skaitu nosaka tā izņemšanas iespējas no veidnes to nesagraujot Lai iegūtu gludu veidnes virsmu un novērstu koka veiduļu piesūkšanos ar mitrumu veiduļa darba virsmu krāso

Veiduļa izmēri un konfigurācija atšķiras no gatavā lējuma ar 1) ar sarukuma uzlaidi ti tos izgatavo lielākus par sarukuma tiesu (vidēji 1 čugunam -

veiduli krāso melnā krāsā 2 tēraudam un 15 krāsainiem metāliem - veiduļi dzeltenā krāsā) 2) ar uzlaidi tajās vietās kuras paredzētas mehāniskai apstrādei 3) ar veiduļu izciļņiem - serdeņzīmēm tās krāso melnā krasā 4) ar liešanas slīpumiem kurus izveido ar vertikālajām virsmām attiecībā pret dalīšanas

plakni (koka veiduļiem 1hellip3deg metāla veiduļiem 05hellip2deg) lai atvieglotu veiduļu izņemšanu no veidnes

51att Veiduļa izgatavošanas process a)detaļas rasējums b) veiduļa rasējums ar uzlaidēm

mehāniskai apstrādei un liešanas slīpumiem c) gatavs veidulis ar serdeņzīmēm

Materiālu apstrādes veidi 1

Laboratorijas darbs Nr 5

Materiālu apstrādes veidi

Liešana

Liešanas procesa būtība ir šāda šķidru materiālu (metālu stiklu polimeru porcelāna masu uc) ielej veidnē kuras konfigurācija un izmēri atbilst iegūstamā lējuma konfigurācijai un izmēriem Pēc materiāla sacietēšanas to izņem no veidnes

Liešanas tehnoloģiskais process sastāv no vairākām operācijām

middot veidnes izgatavošana

middot serdeņu izgatavošana

middot materiāla kausēšana

middot veidnes pieliešana

middot lējuma izņemšana un tīrīšana

Lējums var būt sagatave tālākai mehāniskai apstrādei ar skaidas noņemšanu Veidnes var būt vienreizējas un pastāvīgas Pastāvīgās veidnēs iegūs līdz simtiem tūkstošu lējumu

Liešana veidzemē

Veidnes izgatavošanai izmanto veidzemi kas sastāv no ugunsizturīgiem materiāliem (kvarca smiltis) saistvielas (ugunsizturīgie māli) ūdens un speciālām piedevām (sulfīda sārms mazuts pernica uc) Veidzemei jābūt ugunsizturīgai stiprai plastiskai gāzes caurlaidīgai saspiežamai un izsitamai Šīs īpašības ir atkarīgas no izejmateriālu rakstura sastāva noblietēšanas pakāpes veidošanas procesā

Veidnes izgatavošanai veidzemē nepieciešami veiduļi palīgierīces (serdeņkaste ielietņu sistēmas veiduļi veidkaste) un veidošanas instrumenti (bliete lancete lineāls uc)

Veiduli izmanto veidnes radīšanai veidzemē To izgatavo no koka metāla vai plastmasas Atkarībā no lējuma sarežģītības veiduļi var būt nedalīti vai sastāvēt no vairākām daļām Veiduļu skaitu nosaka tā izņemšanas iespējas no veidnes to nesagraujot Lai iegūtu gludu veidnes virsmu un novērstu koka veiduļu piesūkšanos ar mitrumu veiduļa darba virsmu krāso

Veiduļa izmēri un konfigurācija atšķiras no gatavā lējuma ar

1) ar sarukuma uzlaidi ti tos izgatavo lielākus par sarukuma tiesu (vidēji 1 čugunam - veiduli krāso melnā krāsā 2 tēraudam un 15 krāsainiem metāliem - veiduļi dzeltenā krāsā)

2) ar uzlaidi tajās vietās kuras paredzētas mehāniskai apstrādei

3) ar veiduļu izciļņiem - serdeņzīmēm tās krāso melnā krasā

4) ar liešanas slīpumiem kurus izveido ar vertikālajām virsmām attiecībā pret dalīšanas plakni (koka veiduļiem 1hellip3( metāla veiduļiem 05hellip2() lai atvieglotu veiduļu izņemšanu no veidnes

51att Veiduļa izgatavošanas process a)detaļas rasējums b) veiduļa rasējums ar uzlaidēm mehāniskai apstrādei un liešanas slīpumiem c) gatavs veidulis ar serdeņzīmēm

52att Serdeņkaste

Lējuma iekšējās konfigurācijas iegūšanai (lējums ar dobu vidu) lieto ieliktņus ko sauc par serdeņiem Serdeņu izgatavošanai no serdeņzemes izmanto serdeņkasti To izgatavo no tiem pašiem materiāliem ko lieto veiduļiem Serdeņzemei izvirza tās pašas prasības kā veidzemei tikai paaugstinātas jo serdeņi atrodas smagākos darba apstākļos Serdeņiem ir jābūt ar augstāku stiprību gāzu caurlaidību saspiežamību izsitamību Serdeņzemei tāpēc pievieno piedevas - zāģu skaidas parafīna graudiņus un citas organiskas vielas kas serdeņu žāvēšanas procesā (180hellip350(C) izdeg rada porainību uzlabo gāzu caurlaidību un saspiežamību Veidnes izgatavošanas process strādājot ar rokām sastāv no sekojošām operācijām ielietņu sistēmas ievietošana veidzemes noblīvēšana ap veiduli veiduļu izņemšana serdeņa ievietošana veidnē un veidnes salikšana Šķidrā materiāla ievadīšanai veidnē kalpo kanālu kopa ko sauc par ielietņu sistēmu Tā sastāv no ielietņu bļodiņas stāvvada sārņu uztvērēja un barotājkanāliem

53att Veidnes izgatavošanas tehnoloģiskais process

Salikto veidni pielej ar nepārtrauktu šķidrā materiāla strūklu raugoties lai veidnē neiekļūtu sārņi oksīdi un citi piemaisījumi Pēc materiāla sacietēšanas veidni izjauc izņem lējumu kopā ar ielietņu sistēmu un pielietņiem Lējumu atdala no liekiem veidojumiem ielietņu sistēmas un izņem serdeni Gatavo lējumu pakļauj tehniskai kontrolei Lējumu ieguve veidzemē ir darbietilpīga tiem piemīt zema izmēru precizitāte un virsmas gludums Sēriju un masveida ražošanā lieto speciālos liešanas veidus

1) liešana vienu reizi izmantojamās veidnēs - izkausējamo veiduļu veidnēs gazificējamo veiduļu veidnēs

2) liešana pastāvīgās veidnēs- liešana kokilēs centrbēdzes liešana spiedliešana

Liešana izkausējamu veiduļu veidnēs

To izmanto precīzu sarežģītas formas plānsienu lējumu (uzgriežņi atslēgas sviras rokturi uc) ieguvei no mehāniski grūti apstrādājamiem sakausējumiem Lējumu izkausējamos veiduļus iegūst no stearīna parafīna vai citiem viegli kūstošiem sakausējumiem materiālu ielejot vai iepresējot no tērauda svina ģipša vai gumijas izgatavotā veidnē vai presformā Atsevišķus veiduļus piestiprina no tā paša materiāla izgatavotam stāvkanālam un iegūst veiduļbloku Izgatavoto veiduļbloku pārklāj ar ugunsizturīgu šķidru keramisku materiālu kas ķīmiski sacietējot veido cietu apvalku Pārklāšanu izdara veiduļbloku ieremdējot iepriekš sagatavotā keramiskās suspensijas vannā kas sastāv no smalka kvarca smilšu (maršalīta) pulvera (70) un hidrolizēta etilsilikāta (54 a att) Šāds sastāvs nodrošina precīzu veiduļu kopiju un gludu lējuma virsmu

54att Liešana izkausējamo veiduļu veidnēs

Pēc iegremdēšanas suspensijas veiduļbloku apber ar sausām smiltīm (1hellip2mm) un žāvē gaisā 4hellip6 stundas Pārklāšanas operāciju atkārto vairākas reizes līdz iegūst 4hellip5mm biezu apvalku kas nodrošina nepieciešamo veidnes stiprību

Lai keramisko apvalku atbrīvotu no veiduļiem tā sastāvu izkausē (54 b att) Gatavās keramiskās veidnes ievieto metāliskā kastē un apber ar kvarca smiltīm Veidnes kopā ar kasti pirms metāla ieliešanas 2 stundas karsē 900(C temperatūrā Šajā laikā izdeg veiduļmateriāla paliekas uzlabojas gāzu caurlaidība un palielinās veidnes stiprība

Veidni pielej negaidot tas atdzišanu Minētā paņēmiena priekšrocības

1) augsta izmēru un formas precizitate

2) iespējams iegūt sarežģītus plānsienu lējumus no grūti kūstošiem materiāliem

3) nav nepieciešami serdeņi

Paņēmiens neļauj iegūt liela izmēra un svara lējumus kā arī ir dārgs un darbietilpīgs process

Liešana apvalka veidnēs

To izmanto krāsaino un melno metālu sarežģītas formas (kronšteini kloķvārpstas vāki uc) lējumu ieguvē

Apvalka veidnes izgatavo no kvarca smilšu un saistvielas (6hellip7) - termoreaktīva fenolformaldehīda (bakelīta) sveķu maisījuma No čuguna vai tērauda izgatavoto veiduļplati sakarsē līdz 200hellip300(C noziež ar atdalošo silikona šķīdumu un nostiprina uz pagriežama konteinera kur atrodas sauss veidnes materiāla maisījums (55 a att)

55att Apvalku veidņu izgatavošanas process

Uz sakarsētās veiduļplates maisījuma termoreaktīvie sveķi kūst un 15hellip25 sekunžu laikā izveidojas 6hellip7mm biezs mīksts apvalks Pagriežot konteineru atpakaļ nepielipušais maisījums nobirst no veiduļplates Tālāk veiduļplati ar visu apvalku karsē 240hellip260( C temperatūrā līdz apvalks sacietē un iegūst tumši brūnu krāsu Apvalku no veiduļplates noņem speciāli bīdītāji Analoģiski izgatavo veidnes otru pusi kā arī serdeņus

Abas apvalka veidnes salīmē vai sastiprina mehāniski ievieto kastē un apber ar čuguna skrotīm vai rupjām kvarca smiltīm To uzdevums ir radīt pretspidienu ielietam metālam

Apvalka veidņu priekšrocības

1) ievērojami (8hellip10x) samazinās smilšu patēriņš

2) augsta veidnes kvalitāte stiprība gāzes caurlaidība saspiežamība izmēru precizitāte

3) virsmas gludums

Paņēmiena trūkumi - dārga saistviela un ar to saistītie ekoloģiskie aspekti Nepieciešams stingri ievērot darba aizsardzības un vides aizsardzības prasības

56att a) vienkārša kokile b) salikta kokile ar smilšu serdeni

Liešana gazificējamo veiduļu veidnēs

Veiduļmateriāls tiek izmantots tāds kas saskarē ar veidnē ielieto metālu pariet gāzveida stāvoklī un izplūst cauri veidnes sienām Lējuma veiduli izgatavo no putuplasta pielīmē tāda paša materiāla ielietņa stāvkanālam un ieformē veidzemi veidnē Liešanas procesā veidnis pāriet gāzveidīgā stāvoklī Lējuma kvalitāte atkarīga no veiduļa formas un izmēru precizitātes savukārt materiālam jānodrošina pilnīga gāzes izplūde

Liešana kokilēs

Liešanai kokilēs izmanto vienkāršu un vidējas srežģītības lējumu izgatavošanai no melniem un krāsainiem metāliem Kokiles izgatavo no tērauda vai čuguna Kokiļu noturība lejot alumīnija sakausējumus sasniedz 50000 lējumu Vienkāršas formas serdeņus izgatavo no metāla parasti tērauda ievērojot liešanas slīpumus bet sarežģītus no serdeņzemes Lai pagarinātu kokiles darba mūžu samazinātu spriegumus lējumā kokiles pirms materiāla ieliešanas uzkarsē

57att Centrbēdzes liešanas veidne ar horizontālu rotācijas asi

58att Spiedliešanas shēma virzuļmašīnā ar aukstu presēšanas kameru

Metināšana

Metināšana ir visplašāk lietotais paņēmiens metālu plastmasu savienošanai Lai panāktu metināta savienojuma rašanos jāsatuvina metināmās detaļas līdz sāk darboties starpatomu pievilkšanās spēki un jāpieliek papildus enerģija virsmas atomu aktivizēšanai Šo uzdevumu var veikt divējādi

1) apkausē metināmās virsmas un spraugu starp tām aizpilda ar citu (pēc iespējas līdzīgu pamatmateriālam) ts piedevu materiālu

2) metināmās detaļas kopīgi deformē līdz noteiktai pakāpei satuvinot atomu režģus- metināšana ar spiedienu

Metinot pēc pirmā principa karsēšanai un kausēšanai izmanto ļoti dažādus siltuma avotus un enerģijas veidus ķīmisko (gāzes degšanas siltumu) elektrību saules lāzeru plazmu utt Mūsdienās populārākais veids ir elektriskā loka izmantošana Loka izlādē rodas zemas temperatūras jonu plūsma Atkarībā no elektrodu materiāla un ķēdē plūstošās strāvas stipruma temperatūra lokā var pārsniegt pat 6000(C Senākais no loka izmantošanas veidiem kurš savu nozīmi nav zaudējis arī mūsdienās ir bdquorokas loka metināšanardquo (59 att) Biežāk lieto kūstošus elektrodus kur elektrodu materiāls kalpo arī kā piedeva Daudz retāk lieto nekūstošus (volfrāma grafīta) elektrodus

59att Elektroloka metināšanas veidi

bdquoRokas loka metināšanārdquo izmantotie elektrodi sastāv no metāla elektroda stienīša garumā līdz 50cm kurš pārklāts ar segumu loka stabilizēšanai un izkausētā metāla aizsargāšanai no gaisa iedarbības Šis metināšanas veids nav sevišķi ražīgs

Ievērojami ražīgāka jau ir automātiskā (garu taisnu šuvju iegūšanai) un pusautomātiskā (sarežģītas konfigurācijas šuvēm) metināšana zem kušņu kārtas (59 b att) No spoles nepārklātu stiepuli mehanizēti pievada metināšanas vietai kuru pārklāj birstošu kušņu kārta Daļa no tiem izkūst veidojot sārņu garozu Rezultātā loka degšana notiek pilnīgi slēgtā telpā

Mūsdienīgākais metināšanas veids ir metināšana aizsarggāzēs (59 c att) Atmosfēras gāzes no loka atspiež vai nu inertā vai kāda aktīva gāze (dažreiz gāzu sajaukums) No inertām gāzēm (aktīvu metālu metināšanai) visbiežāk lieto argonu retāk hēliju No aktīvajām - CO (parasti tēraudu savienošanai) Darba ražība šajā metināšanas veidā ir liela iespējams novērot šuves veidošanos kas iepriekšējos gadījumos sārņu dēļ ir apgrūtinoša

Metināšanai ar kausēšanu šodien lieto vēl daudzus citus veidus izmantojot lāzeru elektronstaru saules enerģiju (helio) uc

Savienojuma iegūšanai kopīgi deformējot metināmās detaļas klasiskākais paņēmiens ir kontaktmetināšana Tās daudzveidība ir samērā liela Populārākie veidi sadurmetināšana - detaļu savienošanai pa visu virsmu metinot stieņus caurules utt sametinot galus (510 a att) punktmetināšana (510 b att) reljefa šuvju metināšana iegūstot savienojumus atsevišķos punktos (510 c att) šuvju ndash rullīšu metināšana (510 d att)

510att Kontaktmetināšanas veidi

Lai deformējot metālu novērstu uzkaldes rašanos to uzkarsē laižot cauri strāvu (pat pakausē) un pēc tam deformē

Izdalītais siltuma daudzums

Rt

I

Q

2

=

kur

I - strāvas stiprums (A)

R - kopējā pretestība ķēdē (Ω)

t - strāvas plūšanas laiks (s)

Parasti karsēšanai izmanto maiņstrāvu un tās lielumu maina iestādot attiecīgu transformācijas koeficientu Galveno rdquoRrdquo daļu visbiežāk sastāda metināmo pašu detaļu pretestība rdquotrdquo regulēšanai izmanto dažādu konstrukciju laika relejus Detaļu iestiprināšanai un saspiešanai kalpo saspiešanas mehānismi

Metināšanai ar spiedienu ir daudz citu paveidu Tā plastisku mīkstu metālu (Al Cu) savienojumus var iegūt bez jebkādas karsēšanas - aukstā metināšana

Materiālu spiedapstrāde

Materiāla spiedienapstrāde ir materiāla formas maiņa izmainot tā apjomu Spiedienapstrāde pamatojas uz materiāla plastiskumu - spēju ārējo spēku ietekmē mainīt formu bez sagrūšanas un iegūto formu saglabāt Spiedienapstrādei pakļauj metālus polimerus uc materiālus Plastiskuma palielināšanai materiālus pirms deformācijas var sakarsētrsquo

Galvenie spiedienapstrādes veidi ir velmēšana presēšana vilkšana kalšana tilpumštancēšana lokšņu štancēšana uc

Velmēšana - ir visizplatītākais metālu spiedienapstrādes veids Ar tās palīdzību iegūst dažāda veida stieņus profilus loksnes caurules uc

Velmēšanas procesā sagataves deformē spraugā starp diviem pretējos virzienos rotējošiem veltņiem ko sauc par velmjiem Velmji vienlaikus deformē sagatavi un virza to uz priekšu Lai noritētu velmēšanas process berzes koeficientam jābūt lielākam par satveres leņķa ( tangensu Velmējot tēraudu gludos velmjos leņķa ( vērtība ir 1524(

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900(C)

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšanad) placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana

Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās

Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu izgatavošanai

Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus

2) augsta precizitāte

3) augsta darba ražība

4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala

a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru

b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas formas izstrādājumu

Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances

Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis ( = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem

b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums

Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312(

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients

d

D

k

=

nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s

Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrāde ar griešanu

Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200(C tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400(C kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700(C kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000(C un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes

2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes

3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes

4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes

Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

PAGE

1

Materiālu apstrādes veidi

_1294317104unknown

_1294384813unknown

518att Izvilkšanas shēma

519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

511att Velmēšanas shēma

512att Velmēšanas kalibrs

Sakausējumi ar eitektiku raksturīgi ar zemu sacietēšanas temperatūru tiem raksturīgas labas liešanas īpašības laba šķidrplūstamība

Ciets šķīdums Ja kristalizācijas procesā sakausējuma viens elements A saglabā savu kristālisko režģi bet

otra elementa B atomi izvietoti šajā kristāliskajā režģī izveidojas ciets šķīdums Struktūra sastāv no vienāda ķīmiskā sastāva kristāliem kas atbilst šķidrā sakausējuma sastāvam To struktūra ir vienfāzu Vienfāzu struktūra ir arī tīriem elementiem A un B

45att Tīra metāla un cieta šķīduma mikrostruktūra a) tīra metāla b) cieta šķīduma c) kristāliskā

režģa uzbūve Cieta šķīduma mikrostruktūrā izšķīdušais elements nav redzams Cietus šķīdumus apzīmē

A(B) vai B(A) Izšķīdušo elementu raksta iekavās Abu elementu atomi kopējā kristāliskajā režģī ir ar atšķirīgiem atomu izmēriem kas ir par iemeslu kristāliskā režģa deformācijām un iekšējo spriegumu rašanos Līdz ar to cietie šķīdumi vienmēr ir cietāki stiprāki un trauslāki nekā tīrie metāli Cieti šķīdumi var būt gan ar ierobežotu gan ar neierobežotu viena elementa šķīdību otrā

46att Cieta šķīduma ar neierobežotu šķīdību stāvokļa diagramma (a) cietu šķīdumu mehānisko

īpašību izmaiņas atkarībā no tā ķīmiskā sastāva (b) Šādu sakausējumu veidu veido Ag-Au Cu-Ni Au-Ni uc sakausējumi Diagrammas

vertikālā ass attēlo temperatūras izmaiņas horizontālā ass - sakausējumu koncentrācijas izmaiņas Atdzesējot jebkuru sakausējumu zem līnijas AB (likvidusa līnijas) veidojas cieta šķīduma

A(B) kristāli Pēc kristalizācijas - apakšējā līnija AB (solidusa līnija) jebkura sakausējuma struktūra sastāv

no cieta šķīduma A(B) kristāliem Sakausējumi ar ierobežotu šķīdību Šāds uzbūves veids raksturīgs tādiem praktiski svarīgiem sakausējumiem kā Al-Cu Al-Si

uc Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību cietā stāvoklī attēlota 47 att

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 3

47att Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību a) mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no

sakausējumu ķīmiskā sastāva b) Aprakstāmā stāvokļa diagrammā komponents B ierobežoti šķīst komponentā A veidojot

cietu šķīdumu A(B) maksimālā B šķīdība atbilst punktam D bet komponents A komponentā nešķīst

Diagramma ir it kā salikums no abām iepriekšējām diagrammām Diagrammas kreisajā pusē lauciņš DAC atbilst diagrammas tipam ar neierobežotu cietu šķīdumu bet lauciņš CBE - diagrammas tipam kur komponenti kristalizējoties nešķīst viens otrā Zem līnijas AC līdz līnijai AD no šķidrā sakausējuma kristalizējas cieta šķīduma A(B) kristāli bet zem līnijas CB līdz līnijai CE - tīri komponenta B kristāli Pazeminoties temperatūrai zem līnijas DF komponenta B šķīdība komponentā A samazinās un no cietā šķīduma izdalās B kristāli kurus sauc par sekundāriem atšķirībā no primāriem (B) kas veidojas tieši šķidrajā sakausējumā Komponenta B šķīdību komponentā A istabas temperatūrā raksturo punkts F Pārējā diagrammas daļā kristalizācija notiek kā iepriekš jau apskatīts

Ķīmisks savienojums Ja sakausējums sacietējot veido ķīmisku savienojumu veidojas atšķirīgs kristāliskais režģis

kas parasti ir sarežģīts Ķīmiskie savienojumi (karbīdi nitrīdi borīdi) raksturīgi ar lielu cietību trauslumu un korozijas noturību tie nešķīst un sevī nešķīdina otru elementu bet veido ar tiem mehānisku maisījumu Ķīmiskie savienojumi veidojas pie noteiktas elementu atomu attiecības n m un tos vispārējā veidā apzīmē A B

Sakausējumu stāvokļa diagrammā (a) ķīmiskais savienojums var būt uzskatāms kā komponents un stāvokļa diagramma veido daļu no A-B sakausējumu pilnas stāvokļa diagrammas Mehāniskās īpašības sakausējumiem mainās līdzīgi kā sakausējumiem ar mehāniska maisījuma struktūru

48att Stāvokļa diagramma ar ķīmisku savienojumu a)mehānisko īpašību izmaiņas b) Amorfs sakausējums Amorfs sakausējums veidojas šķidru sakausējumu ļoti ātri atdzesējot Neveidojas

kristalizācijas centri un nenotiek kristalizācija Atomi sastingst saglabā haotisko sakārtojumu Šos sakausējumus mēdz saukt par metāliskiem stikliem tiem piemīt liela cietība nodilumizturība teicamas elektriskas un magnētiskās īpašības bet tie ir ļoti trausli

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 4

Laboratorijas darbs Nr 5

Materiālu apstrādes veidi

Liešana Liešanas procesa būtība ir šāda šķidru materiālu (metālu stiklu polimeru porcelāna masu

uc) ielej veidnē kuras konfigurācija un izmēri atbilst iegūstamā lējuma konfigurācijai un izmēriem Pēc materiāla sacietēšanas to izņem no veidnes

Liešanas tehnoloģiskais process sastāv no vairākām operācijām veidnes izgatavošana serdeņu izgatavošana materiāla kausēšana veidnes pieliešana lējuma izņemšana un tīrīšana

Lējums var būt sagatave tālākai mehāniskai apstrādei ar skaidas noņemšanu Veidnes var būt vienreizējas un pastāvīgas Pastāvīgās veidnēs iegūs līdz simtiem tūkstošu lējumu

Liešana veidzemē Veidnes izgatavošanai izmanto veidzemi kas sastāv no ugunsizturīgiem materiāliem (kvarca

smiltis) saistvielas (ugunsizturīgie māli) ūdens un speciālām piedevām (sulfīda sārms mazuts pernica uc) Veidzemei jābūt ugunsizturīgai stiprai plastiskai gāzes caurlaidīgai saspiežamai un izsitamai Šīs īpašības ir atkarīgas no izejmateriālu rakstura sastāva noblietēšanas pakāpes veidošanas procesā

Veidnes izgatavošanai veidzemē nepieciešami veiduļi palīgierīces (serdeņkaste ielietņu sistēmas veiduļi veidkaste) un veidošanas instrumenti (bliete lancete lineāls uc)

Veiduli izmanto veidnes radīšanai veidzemē To izgatavo no koka metāla vai plastmasas Atkarībā no lējuma sarežģītības veiduļi var būt nedalīti vai sastāvēt no vairākām daļām Veiduļu skaitu nosaka tā izņemšanas iespējas no veidnes to nesagraujot Lai iegūtu gludu veidnes virsmu un novērstu koka veiduļu piesūkšanos ar mitrumu veiduļa darba virsmu krāso

Veiduļa izmēri un konfigurācija atšķiras no gatavā lējuma ar 1) ar sarukuma uzlaidi ti tos izgatavo lielākus par sarukuma tiesu (vidēji 1 čugunam -

veiduli krāso melnā krāsā 2 tēraudam un 15 krāsainiem metāliem - veiduļi dzeltenā krāsā) 2) ar uzlaidi tajās vietās kuras paredzētas mehāniskai apstrādei 3) ar veiduļu izciļņiem - serdeņzīmēm tās krāso melnā krasā 4) ar liešanas slīpumiem kurus izveido ar vertikālajām virsmām attiecībā pret dalīšanas

plakni (koka veiduļiem 1hellip3deg metāla veiduļiem 05hellip2deg) lai atvieglotu veiduļu izņemšanu no veidnes

51att Veiduļa izgatavošanas process a)detaļas rasējums b) veiduļa rasējums ar uzlaidēm

mehāniskai apstrādei un liešanas slīpumiem c) gatavs veidulis ar serdeņzīmēm

Materiālu apstrādes veidi 1

Laboratorijas darbs Nr 5

Materiālu apstrādes veidi

Liešana

Liešanas procesa būtība ir šāda šķidru materiālu (metālu stiklu polimeru porcelāna masu uc) ielej veidnē kuras konfigurācija un izmēri atbilst iegūstamā lējuma konfigurācijai un izmēriem Pēc materiāla sacietēšanas to izņem no veidnes

Liešanas tehnoloģiskais process sastāv no vairākām operācijām

middot veidnes izgatavošana

middot serdeņu izgatavošana

middot materiāla kausēšana

middot veidnes pieliešana

middot lējuma izņemšana un tīrīšana

Lējums var būt sagatave tālākai mehāniskai apstrādei ar skaidas noņemšanu Veidnes var būt vienreizējas un pastāvīgas Pastāvīgās veidnēs iegūs līdz simtiem tūkstošu lējumu

Liešana veidzemē

Veidnes izgatavošanai izmanto veidzemi kas sastāv no ugunsizturīgiem materiāliem (kvarca smiltis) saistvielas (ugunsizturīgie māli) ūdens un speciālām piedevām (sulfīda sārms mazuts pernica uc) Veidzemei jābūt ugunsizturīgai stiprai plastiskai gāzes caurlaidīgai saspiežamai un izsitamai Šīs īpašības ir atkarīgas no izejmateriālu rakstura sastāva noblietēšanas pakāpes veidošanas procesā

Veidnes izgatavošanai veidzemē nepieciešami veiduļi palīgierīces (serdeņkaste ielietņu sistēmas veiduļi veidkaste) un veidošanas instrumenti (bliete lancete lineāls uc)

Veiduli izmanto veidnes radīšanai veidzemē To izgatavo no koka metāla vai plastmasas Atkarībā no lējuma sarežģītības veiduļi var būt nedalīti vai sastāvēt no vairākām daļām Veiduļu skaitu nosaka tā izņemšanas iespējas no veidnes to nesagraujot Lai iegūtu gludu veidnes virsmu un novērstu koka veiduļu piesūkšanos ar mitrumu veiduļa darba virsmu krāso

Veiduļa izmēri un konfigurācija atšķiras no gatavā lējuma ar

1) ar sarukuma uzlaidi ti tos izgatavo lielākus par sarukuma tiesu (vidēji 1 čugunam - veiduli krāso melnā krāsā 2 tēraudam un 15 krāsainiem metāliem - veiduļi dzeltenā krāsā)

2) ar uzlaidi tajās vietās kuras paredzētas mehāniskai apstrādei

3) ar veiduļu izciļņiem - serdeņzīmēm tās krāso melnā krasā

4) ar liešanas slīpumiem kurus izveido ar vertikālajām virsmām attiecībā pret dalīšanas plakni (koka veiduļiem 1hellip3( metāla veiduļiem 05hellip2() lai atvieglotu veiduļu izņemšanu no veidnes

51att Veiduļa izgatavošanas process a)detaļas rasējums b) veiduļa rasējums ar uzlaidēm mehāniskai apstrādei un liešanas slīpumiem c) gatavs veidulis ar serdeņzīmēm

52att Serdeņkaste

Lējuma iekšējās konfigurācijas iegūšanai (lējums ar dobu vidu) lieto ieliktņus ko sauc par serdeņiem Serdeņu izgatavošanai no serdeņzemes izmanto serdeņkasti To izgatavo no tiem pašiem materiāliem ko lieto veiduļiem Serdeņzemei izvirza tās pašas prasības kā veidzemei tikai paaugstinātas jo serdeņi atrodas smagākos darba apstākļos Serdeņiem ir jābūt ar augstāku stiprību gāzu caurlaidību saspiežamību izsitamību Serdeņzemei tāpēc pievieno piedevas - zāģu skaidas parafīna graudiņus un citas organiskas vielas kas serdeņu žāvēšanas procesā (180hellip350(C) izdeg rada porainību uzlabo gāzu caurlaidību un saspiežamību Veidnes izgatavošanas process strādājot ar rokām sastāv no sekojošām operācijām ielietņu sistēmas ievietošana veidzemes noblīvēšana ap veiduli veiduļu izņemšana serdeņa ievietošana veidnē un veidnes salikšana Šķidrā materiāla ievadīšanai veidnē kalpo kanālu kopa ko sauc par ielietņu sistēmu Tā sastāv no ielietņu bļodiņas stāvvada sārņu uztvērēja un barotājkanāliem

53att Veidnes izgatavošanas tehnoloģiskais process

Salikto veidni pielej ar nepārtrauktu šķidrā materiāla strūklu raugoties lai veidnē neiekļūtu sārņi oksīdi un citi piemaisījumi Pēc materiāla sacietēšanas veidni izjauc izņem lējumu kopā ar ielietņu sistēmu un pielietņiem Lējumu atdala no liekiem veidojumiem ielietņu sistēmas un izņem serdeni Gatavo lējumu pakļauj tehniskai kontrolei Lējumu ieguve veidzemē ir darbietilpīga tiem piemīt zema izmēru precizitāte un virsmas gludums Sēriju un masveida ražošanā lieto speciālos liešanas veidus

1) liešana vienu reizi izmantojamās veidnēs - izkausējamo veiduļu veidnēs gazificējamo veiduļu veidnēs

2) liešana pastāvīgās veidnēs- liešana kokilēs centrbēdzes liešana spiedliešana

Liešana izkausējamu veiduļu veidnēs

To izmanto precīzu sarežģītas formas plānsienu lējumu (uzgriežņi atslēgas sviras rokturi uc) ieguvei no mehāniski grūti apstrādājamiem sakausējumiem Lējumu izkausējamos veiduļus iegūst no stearīna parafīna vai citiem viegli kūstošiem sakausējumiem materiālu ielejot vai iepresējot no tērauda svina ģipša vai gumijas izgatavotā veidnē vai presformā Atsevišķus veiduļus piestiprina no tā paša materiāla izgatavotam stāvkanālam un iegūst veiduļbloku Izgatavoto veiduļbloku pārklāj ar ugunsizturīgu šķidru keramisku materiālu kas ķīmiski sacietējot veido cietu apvalku Pārklāšanu izdara veiduļbloku ieremdējot iepriekš sagatavotā keramiskās suspensijas vannā kas sastāv no smalka kvarca smilšu (maršalīta) pulvera (70) un hidrolizēta etilsilikāta (54 a att) Šāds sastāvs nodrošina precīzu veiduļu kopiju un gludu lējuma virsmu

54att Liešana izkausējamo veiduļu veidnēs

Pēc iegremdēšanas suspensijas veiduļbloku apber ar sausām smiltīm (1hellip2mm) un žāvē gaisā 4hellip6 stundas Pārklāšanas operāciju atkārto vairākas reizes līdz iegūst 4hellip5mm biezu apvalku kas nodrošina nepieciešamo veidnes stiprību

Lai keramisko apvalku atbrīvotu no veiduļiem tā sastāvu izkausē (54 b att) Gatavās keramiskās veidnes ievieto metāliskā kastē un apber ar kvarca smiltīm Veidnes kopā ar kasti pirms metāla ieliešanas 2 stundas karsē 900(C temperatūrā Šajā laikā izdeg veiduļmateriāla paliekas uzlabojas gāzu caurlaidība un palielinās veidnes stiprība

Veidni pielej negaidot tas atdzišanu Minētā paņēmiena priekšrocības

1) augsta izmēru un formas precizitate

2) iespējams iegūt sarežģītus plānsienu lējumus no grūti kūstošiem materiāliem

3) nav nepieciešami serdeņi

Paņēmiens neļauj iegūt liela izmēra un svara lējumus kā arī ir dārgs un darbietilpīgs process

Liešana apvalka veidnēs

To izmanto krāsaino un melno metālu sarežģītas formas (kronšteini kloķvārpstas vāki uc) lējumu ieguvē

Apvalka veidnes izgatavo no kvarca smilšu un saistvielas (6hellip7) - termoreaktīva fenolformaldehīda (bakelīta) sveķu maisījuma No čuguna vai tērauda izgatavoto veiduļplati sakarsē līdz 200hellip300(C noziež ar atdalošo silikona šķīdumu un nostiprina uz pagriežama konteinera kur atrodas sauss veidnes materiāla maisījums (55 a att)

55att Apvalku veidņu izgatavošanas process

Uz sakarsētās veiduļplates maisījuma termoreaktīvie sveķi kūst un 15hellip25 sekunžu laikā izveidojas 6hellip7mm biezs mīksts apvalks Pagriežot konteineru atpakaļ nepielipušais maisījums nobirst no veiduļplates Tālāk veiduļplati ar visu apvalku karsē 240hellip260( C temperatūrā līdz apvalks sacietē un iegūst tumši brūnu krāsu Apvalku no veiduļplates noņem speciāli bīdītāji Analoģiski izgatavo veidnes otru pusi kā arī serdeņus

Abas apvalka veidnes salīmē vai sastiprina mehāniski ievieto kastē un apber ar čuguna skrotīm vai rupjām kvarca smiltīm To uzdevums ir radīt pretspidienu ielietam metālam

Apvalka veidņu priekšrocības

1) ievērojami (8hellip10x) samazinās smilšu patēriņš

2) augsta veidnes kvalitāte stiprība gāzes caurlaidība saspiežamība izmēru precizitāte

3) virsmas gludums

Paņēmiena trūkumi - dārga saistviela un ar to saistītie ekoloģiskie aspekti Nepieciešams stingri ievērot darba aizsardzības un vides aizsardzības prasības

56att a) vienkārša kokile b) salikta kokile ar smilšu serdeni

Liešana gazificējamo veiduļu veidnēs

Veiduļmateriāls tiek izmantots tāds kas saskarē ar veidnē ielieto metālu pariet gāzveida stāvoklī un izplūst cauri veidnes sienām Lējuma veiduli izgatavo no putuplasta pielīmē tāda paša materiāla ielietņa stāvkanālam un ieformē veidzemi veidnē Liešanas procesā veidnis pāriet gāzveidīgā stāvoklī Lējuma kvalitāte atkarīga no veiduļa formas un izmēru precizitātes savukārt materiālam jānodrošina pilnīga gāzes izplūde

Liešana kokilēs

Liešanai kokilēs izmanto vienkāršu un vidējas srežģītības lējumu izgatavošanai no melniem un krāsainiem metāliem Kokiles izgatavo no tērauda vai čuguna Kokiļu noturība lejot alumīnija sakausējumus sasniedz 50000 lējumu Vienkāršas formas serdeņus izgatavo no metāla parasti tērauda ievērojot liešanas slīpumus bet sarežģītus no serdeņzemes Lai pagarinātu kokiles darba mūžu samazinātu spriegumus lējumā kokiles pirms materiāla ieliešanas uzkarsē

57att Centrbēdzes liešanas veidne ar horizontālu rotācijas asi

58att Spiedliešanas shēma virzuļmašīnā ar aukstu presēšanas kameru

Metināšana

Metināšana ir visplašāk lietotais paņēmiens metālu plastmasu savienošanai Lai panāktu metināta savienojuma rašanos jāsatuvina metināmās detaļas līdz sāk darboties starpatomu pievilkšanās spēki un jāpieliek papildus enerģija virsmas atomu aktivizēšanai Šo uzdevumu var veikt divējādi

1) apkausē metināmās virsmas un spraugu starp tām aizpilda ar citu (pēc iespējas līdzīgu pamatmateriālam) ts piedevu materiālu

2) metināmās detaļas kopīgi deformē līdz noteiktai pakāpei satuvinot atomu režģus- metināšana ar spiedienu

Metinot pēc pirmā principa karsēšanai un kausēšanai izmanto ļoti dažādus siltuma avotus un enerģijas veidus ķīmisko (gāzes degšanas siltumu) elektrību saules lāzeru plazmu utt Mūsdienās populārākais veids ir elektriskā loka izmantošana Loka izlādē rodas zemas temperatūras jonu plūsma Atkarībā no elektrodu materiāla un ķēdē plūstošās strāvas stipruma temperatūra lokā var pārsniegt pat 6000(C Senākais no loka izmantošanas veidiem kurš savu nozīmi nav zaudējis arī mūsdienās ir bdquorokas loka metināšanardquo (59 att) Biežāk lieto kūstošus elektrodus kur elektrodu materiāls kalpo arī kā piedeva Daudz retāk lieto nekūstošus (volfrāma grafīta) elektrodus

59att Elektroloka metināšanas veidi

bdquoRokas loka metināšanārdquo izmantotie elektrodi sastāv no metāla elektroda stienīša garumā līdz 50cm kurš pārklāts ar segumu loka stabilizēšanai un izkausētā metāla aizsargāšanai no gaisa iedarbības Šis metināšanas veids nav sevišķi ražīgs

Ievērojami ražīgāka jau ir automātiskā (garu taisnu šuvju iegūšanai) un pusautomātiskā (sarežģītas konfigurācijas šuvēm) metināšana zem kušņu kārtas (59 b att) No spoles nepārklātu stiepuli mehanizēti pievada metināšanas vietai kuru pārklāj birstošu kušņu kārta Daļa no tiem izkūst veidojot sārņu garozu Rezultātā loka degšana notiek pilnīgi slēgtā telpā

Mūsdienīgākais metināšanas veids ir metināšana aizsarggāzēs (59 c att) Atmosfēras gāzes no loka atspiež vai nu inertā vai kāda aktīva gāze (dažreiz gāzu sajaukums) No inertām gāzēm (aktīvu metālu metināšanai) visbiežāk lieto argonu retāk hēliju No aktīvajām - CO (parasti tēraudu savienošanai) Darba ražība šajā metināšanas veidā ir liela iespējams novērot šuves veidošanos kas iepriekšējos gadījumos sārņu dēļ ir apgrūtinoša

Metināšanai ar kausēšanu šodien lieto vēl daudzus citus veidus izmantojot lāzeru elektronstaru saules enerģiju (helio) uc

Savienojuma iegūšanai kopīgi deformējot metināmās detaļas klasiskākais paņēmiens ir kontaktmetināšana Tās daudzveidība ir samērā liela Populārākie veidi sadurmetināšana - detaļu savienošanai pa visu virsmu metinot stieņus caurules utt sametinot galus (510 a att) punktmetināšana (510 b att) reljefa šuvju metināšana iegūstot savienojumus atsevišķos punktos (510 c att) šuvju ndash rullīšu metināšana (510 d att)

510att Kontaktmetināšanas veidi

Lai deformējot metālu novērstu uzkaldes rašanos to uzkarsē laižot cauri strāvu (pat pakausē) un pēc tam deformē

Izdalītais siltuma daudzums

Rt

I

Q

2

=

kur

I - strāvas stiprums (A)

R - kopējā pretestība ķēdē (Ω)

t - strāvas plūšanas laiks (s)

Parasti karsēšanai izmanto maiņstrāvu un tās lielumu maina iestādot attiecīgu transformācijas koeficientu Galveno rdquoRrdquo daļu visbiežāk sastāda metināmo pašu detaļu pretestība rdquotrdquo regulēšanai izmanto dažādu konstrukciju laika relejus Detaļu iestiprināšanai un saspiešanai kalpo saspiešanas mehānismi

Metināšanai ar spiedienu ir daudz citu paveidu Tā plastisku mīkstu metālu (Al Cu) savienojumus var iegūt bez jebkādas karsēšanas - aukstā metināšana

Materiālu spiedapstrāde

Materiāla spiedienapstrāde ir materiāla formas maiņa izmainot tā apjomu Spiedienapstrāde pamatojas uz materiāla plastiskumu - spēju ārējo spēku ietekmē mainīt formu bez sagrūšanas un iegūto formu saglabāt Spiedienapstrādei pakļauj metālus polimerus uc materiālus Plastiskuma palielināšanai materiālus pirms deformācijas var sakarsētrsquo

Galvenie spiedienapstrādes veidi ir velmēšana presēšana vilkšana kalšana tilpumštancēšana lokšņu štancēšana uc

Velmēšana - ir visizplatītākais metālu spiedienapstrādes veids Ar tās palīdzību iegūst dažāda veida stieņus profilus loksnes caurules uc

Velmēšanas procesā sagataves deformē spraugā starp diviem pretējos virzienos rotējošiem veltņiem ko sauc par velmjiem Velmji vienlaikus deformē sagatavi un virza to uz priekšu Lai noritētu velmēšanas process berzes koeficientam jābūt lielākam par satveres leņķa ( tangensu Velmējot tēraudu gludos velmjos leņķa ( vērtība ir 1524(

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900(C)

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšanad) placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana

Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās

Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu izgatavošanai

Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus

2) augsta precizitāte

3) augsta darba ražība

4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala

a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru

b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas formas izstrādājumu

Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances

Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis ( = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem

b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums

Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312(

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients

d

D

k

=

nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s

Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrāde ar griešanu

Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200(C tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400(C kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700(C kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000(C un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes

2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes

3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes

4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes

Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

PAGE

1

Materiālu apstrādes veidi

_1294317104unknown

_1294384813unknown

518att Izvilkšanas shēma

519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

511att Velmēšanas shēma

512att Velmēšanas kalibrs

47att Stāvokļa diagramma ar ierobežotu šķīdību a) mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no

sakausējumu ķīmiskā sastāva b) Aprakstāmā stāvokļa diagrammā komponents B ierobežoti šķīst komponentā A veidojot

cietu šķīdumu A(B) maksimālā B šķīdība atbilst punktam D bet komponents A komponentā nešķīst

Diagramma ir it kā salikums no abām iepriekšējām diagrammām Diagrammas kreisajā pusē lauciņš DAC atbilst diagrammas tipam ar neierobežotu cietu šķīdumu bet lauciņš CBE - diagrammas tipam kur komponenti kristalizējoties nešķīst viens otrā Zem līnijas AC līdz līnijai AD no šķidrā sakausējuma kristalizējas cieta šķīduma A(B) kristāli bet zem līnijas CB līdz līnijai CE - tīri komponenta B kristāli Pazeminoties temperatūrai zem līnijas DF komponenta B šķīdība komponentā A samazinās un no cietā šķīduma izdalās B kristāli kurus sauc par sekundāriem atšķirībā no primāriem (B) kas veidojas tieši šķidrajā sakausējumā Komponenta B šķīdību komponentā A istabas temperatūrā raksturo punkts F Pārējā diagrammas daļā kristalizācija notiek kā iepriekš jau apskatīts

Ķīmisks savienojums Ja sakausējums sacietējot veido ķīmisku savienojumu veidojas atšķirīgs kristāliskais režģis

kas parasti ir sarežģīts Ķīmiskie savienojumi (karbīdi nitrīdi borīdi) raksturīgi ar lielu cietību trauslumu un korozijas noturību tie nešķīst un sevī nešķīdina otru elementu bet veido ar tiem mehānisku maisījumu Ķīmiskie savienojumi veidojas pie noteiktas elementu atomu attiecības n m un tos vispārējā veidā apzīmē A B

Sakausējumu stāvokļa diagrammā (a) ķīmiskais savienojums var būt uzskatāms kā komponents un stāvokļa diagramma veido daļu no A-B sakausējumu pilnas stāvokļa diagrammas Mehāniskās īpašības sakausējumiem mainās līdzīgi kā sakausējumiem ar mehāniska maisījuma struktūru

48att Stāvokļa diagramma ar ķīmisku savienojumu a)mehānisko īpašību izmaiņas b) Amorfs sakausējums Amorfs sakausējums veidojas šķidru sakausējumu ļoti ātri atdzesējot Neveidojas

kristalizācijas centri un nenotiek kristalizācija Atomi sastingst saglabā haotisko sakārtojumu Šos sakausējumus mēdz saukt par metāliskiem stikliem tiem piemīt liela cietība nodilumizturība teicamas elektriskas un magnētiskās īpašības bet tie ir ļoti trausli

Sakausējumi materiālu mikrostruktūras analīze 4

Laboratorijas darbs Nr 5

Materiālu apstrādes veidi

Liešana Liešanas procesa būtība ir šāda šķidru materiālu (metālu stiklu polimeru porcelāna masu

uc) ielej veidnē kuras konfigurācija un izmēri atbilst iegūstamā lējuma konfigurācijai un izmēriem Pēc materiāla sacietēšanas to izņem no veidnes

Liešanas tehnoloģiskais process sastāv no vairākām operācijām veidnes izgatavošana serdeņu izgatavošana materiāla kausēšana veidnes pieliešana lējuma izņemšana un tīrīšana

Lējums var būt sagatave tālākai mehāniskai apstrādei ar skaidas noņemšanu Veidnes var būt vienreizējas un pastāvīgas Pastāvīgās veidnēs iegūs līdz simtiem tūkstošu lējumu

Liešana veidzemē Veidnes izgatavošanai izmanto veidzemi kas sastāv no ugunsizturīgiem materiāliem (kvarca

smiltis) saistvielas (ugunsizturīgie māli) ūdens un speciālām piedevām (sulfīda sārms mazuts pernica uc) Veidzemei jābūt ugunsizturīgai stiprai plastiskai gāzes caurlaidīgai saspiežamai un izsitamai Šīs īpašības ir atkarīgas no izejmateriālu rakstura sastāva noblietēšanas pakāpes veidošanas procesā

Veidnes izgatavošanai veidzemē nepieciešami veiduļi palīgierīces (serdeņkaste ielietņu sistēmas veiduļi veidkaste) un veidošanas instrumenti (bliete lancete lineāls uc)

Veiduli izmanto veidnes radīšanai veidzemē To izgatavo no koka metāla vai plastmasas Atkarībā no lējuma sarežģītības veiduļi var būt nedalīti vai sastāvēt no vairākām daļām Veiduļu skaitu nosaka tā izņemšanas iespējas no veidnes to nesagraujot Lai iegūtu gludu veidnes virsmu un novērstu koka veiduļu piesūkšanos ar mitrumu veiduļa darba virsmu krāso

Veiduļa izmēri un konfigurācija atšķiras no gatavā lējuma ar 1) ar sarukuma uzlaidi ti tos izgatavo lielākus par sarukuma tiesu (vidēji 1 čugunam -

veiduli krāso melnā krāsā 2 tēraudam un 15 krāsainiem metāliem - veiduļi dzeltenā krāsā) 2) ar uzlaidi tajās vietās kuras paredzētas mehāniskai apstrādei 3) ar veiduļu izciļņiem - serdeņzīmēm tās krāso melnā krasā 4) ar liešanas slīpumiem kurus izveido ar vertikālajām virsmām attiecībā pret dalīšanas

plakni (koka veiduļiem 1hellip3deg metāla veiduļiem 05hellip2deg) lai atvieglotu veiduļu izņemšanu no veidnes

51att Veiduļa izgatavošanas process a)detaļas rasējums b) veiduļa rasējums ar uzlaidēm

mehāniskai apstrādei un liešanas slīpumiem c) gatavs veidulis ar serdeņzīmēm

Materiālu apstrādes veidi 1

Laboratorijas darbs Nr 5

Materiālu apstrādes veidi

Liešana

Liešanas procesa būtība ir šāda šķidru materiālu (metālu stiklu polimeru porcelāna masu uc) ielej veidnē kuras konfigurācija un izmēri atbilst iegūstamā lējuma konfigurācijai un izmēriem Pēc materiāla sacietēšanas to izņem no veidnes

Liešanas tehnoloģiskais process sastāv no vairākām operācijām

middot veidnes izgatavošana

middot serdeņu izgatavošana

middot materiāla kausēšana

middot veidnes pieliešana

middot lējuma izņemšana un tīrīšana

Lējums var būt sagatave tālākai mehāniskai apstrādei ar skaidas noņemšanu Veidnes var būt vienreizējas un pastāvīgas Pastāvīgās veidnēs iegūs līdz simtiem tūkstošu lējumu

Liešana veidzemē

Veidnes izgatavošanai izmanto veidzemi kas sastāv no ugunsizturīgiem materiāliem (kvarca smiltis) saistvielas (ugunsizturīgie māli) ūdens un speciālām piedevām (sulfīda sārms mazuts pernica uc) Veidzemei jābūt ugunsizturīgai stiprai plastiskai gāzes caurlaidīgai saspiežamai un izsitamai Šīs īpašības ir atkarīgas no izejmateriālu rakstura sastāva noblietēšanas pakāpes veidošanas procesā

Veidnes izgatavošanai veidzemē nepieciešami veiduļi palīgierīces (serdeņkaste ielietņu sistēmas veiduļi veidkaste) un veidošanas instrumenti (bliete lancete lineāls uc)

Veiduli izmanto veidnes radīšanai veidzemē To izgatavo no koka metāla vai plastmasas Atkarībā no lējuma sarežģītības veiduļi var būt nedalīti vai sastāvēt no vairākām daļām Veiduļu skaitu nosaka tā izņemšanas iespējas no veidnes to nesagraujot Lai iegūtu gludu veidnes virsmu un novērstu koka veiduļu piesūkšanos ar mitrumu veiduļa darba virsmu krāso

Veiduļa izmēri un konfigurācija atšķiras no gatavā lējuma ar

1) ar sarukuma uzlaidi ti tos izgatavo lielākus par sarukuma tiesu (vidēji 1 čugunam - veiduli krāso melnā krāsā 2 tēraudam un 15 krāsainiem metāliem - veiduļi dzeltenā krāsā)

2) ar uzlaidi tajās vietās kuras paredzētas mehāniskai apstrādei

3) ar veiduļu izciļņiem - serdeņzīmēm tās krāso melnā krasā

4) ar liešanas slīpumiem kurus izveido ar vertikālajām virsmām attiecībā pret dalīšanas plakni (koka veiduļiem 1hellip3( metāla veiduļiem 05hellip2() lai atvieglotu veiduļu izņemšanu no veidnes

51att Veiduļa izgatavošanas process a)detaļas rasējums b) veiduļa rasējums ar uzlaidēm mehāniskai apstrādei un liešanas slīpumiem c) gatavs veidulis ar serdeņzīmēm

52att Serdeņkaste

Lējuma iekšējās konfigurācijas iegūšanai (lējums ar dobu vidu) lieto ieliktņus ko sauc par serdeņiem Serdeņu izgatavošanai no serdeņzemes izmanto serdeņkasti To izgatavo no tiem pašiem materiāliem ko lieto veiduļiem Serdeņzemei izvirza tās pašas prasības kā veidzemei tikai paaugstinātas jo serdeņi atrodas smagākos darba apstākļos Serdeņiem ir jābūt ar augstāku stiprību gāzu caurlaidību saspiežamību izsitamību Serdeņzemei tāpēc pievieno piedevas - zāģu skaidas parafīna graudiņus un citas organiskas vielas kas serdeņu žāvēšanas procesā (180hellip350(C) izdeg rada porainību uzlabo gāzu caurlaidību un saspiežamību Veidnes izgatavošanas process strādājot ar rokām sastāv no sekojošām operācijām ielietņu sistēmas ievietošana veidzemes noblīvēšana ap veiduli veiduļu izņemšana serdeņa ievietošana veidnē un veidnes salikšana Šķidrā materiāla ievadīšanai veidnē kalpo kanālu kopa ko sauc par ielietņu sistēmu Tā sastāv no ielietņu bļodiņas stāvvada sārņu uztvērēja un barotājkanāliem

53att Veidnes izgatavošanas tehnoloģiskais process

Salikto veidni pielej ar nepārtrauktu šķidrā materiāla strūklu raugoties lai veidnē neiekļūtu sārņi oksīdi un citi piemaisījumi Pēc materiāla sacietēšanas veidni izjauc izņem lējumu kopā ar ielietņu sistēmu un pielietņiem Lējumu atdala no liekiem veidojumiem ielietņu sistēmas un izņem serdeni Gatavo lējumu pakļauj tehniskai kontrolei Lējumu ieguve veidzemē ir darbietilpīga tiem piemīt zema izmēru precizitāte un virsmas gludums Sēriju un masveida ražošanā lieto speciālos liešanas veidus

1) liešana vienu reizi izmantojamās veidnēs - izkausējamo veiduļu veidnēs gazificējamo veiduļu veidnēs

2) liešana pastāvīgās veidnēs- liešana kokilēs centrbēdzes liešana spiedliešana

Liešana izkausējamu veiduļu veidnēs

To izmanto precīzu sarežģītas formas plānsienu lējumu (uzgriežņi atslēgas sviras rokturi uc) ieguvei no mehāniski grūti apstrādājamiem sakausējumiem Lējumu izkausējamos veiduļus iegūst no stearīna parafīna vai citiem viegli kūstošiem sakausējumiem materiālu ielejot vai iepresējot no tērauda svina ģipša vai gumijas izgatavotā veidnē vai presformā Atsevišķus veiduļus piestiprina no tā paša materiāla izgatavotam stāvkanālam un iegūst veiduļbloku Izgatavoto veiduļbloku pārklāj ar ugunsizturīgu šķidru keramisku materiālu kas ķīmiski sacietējot veido cietu apvalku Pārklāšanu izdara veiduļbloku ieremdējot iepriekš sagatavotā keramiskās suspensijas vannā kas sastāv no smalka kvarca smilšu (maršalīta) pulvera (70) un hidrolizēta etilsilikāta (54 a att) Šāds sastāvs nodrošina precīzu veiduļu kopiju un gludu lējuma virsmu

54att Liešana izkausējamo veiduļu veidnēs

Pēc iegremdēšanas suspensijas veiduļbloku apber ar sausām smiltīm (1hellip2mm) un žāvē gaisā 4hellip6 stundas Pārklāšanas operāciju atkārto vairākas reizes līdz iegūst 4hellip5mm biezu apvalku kas nodrošina nepieciešamo veidnes stiprību

Lai keramisko apvalku atbrīvotu no veiduļiem tā sastāvu izkausē (54 b att) Gatavās keramiskās veidnes ievieto metāliskā kastē un apber ar kvarca smiltīm Veidnes kopā ar kasti pirms metāla ieliešanas 2 stundas karsē 900(C temperatūrā Šajā laikā izdeg veiduļmateriāla paliekas uzlabojas gāzu caurlaidība un palielinās veidnes stiprība

Veidni pielej negaidot tas atdzišanu Minētā paņēmiena priekšrocības

1) augsta izmēru un formas precizitate

2) iespējams iegūt sarežģītus plānsienu lējumus no grūti kūstošiem materiāliem

3) nav nepieciešami serdeņi

Paņēmiens neļauj iegūt liela izmēra un svara lējumus kā arī ir dārgs un darbietilpīgs process

Liešana apvalka veidnēs

To izmanto krāsaino un melno metālu sarežģītas formas (kronšteini kloķvārpstas vāki uc) lējumu ieguvē

Apvalka veidnes izgatavo no kvarca smilšu un saistvielas (6hellip7) - termoreaktīva fenolformaldehīda (bakelīta) sveķu maisījuma No čuguna vai tērauda izgatavoto veiduļplati sakarsē līdz 200hellip300(C noziež ar atdalošo silikona šķīdumu un nostiprina uz pagriežama konteinera kur atrodas sauss veidnes materiāla maisījums (55 a att)

55att Apvalku veidņu izgatavošanas process

Uz sakarsētās veiduļplates maisījuma termoreaktīvie sveķi kūst un 15hellip25 sekunžu laikā izveidojas 6hellip7mm biezs mīksts apvalks Pagriežot konteineru atpakaļ nepielipušais maisījums nobirst no veiduļplates Tālāk veiduļplati ar visu apvalku karsē 240hellip260( C temperatūrā līdz apvalks sacietē un iegūst tumši brūnu krāsu Apvalku no veiduļplates noņem speciāli bīdītāji Analoģiski izgatavo veidnes otru pusi kā arī serdeņus

Abas apvalka veidnes salīmē vai sastiprina mehāniski ievieto kastē un apber ar čuguna skrotīm vai rupjām kvarca smiltīm To uzdevums ir radīt pretspidienu ielietam metālam

Apvalka veidņu priekšrocības

1) ievērojami (8hellip10x) samazinās smilšu patēriņš

2) augsta veidnes kvalitāte stiprība gāzes caurlaidība saspiežamība izmēru precizitāte

3) virsmas gludums

Paņēmiena trūkumi - dārga saistviela un ar to saistītie ekoloģiskie aspekti Nepieciešams stingri ievērot darba aizsardzības un vides aizsardzības prasības

56att a) vienkārša kokile b) salikta kokile ar smilšu serdeni

Liešana gazificējamo veiduļu veidnēs

Veiduļmateriāls tiek izmantots tāds kas saskarē ar veidnē ielieto metālu pariet gāzveida stāvoklī un izplūst cauri veidnes sienām Lējuma veiduli izgatavo no putuplasta pielīmē tāda paša materiāla ielietņa stāvkanālam un ieformē veidzemi veidnē Liešanas procesā veidnis pāriet gāzveidīgā stāvoklī Lējuma kvalitāte atkarīga no veiduļa formas un izmēru precizitātes savukārt materiālam jānodrošina pilnīga gāzes izplūde

Liešana kokilēs

Liešanai kokilēs izmanto vienkāršu un vidējas srežģītības lējumu izgatavošanai no melniem un krāsainiem metāliem Kokiles izgatavo no tērauda vai čuguna Kokiļu noturība lejot alumīnija sakausējumus sasniedz 50000 lējumu Vienkāršas formas serdeņus izgatavo no metāla parasti tērauda ievērojot liešanas slīpumus bet sarežģītus no serdeņzemes Lai pagarinātu kokiles darba mūžu samazinātu spriegumus lējumā kokiles pirms materiāla ieliešanas uzkarsē

57att Centrbēdzes liešanas veidne ar horizontālu rotācijas asi

58att Spiedliešanas shēma virzuļmašīnā ar aukstu presēšanas kameru

Metināšana

Metināšana ir visplašāk lietotais paņēmiens metālu plastmasu savienošanai Lai panāktu metināta savienojuma rašanos jāsatuvina metināmās detaļas līdz sāk darboties starpatomu pievilkšanās spēki un jāpieliek papildus enerģija virsmas atomu aktivizēšanai Šo uzdevumu var veikt divējādi

1) apkausē metināmās virsmas un spraugu starp tām aizpilda ar citu (pēc iespējas līdzīgu pamatmateriālam) ts piedevu materiālu

2) metināmās detaļas kopīgi deformē līdz noteiktai pakāpei satuvinot atomu režģus- metināšana ar spiedienu

Metinot pēc pirmā principa karsēšanai un kausēšanai izmanto ļoti dažādus siltuma avotus un enerģijas veidus ķīmisko (gāzes degšanas siltumu) elektrību saules lāzeru plazmu utt Mūsdienās populārākais veids ir elektriskā loka izmantošana Loka izlādē rodas zemas temperatūras jonu plūsma Atkarībā no elektrodu materiāla un ķēdē plūstošās strāvas stipruma temperatūra lokā var pārsniegt pat 6000(C Senākais no loka izmantošanas veidiem kurš savu nozīmi nav zaudējis arī mūsdienās ir bdquorokas loka metināšanardquo (59 att) Biežāk lieto kūstošus elektrodus kur elektrodu materiāls kalpo arī kā piedeva Daudz retāk lieto nekūstošus (volfrāma grafīta) elektrodus

59att Elektroloka metināšanas veidi

bdquoRokas loka metināšanārdquo izmantotie elektrodi sastāv no metāla elektroda stienīša garumā līdz 50cm kurš pārklāts ar segumu loka stabilizēšanai un izkausētā metāla aizsargāšanai no gaisa iedarbības Šis metināšanas veids nav sevišķi ražīgs

Ievērojami ražīgāka jau ir automātiskā (garu taisnu šuvju iegūšanai) un pusautomātiskā (sarežģītas konfigurācijas šuvēm) metināšana zem kušņu kārtas (59 b att) No spoles nepārklātu stiepuli mehanizēti pievada metināšanas vietai kuru pārklāj birstošu kušņu kārta Daļa no tiem izkūst veidojot sārņu garozu Rezultātā loka degšana notiek pilnīgi slēgtā telpā

Mūsdienīgākais metināšanas veids ir metināšana aizsarggāzēs (59 c att) Atmosfēras gāzes no loka atspiež vai nu inertā vai kāda aktīva gāze (dažreiz gāzu sajaukums) No inertām gāzēm (aktīvu metālu metināšanai) visbiežāk lieto argonu retāk hēliju No aktīvajām - CO (parasti tēraudu savienošanai) Darba ražība šajā metināšanas veidā ir liela iespējams novērot šuves veidošanos kas iepriekšējos gadījumos sārņu dēļ ir apgrūtinoša

Metināšanai ar kausēšanu šodien lieto vēl daudzus citus veidus izmantojot lāzeru elektronstaru saules enerģiju (helio) uc

Savienojuma iegūšanai kopīgi deformējot metināmās detaļas klasiskākais paņēmiens ir kontaktmetināšana Tās daudzveidība ir samērā liela Populārākie veidi sadurmetināšana - detaļu savienošanai pa visu virsmu metinot stieņus caurules utt sametinot galus (510 a att) punktmetināšana (510 b att) reljefa šuvju metināšana iegūstot savienojumus atsevišķos punktos (510 c att) šuvju ndash rullīšu metināšana (510 d att)

510att Kontaktmetināšanas veidi

Lai deformējot metālu novērstu uzkaldes rašanos to uzkarsē laižot cauri strāvu (pat pakausē) un pēc tam deformē

Izdalītais siltuma daudzums

Rt

I

Q

2

=

kur

I - strāvas stiprums (A)

R - kopējā pretestība ķēdē (Ω)

t - strāvas plūšanas laiks (s)

Parasti karsēšanai izmanto maiņstrāvu un tās lielumu maina iestādot attiecīgu transformācijas koeficientu Galveno rdquoRrdquo daļu visbiežāk sastāda metināmo pašu detaļu pretestība rdquotrdquo regulēšanai izmanto dažādu konstrukciju laika relejus Detaļu iestiprināšanai un saspiešanai kalpo saspiešanas mehānismi

Metināšanai ar spiedienu ir daudz citu paveidu Tā plastisku mīkstu metālu (Al Cu) savienojumus var iegūt bez jebkādas karsēšanas - aukstā metināšana

Materiālu spiedapstrāde

Materiāla spiedienapstrāde ir materiāla formas maiņa izmainot tā apjomu Spiedienapstrāde pamatojas uz materiāla plastiskumu - spēju ārējo spēku ietekmē mainīt formu bez sagrūšanas un iegūto formu saglabāt Spiedienapstrādei pakļauj metālus polimerus uc materiālus Plastiskuma palielināšanai materiālus pirms deformācijas var sakarsētrsquo

Galvenie spiedienapstrādes veidi ir velmēšana presēšana vilkšana kalšana tilpumštancēšana lokšņu štancēšana uc

Velmēšana - ir visizplatītākais metālu spiedienapstrādes veids Ar tās palīdzību iegūst dažāda veida stieņus profilus loksnes caurules uc

Velmēšanas procesā sagataves deformē spraugā starp diviem pretējos virzienos rotējošiem veltņiem ko sauc par velmjiem Velmji vienlaikus deformē sagatavi un virza to uz priekšu Lai noritētu velmēšanas process berzes koeficientam jābūt lielākam par satveres leņķa ( tangensu Velmējot tēraudu gludos velmjos leņķa ( vērtība ir 1524(

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900(C)

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšanad) placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana

Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās

Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu izgatavošanai

Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus

2) augsta precizitāte

3) augsta darba ražība

4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala

a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru

b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas formas izstrādājumu

Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances

Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis ( = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem

b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums

Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312(

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients

d

D

k

=

nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s

Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrāde ar griešanu

Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200(C tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400(C kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700(C kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000(C un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes

2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes

3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes

4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes

Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

PAGE

1

Materiālu apstrādes veidi

_1294317104unknown

_1294384813unknown

518att Izvilkšanas shēma

519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

511att Velmēšanas shēma

512att Velmēšanas kalibrs

Laboratorijas darbs Nr 5

Materiālu apstrādes veidi

Liešana Liešanas procesa būtība ir šāda šķidru materiālu (metālu stiklu polimeru porcelāna masu

uc) ielej veidnē kuras konfigurācija un izmēri atbilst iegūstamā lējuma konfigurācijai un izmēriem Pēc materiāla sacietēšanas to izņem no veidnes

Liešanas tehnoloģiskais process sastāv no vairākām operācijām veidnes izgatavošana serdeņu izgatavošana materiāla kausēšana veidnes pieliešana lējuma izņemšana un tīrīšana

Lējums var būt sagatave tālākai mehāniskai apstrādei ar skaidas noņemšanu Veidnes var būt vienreizējas un pastāvīgas Pastāvīgās veidnēs iegūs līdz simtiem tūkstošu lējumu

Liešana veidzemē Veidnes izgatavošanai izmanto veidzemi kas sastāv no ugunsizturīgiem materiāliem (kvarca

smiltis) saistvielas (ugunsizturīgie māli) ūdens un speciālām piedevām (sulfīda sārms mazuts pernica uc) Veidzemei jābūt ugunsizturīgai stiprai plastiskai gāzes caurlaidīgai saspiežamai un izsitamai Šīs īpašības ir atkarīgas no izejmateriālu rakstura sastāva noblietēšanas pakāpes veidošanas procesā

Veidnes izgatavošanai veidzemē nepieciešami veiduļi palīgierīces (serdeņkaste ielietņu sistēmas veiduļi veidkaste) un veidošanas instrumenti (bliete lancete lineāls uc)

Veiduli izmanto veidnes radīšanai veidzemē To izgatavo no koka metāla vai plastmasas Atkarībā no lējuma sarežģītības veiduļi var būt nedalīti vai sastāvēt no vairākām daļām Veiduļu skaitu nosaka tā izņemšanas iespējas no veidnes to nesagraujot Lai iegūtu gludu veidnes virsmu un novērstu koka veiduļu piesūkšanos ar mitrumu veiduļa darba virsmu krāso

Veiduļa izmēri un konfigurācija atšķiras no gatavā lējuma ar 1) ar sarukuma uzlaidi ti tos izgatavo lielākus par sarukuma tiesu (vidēji 1 čugunam -

veiduli krāso melnā krāsā 2 tēraudam un 15 krāsainiem metāliem - veiduļi dzeltenā krāsā) 2) ar uzlaidi tajās vietās kuras paredzētas mehāniskai apstrādei 3) ar veiduļu izciļņiem - serdeņzīmēm tās krāso melnā krasā 4) ar liešanas slīpumiem kurus izveido ar vertikālajām virsmām attiecībā pret dalīšanas

plakni (koka veiduļiem 1hellip3deg metāla veiduļiem 05hellip2deg) lai atvieglotu veiduļu izņemšanu no veidnes

51att Veiduļa izgatavošanas process a)detaļas rasējums b) veiduļa rasējums ar uzlaidēm

mehāniskai apstrādei un liešanas slīpumiem c) gatavs veidulis ar serdeņzīmēm

Materiālu apstrādes veidi 1

Laboratorijas darbs Nr 5

Materiālu apstrādes veidi

Liešana

Liešanas procesa būtība ir šāda šķidru materiālu (metālu stiklu polimeru porcelāna masu uc) ielej veidnē kuras konfigurācija un izmēri atbilst iegūstamā lējuma konfigurācijai un izmēriem Pēc materiāla sacietēšanas to izņem no veidnes

Liešanas tehnoloģiskais process sastāv no vairākām operācijām

middot veidnes izgatavošana

middot serdeņu izgatavošana

middot materiāla kausēšana

middot veidnes pieliešana

middot lējuma izņemšana un tīrīšana

Lējums var būt sagatave tālākai mehāniskai apstrādei ar skaidas noņemšanu Veidnes var būt vienreizējas un pastāvīgas Pastāvīgās veidnēs iegūs līdz simtiem tūkstošu lējumu

Liešana veidzemē

Veidnes izgatavošanai izmanto veidzemi kas sastāv no ugunsizturīgiem materiāliem (kvarca smiltis) saistvielas (ugunsizturīgie māli) ūdens un speciālām piedevām (sulfīda sārms mazuts pernica uc) Veidzemei jābūt ugunsizturīgai stiprai plastiskai gāzes caurlaidīgai saspiežamai un izsitamai Šīs īpašības ir atkarīgas no izejmateriālu rakstura sastāva noblietēšanas pakāpes veidošanas procesā

Veidnes izgatavošanai veidzemē nepieciešami veiduļi palīgierīces (serdeņkaste ielietņu sistēmas veiduļi veidkaste) un veidošanas instrumenti (bliete lancete lineāls uc)

Veiduli izmanto veidnes radīšanai veidzemē To izgatavo no koka metāla vai plastmasas Atkarībā no lējuma sarežģītības veiduļi var būt nedalīti vai sastāvēt no vairākām daļām Veiduļu skaitu nosaka tā izņemšanas iespējas no veidnes to nesagraujot Lai iegūtu gludu veidnes virsmu un novērstu koka veiduļu piesūkšanos ar mitrumu veiduļa darba virsmu krāso

Veiduļa izmēri un konfigurācija atšķiras no gatavā lējuma ar

1) ar sarukuma uzlaidi ti tos izgatavo lielākus par sarukuma tiesu (vidēji 1 čugunam - veiduli krāso melnā krāsā 2 tēraudam un 15 krāsainiem metāliem - veiduļi dzeltenā krāsā)

2) ar uzlaidi tajās vietās kuras paredzētas mehāniskai apstrādei

3) ar veiduļu izciļņiem - serdeņzīmēm tās krāso melnā krasā

4) ar liešanas slīpumiem kurus izveido ar vertikālajām virsmām attiecībā pret dalīšanas plakni (koka veiduļiem 1hellip3( metāla veiduļiem 05hellip2() lai atvieglotu veiduļu izņemšanu no veidnes

51att Veiduļa izgatavošanas process a)detaļas rasējums b) veiduļa rasējums ar uzlaidēm mehāniskai apstrādei un liešanas slīpumiem c) gatavs veidulis ar serdeņzīmēm

52att Serdeņkaste

Lējuma iekšējās konfigurācijas iegūšanai (lējums ar dobu vidu) lieto ieliktņus ko sauc par serdeņiem Serdeņu izgatavošanai no serdeņzemes izmanto serdeņkasti To izgatavo no tiem pašiem materiāliem ko lieto veiduļiem Serdeņzemei izvirza tās pašas prasības kā veidzemei tikai paaugstinātas jo serdeņi atrodas smagākos darba apstākļos Serdeņiem ir jābūt ar augstāku stiprību gāzu caurlaidību saspiežamību izsitamību Serdeņzemei tāpēc pievieno piedevas - zāģu skaidas parafīna graudiņus un citas organiskas vielas kas serdeņu žāvēšanas procesā (180hellip350(C) izdeg rada porainību uzlabo gāzu caurlaidību un saspiežamību Veidnes izgatavošanas process strādājot ar rokām sastāv no sekojošām operācijām ielietņu sistēmas ievietošana veidzemes noblīvēšana ap veiduli veiduļu izņemšana serdeņa ievietošana veidnē un veidnes salikšana Šķidrā materiāla ievadīšanai veidnē kalpo kanālu kopa ko sauc par ielietņu sistēmu Tā sastāv no ielietņu bļodiņas stāvvada sārņu uztvērēja un barotājkanāliem

53att Veidnes izgatavošanas tehnoloģiskais process

Salikto veidni pielej ar nepārtrauktu šķidrā materiāla strūklu raugoties lai veidnē neiekļūtu sārņi oksīdi un citi piemaisījumi Pēc materiāla sacietēšanas veidni izjauc izņem lējumu kopā ar ielietņu sistēmu un pielietņiem Lējumu atdala no liekiem veidojumiem ielietņu sistēmas un izņem serdeni Gatavo lējumu pakļauj tehniskai kontrolei Lējumu ieguve veidzemē ir darbietilpīga tiem piemīt zema izmēru precizitāte un virsmas gludums Sēriju un masveida ražošanā lieto speciālos liešanas veidus

1) liešana vienu reizi izmantojamās veidnēs - izkausējamo veiduļu veidnēs gazificējamo veiduļu veidnēs

2) liešana pastāvīgās veidnēs- liešana kokilēs centrbēdzes liešana spiedliešana

Liešana izkausējamu veiduļu veidnēs

To izmanto precīzu sarežģītas formas plānsienu lējumu (uzgriežņi atslēgas sviras rokturi uc) ieguvei no mehāniski grūti apstrādājamiem sakausējumiem Lējumu izkausējamos veiduļus iegūst no stearīna parafīna vai citiem viegli kūstošiem sakausējumiem materiālu ielejot vai iepresējot no tērauda svina ģipša vai gumijas izgatavotā veidnē vai presformā Atsevišķus veiduļus piestiprina no tā paša materiāla izgatavotam stāvkanālam un iegūst veiduļbloku Izgatavoto veiduļbloku pārklāj ar ugunsizturīgu šķidru keramisku materiālu kas ķīmiski sacietējot veido cietu apvalku Pārklāšanu izdara veiduļbloku ieremdējot iepriekš sagatavotā keramiskās suspensijas vannā kas sastāv no smalka kvarca smilšu (maršalīta) pulvera (70) un hidrolizēta etilsilikāta (54 a att) Šāds sastāvs nodrošina precīzu veiduļu kopiju un gludu lējuma virsmu

54att Liešana izkausējamo veiduļu veidnēs

Pēc iegremdēšanas suspensijas veiduļbloku apber ar sausām smiltīm (1hellip2mm) un žāvē gaisā 4hellip6 stundas Pārklāšanas operāciju atkārto vairākas reizes līdz iegūst 4hellip5mm biezu apvalku kas nodrošina nepieciešamo veidnes stiprību

Lai keramisko apvalku atbrīvotu no veiduļiem tā sastāvu izkausē (54 b att) Gatavās keramiskās veidnes ievieto metāliskā kastē un apber ar kvarca smiltīm Veidnes kopā ar kasti pirms metāla ieliešanas 2 stundas karsē 900(C temperatūrā Šajā laikā izdeg veiduļmateriāla paliekas uzlabojas gāzu caurlaidība un palielinās veidnes stiprība

Veidni pielej negaidot tas atdzišanu Minētā paņēmiena priekšrocības

1) augsta izmēru un formas precizitate

2) iespējams iegūt sarežģītus plānsienu lējumus no grūti kūstošiem materiāliem

3) nav nepieciešami serdeņi

Paņēmiens neļauj iegūt liela izmēra un svara lējumus kā arī ir dārgs un darbietilpīgs process

Liešana apvalka veidnēs

To izmanto krāsaino un melno metālu sarežģītas formas (kronšteini kloķvārpstas vāki uc) lējumu ieguvē

Apvalka veidnes izgatavo no kvarca smilšu un saistvielas (6hellip7) - termoreaktīva fenolformaldehīda (bakelīta) sveķu maisījuma No čuguna vai tērauda izgatavoto veiduļplati sakarsē līdz 200hellip300(C noziež ar atdalošo silikona šķīdumu un nostiprina uz pagriežama konteinera kur atrodas sauss veidnes materiāla maisījums (55 a att)

55att Apvalku veidņu izgatavošanas process

Uz sakarsētās veiduļplates maisījuma termoreaktīvie sveķi kūst un 15hellip25 sekunžu laikā izveidojas 6hellip7mm biezs mīksts apvalks Pagriežot konteineru atpakaļ nepielipušais maisījums nobirst no veiduļplates Tālāk veiduļplati ar visu apvalku karsē 240hellip260( C temperatūrā līdz apvalks sacietē un iegūst tumši brūnu krāsu Apvalku no veiduļplates noņem speciāli bīdītāji Analoģiski izgatavo veidnes otru pusi kā arī serdeņus

Abas apvalka veidnes salīmē vai sastiprina mehāniski ievieto kastē un apber ar čuguna skrotīm vai rupjām kvarca smiltīm To uzdevums ir radīt pretspidienu ielietam metālam

Apvalka veidņu priekšrocības

1) ievērojami (8hellip10x) samazinās smilšu patēriņš

2) augsta veidnes kvalitāte stiprība gāzes caurlaidība saspiežamība izmēru precizitāte

3) virsmas gludums

Paņēmiena trūkumi - dārga saistviela un ar to saistītie ekoloģiskie aspekti Nepieciešams stingri ievērot darba aizsardzības un vides aizsardzības prasības

56att a) vienkārša kokile b) salikta kokile ar smilšu serdeni

Liešana gazificējamo veiduļu veidnēs

Veiduļmateriāls tiek izmantots tāds kas saskarē ar veidnē ielieto metālu pariet gāzveida stāvoklī un izplūst cauri veidnes sienām Lējuma veiduli izgatavo no putuplasta pielīmē tāda paša materiāla ielietņa stāvkanālam un ieformē veidzemi veidnē Liešanas procesā veidnis pāriet gāzveidīgā stāvoklī Lējuma kvalitāte atkarīga no veiduļa formas un izmēru precizitātes savukārt materiālam jānodrošina pilnīga gāzes izplūde

Liešana kokilēs

Liešanai kokilēs izmanto vienkāršu un vidējas srežģītības lējumu izgatavošanai no melniem un krāsainiem metāliem Kokiles izgatavo no tērauda vai čuguna Kokiļu noturība lejot alumīnija sakausējumus sasniedz 50000 lējumu Vienkāršas formas serdeņus izgatavo no metāla parasti tērauda ievērojot liešanas slīpumus bet sarežģītus no serdeņzemes Lai pagarinātu kokiles darba mūžu samazinātu spriegumus lējumā kokiles pirms materiāla ieliešanas uzkarsē

57att Centrbēdzes liešanas veidne ar horizontālu rotācijas asi

58att Spiedliešanas shēma virzuļmašīnā ar aukstu presēšanas kameru

Metināšana

Metināšana ir visplašāk lietotais paņēmiens metālu plastmasu savienošanai Lai panāktu metināta savienojuma rašanos jāsatuvina metināmās detaļas līdz sāk darboties starpatomu pievilkšanās spēki un jāpieliek papildus enerģija virsmas atomu aktivizēšanai Šo uzdevumu var veikt divējādi

1) apkausē metināmās virsmas un spraugu starp tām aizpilda ar citu (pēc iespējas līdzīgu pamatmateriālam) ts piedevu materiālu

2) metināmās detaļas kopīgi deformē līdz noteiktai pakāpei satuvinot atomu režģus- metināšana ar spiedienu

Metinot pēc pirmā principa karsēšanai un kausēšanai izmanto ļoti dažādus siltuma avotus un enerģijas veidus ķīmisko (gāzes degšanas siltumu) elektrību saules lāzeru plazmu utt Mūsdienās populārākais veids ir elektriskā loka izmantošana Loka izlādē rodas zemas temperatūras jonu plūsma Atkarībā no elektrodu materiāla un ķēdē plūstošās strāvas stipruma temperatūra lokā var pārsniegt pat 6000(C Senākais no loka izmantošanas veidiem kurš savu nozīmi nav zaudējis arī mūsdienās ir bdquorokas loka metināšanardquo (59 att) Biežāk lieto kūstošus elektrodus kur elektrodu materiāls kalpo arī kā piedeva Daudz retāk lieto nekūstošus (volfrāma grafīta) elektrodus

59att Elektroloka metināšanas veidi

bdquoRokas loka metināšanārdquo izmantotie elektrodi sastāv no metāla elektroda stienīša garumā līdz 50cm kurš pārklāts ar segumu loka stabilizēšanai un izkausētā metāla aizsargāšanai no gaisa iedarbības Šis metināšanas veids nav sevišķi ražīgs

Ievērojami ražīgāka jau ir automātiskā (garu taisnu šuvju iegūšanai) un pusautomātiskā (sarežģītas konfigurācijas šuvēm) metināšana zem kušņu kārtas (59 b att) No spoles nepārklātu stiepuli mehanizēti pievada metināšanas vietai kuru pārklāj birstošu kušņu kārta Daļa no tiem izkūst veidojot sārņu garozu Rezultātā loka degšana notiek pilnīgi slēgtā telpā

Mūsdienīgākais metināšanas veids ir metināšana aizsarggāzēs (59 c att) Atmosfēras gāzes no loka atspiež vai nu inertā vai kāda aktīva gāze (dažreiz gāzu sajaukums) No inertām gāzēm (aktīvu metālu metināšanai) visbiežāk lieto argonu retāk hēliju No aktīvajām - CO (parasti tēraudu savienošanai) Darba ražība šajā metināšanas veidā ir liela iespējams novērot šuves veidošanos kas iepriekšējos gadījumos sārņu dēļ ir apgrūtinoša

Metināšanai ar kausēšanu šodien lieto vēl daudzus citus veidus izmantojot lāzeru elektronstaru saules enerģiju (helio) uc

Savienojuma iegūšanai kopīgi deformējot metināmās detaļas klasiskākais paņēmiens ir kontaktmetināšana Tās daudzveidība ir samērā liela Populārākie veidi sadurmetināšana - detaļu savienošanai pa visu virsmu metinot stieņus caurules utt sametinot galus (510 a att) punktmetināšana (510 b att) reljefa šuvju metināšana iegūstot savienojumus atsevišķos punktos (510 c att) šuvju ndash rullīšu metināšana (510 d att)

510att Kontaktmetināšanas veidi

Lai deformējot metālu novērstu uzkaldes rašanos to uzkarsē laižot cauri strāvu (pat pakausē) un pēc tam deformē

Izdalītais siltuma daudzums

Rt

I

Q

2

=

kur

I - strāvas stiprums (A)

R - kopējā pretestība ķēdē (Ω)

t - strāvas plūšanas laiks (s)

Parasti karsēšanai izmanto maiņstrāvu un tās lielumu maina iestādot attiecīgu transformācijas koeficientu Galveno rdquoRrdquo daļu visbiežāk sastāda metināmo pašu detaļu pretestība rdquotrdquo regulēšanai izmanto dažādu konstrukciju laika relejus Detaļu iestiprināšanai un saspiešanai kalpo saspiešanas mehānismi

Metināšanai ar spiedienu ir daudz citu paveidu Tā plastisku mīkstu metālu (Al Cu) savienojumus var iegūt bez jebkādas karsēšanas - aukstā metināšana

Materiālu spiedapstrāde

Materiāla spiedienapstrāde ir materiāla formas maiņa izmainot tā apjomu Spiedienapstrāde pamatojas uz materiāla plastiskumu - spēju ārējo spēku ietekmē mainīt formu bez sagrūšanas un iegūto formu saglabāt Spiedienapstrādei pakļauj metālus polimerus uc materiālus Plastiskuma palielināšanai materiālus pirms deformācijas var sakarsētrsquo

Galvenie spiedienapstrādes veidi ir velmēšana presēšana vilkšana kalšana tilpumštancēšana lokšņu štancēšana uc

Velmēšana - ir visizplatītākais metālu spiedienapstrādes veids Ar tās palīdzību iegūst dažāda veida stieņus profilus loksnes caurules uc

Velmēšanas procesā sagataves deformē spraugā starp diviem pretējos virzienos rotējošiem veltņiem ko sauc par velmjiem Velmji vienlaikus deformē sagatavi un virza to uz priekšu Lai noritētu velmēšanas process berzes koeficientam jābūt lielākam par satveres leņķa ( tangensu Velmējot tēraudu gludos velmjos leņķa ( vērtība ir 1524(

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900(C)

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšanad) placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana

Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās

Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu izgatavošanai

Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus

2) augsta precizitāte

3) augsta darba ražība

4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala

a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru

b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas formas izstrādājumu

Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances

Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis ( = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem

b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums

Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312(

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients

d

D

k

=

nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s

Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrāde ar griešanu

Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200(C tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400(C kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700(C kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000(C un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes

2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes

3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes

4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes

Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

PAGE

1

Materiālu apstrādes veidi

_1294317104unknown

_1294384813unknown

518att Izvilkšanas shēma

519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

511att Velmēšanas shēma

512att Velmēšanas kalibrs

52att Serdeņkaste

Lējuma iekšējās konfigurācijas iegūšanai (lējums ar dobu vidu) lieto ieliktņus ko sauc par serdeņiem Serdeņu izgatavošanai no serdeņzemes izmanto serdeņkasti To izgatavo no tiem pašiem materiāliem ko lieto veiduļiem Serdeņzemei izvirza tās pašas prasības kā veidzemei tikai paaugstinātas jo serdeņi atrodas smagākos darba apstākļos Serdeņiem ir jābūt ar augstāku stiprību gāzu caurlaidību saspiežamību izsitamību Serdeņzemei tāpēc pievieno piedevas - zāģu skaidas parafīna graudiņus un citas organiskas vielas kas serdeņu žāvēšanas procesā (180hellip350degC) izdeg rada porainību uzlabo gāzu caurlaidību un saspiežamību Veidnes izgatavošanas process strādājot ar rokām sastāv no sekojošām operācijām ielietņu sistēmas ievietošana veidzemes noblīvēšana ap veiduli veiduļu izņemšana serdeņa ievietošana veidnē un veidnes salikšana Šķidrā materiāla ievadīšanai veidnē kalpo kanālu kopa ko sauc par ielietņu sistēmu Tā sastāv no ielietņu bļodiņas stāvvada sārņu uztvērēja un barotājkanāliem

53att Veidnes izgatavošanas tehnoloģiskais process

Salikto veidni pielej ar nepārtrauktu šķidrā materiāla strūklu raugoties lai veidnē neiekļūtu sārņi oksīdi un citi piemaisījumi Pēc materiāla sacietēšanas veidni izjauc izņem lējumu kopā ar ielietņu sistēmu un pielietņiem Lējumu atdala no liekiem veidojumiem ielietņu sistēmas un izņem serdeni Gatavo lējumu pakļauj tehniskai kontrolei Lējumu ieguve veidzemē ir darbietilpīga tiem piemīt zema izmēru precizitāte un virsmas gludums Sēriju un masveida ražošanā lieto speciālos liešanas veidus

1) liešana vienu reizi izmantojamās veidnēs - izkausējamo veiduļu veidnēs gazificējamo veiduļu veidnēs

2) liešana pastāvīgās veidnēs- liešana kokilēs centrbēdzes liešana spiedliešana Liešana izkausējamu veiduļu veidnēs To izmanto precīzu sarežģītas formas plānsienu lējumu (uzgriežņi atslēgas sviras rokturi

uc) ieguvei no mehāniski grūti apstrādājamiem sakausējumiem Lējumu izkausējamos veiduļus iegūst no stearīna parafīna vai citiem viegli kūstošiem sakausējumiem materiālu ielejot vai iepresējot no tērauda svina ģipša vai gumijas izgatavotā veidnē vai presformā Atsevišķus veiduļus piestiprina no tā paša materiāla izgatavotam stāvkanālam un iegūst veiduļbloku Izgatavoto

Materiālu apstrādes veidi 2

veiduļbloku pārklāj ar ugunsizturīgu šķidru keramisku materiālu kas ķīmiski sacietējot veido cietu apvalku Pārklāšanu izdara veiduļbloku ieremdējot iepriekš sagatavotā keramiskās suspensijas vannā kas sastāv no smalka kvarca smilšu (maršalīta) pulvera (70) un hidrolizēta etilsilikāta (54 a att) Šāds sastāvs nodrošina precīzu veiduļu kopiju un gludu lējuma virsmu

54att Liešana izkausējamo veiduļu veidnēs

Pēc iegremdēšanas suspensijas veiduļbloku apber ar sausām smiltīm (1hellip2mm) un žāvē gaisā 4hellip6 stundas Pārklāšanas operāciju atkārto vairākas reizes līdz iegūst 4hellip5mm biezu apvalku kas nodrošina nepieciešamo veidnes stiprību

Lai keramisko apvalku atbrīvotu no veiduļiem tā sastāvu izkausē (54 b att) Gatavās keramiskās veidnes ievieto metāliskā kastē un apber ar kvarca smiltīm Veidnes kopā ar kasti pirms metāla ieliešanas 2 stundas karsē 900degC temperatūrā Šajā laikā izdeg veiduļmateriāla paliekas uzlabojas gāzu caurlaidība un palielinās veidnes stiprība

Veidni pielej negaidot tas atdzišanu Minētā paņēmiena priekšrocības 1) augsta izmēru un formas precizitate 2) iespējams iegūt sarežģītus plānsienu lējumus no grūti kūstošiem materiāliem 3) nav nepieciešami serdeņi

Paņēmiens neļauj iegūt liela izmēra un svara lējumus kā arī ir dārgs un darbietilpīgs process Liešana apvalka veidnēs To izmanto krāsaino un melno metālu sarežģītas formas (kronšteini kloķvārpstas vāki uc)

lējumu ieguvē Apvalka veidnes izgatavo no kvarca smilšu un saistvielas (6hellip7) - termoreaktīva

fenolformaldehīda (bakelīta) sveķu maisījuma No čuguna vai tērauda izgatavoto veiduļplati sakarsē līdz 200hellip300degC noziež ar atdalošo silikona šķīdumu un nostiprina uz pagriežama konteinera kur atrodas sauss veidnes materiāla maisījums (55 a att)

55att Apvalku veidņu izgatavošanas process

Uz sakarsētās veiduļplates maisījuma termoreaktīvie sveķi kūst un 15hellip25 sekunžu laikā izveidojas 6hellip7mm biezs mīksts apvalks Pagriežot konteineru atpakaļ nepielipušais maisījums nobirst no veiduļplates Tālāk veiduļplati ar visu apvalku karsē 240hellip260deg C temperatūrā līdz apvalks sacietē un iegūst tumši brūnu krāsu Apvalku no veiduļplates noņem speciāli bīdītāji Analoģiski izgatavo veidnes otru pusi kā arī serdeņus

Materiālu apstrādes veidi 3

Abas apvalka veidnes salīmē vai sastiprina mehāniski ievieto kastē un apber ar čuguna skrotīm vai rupjām kvarca smiltīm To uzdevums ir radīt pretspidienu ielietam metālam

Apvalka veidņu priekšrocības 1) ievērojami (8hellip10x) samazinās smilšu patēriņš 2) augsta veidnes kvalitāte stiprība gāzes caurlaidība saspiežamība izmēru precizitāte 3) virsmas gludums Paņēmiena trūkumi - dārga saistviela un ar to saistītie ekoloģiskie aspekti Nepieciešams

stingri ievērot darba aizsardzības un vides aizsardzības prasības

56att a) vienkārša kokile b) salikta kokile ar smilšu serdeni

Liešana gazificējamo veiduļu veidnēs Veiduļmateriāls tiek izmantots tāds kas saskarē ar veidnē ielieto metālu pariet gāzveida

stāvoklī un izplūst cauri veidnes sienām Lējuma veiduli izgatavo no putuplasta pielīmē tāda paša materiāla ielietņa stāvkanālam un ieformē veidzemi veidnē Liešanas procesā veidnis pāriet gāzveidīgā stāvoklī Lējuma kvalitāte atkarīga no veiduļa formas un izmēru precizitātes savukārt materiālam jānodrošina pilnīga gāzes izplūde

Liešana kokilēs Liešanai kokilēs izmanto vienkāršu un vidējas srežģītības lējumu izgatavošanai no melniem

un krāsainiem metāliem Kokiles izgatavo no tērauda vai čuguna Kokiļu noturība lejot alumīnija sakausējumus sasniedz 50000 lējumu Vienkāršas formas serdeņus izgatavo no metāla parasti tērauda ievērojot liešanas slīpumus bet sarežģītus no serdeņzemes Lai pagarinātu kokiles darba mūžu samazinātu spriegumus lējumā kokiles pirms materiāla ieliešanas uzkarsē

57att Centrbēdzes liešanas veidne ar horizontālu rotācijas asi

Materiālu apstrādes veidi 4

58att Spiedliešanas shēma virzuļmašīnā ar aukstu presēšanas kameru

Metināšana Metināšana ir visplašāk lietotais paņēmiens metālu plastmasu savienošanai Lai panāktu

metināta savienojuma rašanos jāsatuvina metināmās detaļas līdz sāk darboties starpatomu pievilkšanās spēki un jāpieliek papildus enerģija virsmas atomu aktivizēšanai Šo uzdevumu var veikt divējādi

1) apkausē metināmās virsmas un spraugu starp tām aizpilda ar citu (pēc iespējas līdzīgu pamatmateriālam) ts piedevu materiālu

2) metināmās detaļas kopīgi deformē līdz noteiktai pakāpei satuvinot atomu režģus- metināšana ar spiedienu

Metinot pēc pirmā principa karsēšanai un kausēšanai izmanto ļoti dažādus siltuma avotus un enerģijas veidus ķīmisko (gāzes degšanas siltumu) elektrību saules lāzeru plazmu utt Mūsdienās populārākais veids ir elektriskā loka izmantošana Loka izlādē rodas zemas temperatūras jonu plūsma Atkarībā no elektrodu materiāla un ķēdē plūstošās strāvas stipruma temperatūra lokā var pārsniegt pat 6000degC Senākais no loka izmantošanas veidiem kurš savu nozīmi nav zaudējis arī mūsdienās ir bdquorokas loka metināšanardquo (59 att) Biežāk lieto kūstošus elektrodus kur elektrodu materiāls kalpo arī kā piedeva Daudz retāk lieto nekūstošus (volfrāma grafīta) elektrodus

59att Elektroloka metināšanas veidi

bdquoRokas loka metināšanārdquo izmantotie elektrodi sastāv no metāla elektroda stienīša garumā līdz 50cm kurš pārklāts ar segumu loka stabilizēšanai un izkausētā metāla aizsargāšanai no gaisa iedarbības Šis metināšanas veids nav sevišķi ražīgs

Ievērojami ražīgāka jau ir automātiskā (garu taisnu šuvju iegūšanai) un pusautomātiskā (sarežģītas konfigurācijas šuvēm) metināšana zem kušņu kārtas (59 b att) No spoles nepārklātu stiepuli mehanizēti pievada metināšanas vietai kuru pārklāj birstošu kušņu kārta Daļa no tiem izkūst veidojot sārņu garozu Rezultātā loka degšana notiek pilnīgi slēgtā telpā

Mūsdienīgākais metināšanas veids ir metināšana aizsarggāzēs (59 c att) Atmosfēras gāzes no loka atspiež vai nu inertā vai kāda aktīva gāze (dažreiz gāzu sajaukums) No inertām

Materiālu apstrādes veidi 5

gāzēm (aktīvu metālu metināšanai) visbiežāk lieto argonu retāk hēliju No aktīvajām - CO (parasti tēraudu savienošanai) Darba ražība šajā metināšanas veidā ir liela iespējams novērot šuves veidošanos kas iepriekšējos gadījumos sārņu dēļ ir apgrūtinoša

Metināšanai ar kausēšanu šodien lieto vēl daudzus citus veidus izmantojot lāzeru elektronstaru saules enerģiju (helio) uc

Savienojuma iegūšanai kopīgi deformējot metināmās detaļas klasiskākais paņēmiens ir kontaktmetināšana Tās daudzveidība ir samērā liela Populārākie veidi sadurmetināšana - detaļu savienošanai pa visu virsmu metinot stieņus caurules utt sametinot galus (510 a att) punktmetināšana (510 b att) reljefa šuvju metināšana iegūstot savienojumus atsevišķos punktos (510 c att) šuvju ndash rullīšu metināšana (510 d att)

510att Kontaktmetināšanas veidi

Lai deformējot metālu novērstu uzkaldes rašanos to uzkarsē laižot cauri strāvu (pat pakausē) un pēc tam deformē

Izdalītais siltuma daudzums RtIQ 2=

kur I - strāvas stiprums (A) R - kopējā pretestība ķēdē (Ω) t - strāvas plūšanas laiks (s) Parasti karsēšanai izmanto maiņstrāvu un tās lielumu maina iestādot attiecīgu

transformācijas koeficientu Galveno rdquoRrdquo daļu visbiežāk sastāda metināmo pašu detaļu pretestība rdquotrdquo regulēšanai izmanto dažādu konstrukciju laika relejus Detaļu iestiprināšanai un saspiešanai kalpo saspiešanas mehānismi

Metināšanai ar spiedienu ir daudz citu paveidu Tā plastisku mīkstu metālu (Al Cu) savienojumus var iegūt bez jebkādas karsēšanas - aukstā metināšana

Materiālu spiedapstrāde Materiāla spiedienapstrāde ir materiāla formas maiņa izmainot tā apjomu Spiedienapstrāde

pamatojas uz materiāla plastiskumu - spēju ārējo spēku ietekmē mainīt formu bez sagrūšanas un iegūto formu saglabāt Spiedienapstrādei pakļauj metālus polimerus uc materiālus Plastiskuma palielināšanai materiālus pirms deformācijas var sakarsētrsquo

Galvenie spiedienapstrādes veidi ir velmēšana presēšana vilkšana kalšana tilpumštancēšana lokšņu štancēšana uc

Velmēšana - ir visizplatītākais metālu spiedienapstrādes veids Ar tās palīdzību iegūst dažāda veida stieņus profilus loksnes caurules uc

Velmēšanas procesā sagataves deformē spraugā starp diviem pretējos virzienos rotējošiem veltņiem ko sauc par velmjiem Velmji vienlaikus deformē sagatavi un virza to uz priekšu Lai noritētu velmēšanas process berzes koeficientam jābūt lielākam par satveres leņķa α tangensu Velmējot tēraudu gludos velmjos leņķa α vērtība ir 1524deg

Materiālu apstrādes veidi 6

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

511att Velmēšanas shēma 512att Velmēšanas kalibrs

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900degC)

Materiālu apstrādes veidi 7

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšana d)

placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās

tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu

izgatavošanai Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un

materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Materiālu apstrādes veidi 8

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus 2) augsta precizitāte 3) augsta darba ražība 4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas

formas izstrādājumu Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis α = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu

pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312deg

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un

ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients dDk = nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai

starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides

operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrādes veidi 9

518att Izvilkšanas shēma 519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

Materiālu apstrāde ar griešanu Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur

izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200degC tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400degC kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700degC kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000degC un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk

Materiālu apstrādes veidi 10

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

veiduļbloku pārklāj ar ugunsizturīgu šķidru keramisku materiālu kas ķīmiski sacietējot veido cietu apvalku Pārklāšanu izdara veiduļbloku ieremdējot iepriekš sagatavotā keramiskās suspensijas vannā kas sastāv no smalka kvarca smilšu (maršalīta) pulvera (70) un hidrolizēta etilsilikāta (54 a att) Šāds sastāvs nodrošina precīzu veiduļu kopiju un gludu lējuma virsmu

54att Liešana izkausējamo veiduļu veidnēs

Pēc iegremdēšanas suspensijas veiduļbloku apber ar sausām smiltīm (1hellip2mm) un žāvē gaisā 4hellip6 stundas Pārklāšanas operāciju atkārto vairākas reizes līdz iegūst 4hellip5mm biezu apvalku kas nodrošina nepieciešamo veidnes stiprību

Lai keramisko apvalku atbrīvotu no veiduļiem tā sastāvu izkausē (54 b att) Gatavās keramiskās veidnes ievieto metāliskā kastē un apber ar kvarca smiltīm Veidnes kopā ar kasti pirms metāla ieliešanas 2 stundas karsē 900degC temperatūrā Šajā laikā izdeg veiduļmateriāla paliekas uzlabojas gāzu caurlaidība un palielinās veidnes stiprība

Veidni pielej negaidot tas atdzišanu Minētā paņēmiena priekšrocības 1) augsta izmēru un formas precizitate 2) iespējams iegūt sarežģītus plānsienu lējumus no grūti kūstošiem materiāliem 3) nav nepieciešami serdeņi

Paņēmiens neļauj iegūt liela izmēra un svara lējumus kā arī ir dārgs un darbietilpīgs process Liešana apvalka veidnēs To izmanto krāsaino un melno metālu sarežģītas formas (kronšteini kloķvārpstas vāki uc)

lējumu ieguvē Apvalka veidnes izgatavo no kvarca smilšu un saistvielas (6hellip7) - termoreaktīva

fenolformaldehīda (bakelīta) sveķu maisījuma No čuguna vai tērauda izgatavoto veiduļplati sakarsē līdz 200hellip300degC noziež ar atdalošo silikona šķīdumu un nostiprina uz pagriežama konteinera kur atrodas sauss veidnes materiāla maisījums (55 a att)

55att Apvalku veidņu izgatavošanas process

Uz sakarsētās veiduļplates maisījuma termoreaktīvie sveķi kūst un 15hellip25 sekunžu laikā izveidojas 6hellip7mm biezs mīksts apvalks Pagriežot konteineru atpakaļ nepielipušais maisījums nobirst no veiduļplates Tālāk veiduļplati ar visu apvalku karsē 240hellip260deg C temperatūrā līdz apvalks sacietē un iegūst tumši brūnu krāsu Apvalku no veiduļplates noņem speciāli bīdītāji Analoģiski izgatavo veidnes otru pusi kā arī serdeņus

Materiālu apstrādes veidi 3

Abas apvalka veidnes salīmē vai sastiprina mehāniski ievieto kastē un apber ar čuguna skrotīm vai rupjām kvarca smiltīm To uzdevums ir radīt pretspidienu ielietam metālam

Apvalka veidņu priekšrocības 1) ievērojami (8hellip10x) samazinās smilšu patēriņš 2) augsta veidnes kvalitāte stiprība gāzes caurlaidība saspiežamība izmēru precizitāte 3) virsmas gludums Paņēmiena trūkumi - dārga saistviela un ar to saistītie ekoloģiskie aspekti Nepieciešams

stingri ievērot darba aizsardzības un vides aizsardzības prasības

56att a) vienkārša kokile b) salikta kokile ar smilšu serdeni

Liešana gazificējamo veiduļu veidnēs Veiduļmateriāls tiek izmantots tāds kas saskarē ar veidnē ielieto metālu pariet gāzveida

stāvoklī un izplūst cauri veidnes sienām Lējuma veiduli izgatavo no putuplasta pielīmē tāda paša materiāla ielietņa stāvkanālam un ieformē veidzemi veidnē Liešanas procesā veidnis pāriet gāzveidīgā stāvoklī Lējuma kvalitāte atkarīga no veiduļa formas un izmēru precizitātes savukārt materiālam jānodrošina pilnīga gāzes izplūde

Liešana kokilēs Liešanai kokilēs izmanto vienkāršu un vidējas srežģītības lējumu izgatavošanai no melniem

un krāsainiem metāliem Kokiles izgatavo no tērauda vai čuguna Kokiļu noturība lejot alumīnija sakausējumus sasniedz 50000 lējumu Vienkāršas formas serdeņus izgatavo no metāla parasti tērauda ievērojot liešanas slīpumus bet sarežģītus no serdeņzemes Lai pagarinātu kokiles darba mūžu samazinātu spriegumus lējumā kokiles pirms materiāla ieliešanas uzkarsē

57att Centrbēdzes liešanas veidne ar horizontālu rotācijas asi

Materiālu apstrādes veidi 4

58att Spiedliešanas shēma virzuļmašīnā ar aukstu presēšanas kameru

Metināšana Metināšana ir visplašāk lietotais paņēmiens metālu plastmasu savienošanai Lai panāktu

metināta savienojuma rašanos jāsatuvina metināmās detaļas līdz sāk darboties starpatomu pievilkšanās spēki un jāpieliek papildus enerģija virsmas atomu aktivizēšanai Šo uzdevumu var veikt divējādi

1) apkausē metināmās virsmas un spraugu starp tām aizpilda ar citu (pēc iespējas līdzīgu pamatmateriālam) ts piedevu materiālu

2) metināmās detaļas kopīgi deformē līdz noteiktai pakāpei satuvinot atomu režģus- metināšana ar spiedienu

Metinot pēc pirmā principa karsēšanai un kausēšanai izmanto ļoti dažādus siltuma avotus un enerģijas veidus ķīmisko (gāzes degšanas siltumu) elektrību saules lāzeru plazmu utt Mūsdienās populārākais veids ir elektriskā loka izmantošana Loka izlādē rodas zemas temperatūras jonu plūsma Atkarībā no elektrodu materiāla un ķēdē plūstošās strāvas stipruma temperatūra lokā var pārsniegt pat 6000degC Senākais no loka izmantošanas veidiem kurš savu nozīmi nav zaudējis arī mūsdienās ir bdquorokas loka metināšanardquo (59 att) Biežāk lieto kūstošus elektrodus kur elektrodu materiāls kalpo arī kā piedeva Daudz retāk lieto nekūstošus (volfrāma grafīta) elektrodus

59att Elektroloka metināšanas veidi

bdquoRokas loka metināšanārdquo izmantotie elektrodi sastāv no metāla elektroda stienīša garumā līdz 50cm kurš pārklāts ar segumu loka stabilizēšanai un izkausētā metāla aizsargāšanai no gaisa iedarbības Šis metināšanas veids nav sevišķi ražīgs

Ievērojami ražīgāka jau ir automātiskā (garu taisnu šuvju iegūšanai) un pusautomātiskā (sarežģītas konfigurācijas šuvēm) metināšana zem kušņu kārtas (59 b att) No spoles nepārklātu stiepuli mehanizēti pievada metināšanas vietai kuru pārklāj birstošu kušņu kārta Daļa no tiem izkūst veidojot sārņu garozu Rezultātā loka degšana notiek pilnīgi slēgtā telpā

Mūsdienīgākais metināšanas veids ir metināšana aizsarggāzēs (59 c att) Atmosfēras gāzes no loka atspiež vai nu inertā vai kāda aktīva gāze (dažreiz gāzu sajaukums) No inertām

Materiālu apstrādes veidi 5

gāzēm (aktīvu metālu metināšanai) visbiežāk lieto argonu retāk hēliju No aktīvajām - CO (parasti tēraudu savienošanai) Darba ražība šajā metināšanas veidā ir liela iespējams novērot šuves veidošanos kas iepriekšējos gadījumos sārņu dēļ ir apgrūtinoša

Metināšanai ar kausēšanu šodien lieto vēl daudzus citus veidus izmantojot lāzeru elektronstaru saules enerģiju (helio) uc

Savienojuma iegūšanai kopīgi deformējot metināmās detaļas klasiskākais paņēmiens ir kontaktmetināšana Tās daudzveidība ir samērā liela Populārākie veidi sadurmetināšana - detaļu savienošanai pa visu virsmu metinot stieņus caurules utt sametinot galus (510 a att) punktmetināšana (510 b att) reljefa šuvju metināšana iegūstot savienojumus atsevišķos punktos (510 c att) šuvju ndash rullīšu metināšana (510 d att)

510att Kontaktmetināšanas veidi

Lai deformējot metālu novērstu uzkaldes rašanos to uzkarsē laižot cauri strāvu (pat pakausē) un pēc tam deformē

Izdalītais siltuma daudzums RtIQ 2=

kur I - strāvas stiprums (A) R - kopējā pretestība ķēdē (Ω) t - strāvas plūšanas laiks (s) Parasti karsēšanai izmanto maiņstrāvu un tās lielumu maina iestādot attiecīgu

transformācijas koeficientu Galveno rdquoRrdquo daļu visbiežāk sastāda metināmo pašu detaļu pretestība rdquotrdquo regulēšanai izmanto dažādu konstrukciju laika relejus Detaļu iestiprināšanai un saspiešanai kalpo saspiešanas mehānismi

Metināšanai ar spiedienu ir daudz citu paveidu Tā plastisku mīkstu metālu (Al Cu) savienojumus var iegūt bez jebkādas karsēšanas - aukstā metināšana

Materiālu spiedapstrāde Materiāla spiedienapstrāde ir materiāla formas maiņa izmainot tā apjomu Spiedienapstrāde

pamatojas uz materiāla plastiskumu - spēju ārējo spēku ietekmē mainīt formu bez sagrūšanas un iegūto formu saglabāt Spiedienapstrādei pakļauj metālus polimerus uc materiālus Plastiskuma palielināšanai materiālus pirms deformācijas var sakarsētrsquo

Galvenie spiedienapstrādes veidi ir velmēšana presēšana vilkšana kalšana tilpumštancēšana lokšņu štancēšana uc

Velmēšana - ir visizplatītākais metālu spiedienapstrādes veids Ar tās palīdzību iegūst dažāda veida stieņus profilus loksnes caurules uc

Velmēšanas procesā sagataves deformē spraugā starp diviem pretējos virzienos rotējošiem veltņiem ko sauc par velmjiem Velmji vienlaikus deformē sagatavi un virza to uz priekšu Lai noritētu velmēšanas process berzes koeficientam jābūt lielākam par satveres leņķa α tangensu Velmējot tēraudu gludos velmjos leņķa α vērtība ir 1524deg

Materiālu apstrādes veidi 6

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

511att Velmēšanas shēma 512att Velmēšanas kalibrs

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900degC)

Materiālu apstrādes veidi 7

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšana d)

placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās

tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu

izgatavošanai Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un

materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Materiālu apstrādes veidi 8

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus 2) augsta precizitāte 3) augsta darba ražība 4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas

formas izstrādājumu Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis α = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu

pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312deg

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un

ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients dDk = nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai

starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides

operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrādes veidi 9

518att Izvilkšanas shēma 519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

Materiālu apstrāde ar griešanu Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur

izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200degC tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400degC kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700degC kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000degC un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk

Materiālu apstrādes veidi 10

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Abas apvalka veidnes salīmē vai sastiprina mehāniski ievieto kastē un apber ar čuguna skrotīm vai rupjām kvarca smiltīm To uzdevums ir radīt pretspidienu ielietam metālam

Apvalka veidņu priekšrocības 1) ievērojami (8hellip10x) samazinās smilšu patēriņš 2) augsta veidnes kvalitāte stiprība gāzes caurlaidība saspiežamība izmēru precizitāte 3) virsmas gludums Paņēmiena trūkumi - dārga saistviela un ar to saistītie ekoloģiskie aspekti Nepieciešams

stingri ievērot darba aizsardzības un vides aizsardzības prasības

56att a) vienkārša kokile b) salikta kokile ar smilšu serdeni

Liešana gazificējamo veiduļu veidnēs Veiduļmateriāls tiek izmantots tāds kas saskarē ar veidnē ielieto metālu pariet gāzveida

stāvoklī un izplūst cauri veidnes sienām Lējuma veiduli izgatavo no putuplasta pielīmē tāda paša materiāla ielietņa stāvkanālam un ieformē veidzemi veidnē Liešanas procesā veidnis pāriet gāzveidīgā stāvoklī Lējuma kvalitāte atkarīga no veiduļa formas un izmēru precizitātes savukārt materiālam jānodrošina pilnīga gāzes izplūde

Liešana kokilēs Liešanai kokilēs izmanto vienkāršu un vidējas srežģītības lējumu izgatavošanai no melniem

un krāsainiem metāliem Kokiles izgatavo no tērauda vai čuguna Kokiļu noturība lejot alumīnija sakausējumus sasniedz 50000 lējumu Vienkāršas formas serdeņus izgatavo no metāla parasti tērauda ievērojot liešanas slīpumus bet sarežģītus no serdeņzemes Lai pagarinātu kokiles darba mūžu samazinātu spriegumus lējumā kokiles pirms materiāla ieliešanas uzkarsē

57att Centrbēdzes liešanas veidne ar horizontālu rotācijas asi

Materiālu apstrādes veidi 4

58att Spiedliešanas shēma virzuļmašīnā ar aukstu presēšanas kameru

Metināšana Metināšana ir visplašāk lietotais paņēmiens metālu plastmasu savienošanai Lai panāktu

metināta savienojuma rašanos jāsatuvina metināmās detaļas līdz sāk darboties starpatomu pievilkšanās spēki un jāpieliek papildus enerģija virsmas atomu aktivizēšanai Šo uzdevumu var veikt divējādi

1) apkausē metināmās virsmas un spraugu starp tām aizpilda ar citu (pēc iespējas līdzīgu pamatmateriālam) ts piedevu materiālu

2) metināmās detaļas kopīgi deformē līdz noteiktai pakāpei satuvinot atomu režģus- metināšana ar spiedienu

Metinot pēc pirmā principa karsēšanai un kausēšanai izmanto ļoti dažādus siltuma avotus un enerģijas veidus ķīmisko (gāzes degšanas siltumu) elektrību saules lāzeru plazmu utt Mūsdienās populārākais veids ir elektriskā loka izmantošana Loka izlādē rodas zemas temperatūras jonu plūsma Atkarībā no elektrodu materiāla un ķēdē plūstošās strāvas stipruma temperatūra lokā var pārsniegt pat 6000degC Senākais no loka izmantošanas veidiem kurš savu nozīmi nav zaudējis arī mūsdienās ir bdquorokas loka metināšanardquo (59 att) Biežāk lieto kūstošus elektrodus kur elektrodu materiāls kalpo arī kā piedeva Daudz retāk lieto nekūstošus (volfrāma grafīta) elektrodus

59att Elektroloka metināšanas veidi

bdquoRokas loka metināšanārdquo izmantotie elektrodi sastāv no metāla elektroda stienīša garumā līdz 50cm kurš pārklāts ar segumu loka stabilizēšanai un izkausētā metāla aizsargāšanai no gaisa iedarbības Šis metināšanas veids nav sevišķi ražīgs

Ievērojami ražīgāka jau ir automātiskā (garu taisnu šuvju iegūšanai) un pusautomātiskā (sarežģītas konfigurācijas šuvēm) metināšana zem kušņu kārtas (59 b att) No spoles nepārklātu stiepuli mehanizēti pievada metināšanas vietai kuru pārklāj birstošu kušņu kārta Daļa no tiem izkūst veidojot sārņu garozu Rezultātā loka degšana notiek pilnīgi slēgtā telpā

Mūsdienīgākais metināšanas veids ir metināšana aizsarggāzēs (59 c att) Atmosfēras gāzes no loka atspiež vai nu inertā vai kāda aktīva gāze (dažreiz gāzu sajaukums) No inertām

Materiālu apstrādes veidi 5

gāzēm (aktīvu metālu metināšanai) visbiežāk lieto argonu retāk hēliju No aktīvajām - CO (parasti tēraudu savienošanai) Darba ražība šajā metināšanas veidā ir liela iespējams novērot šuves veidošanos kas iepriekšējos gadījumos sārņu dēļ ir apgrūtinoša

Metināšanai ar kausēšanu šodien lieto vēl daudzus citus veidus izmantojot lāzeru elektronstaru saules enerģiju (helio) uc

Savienojuma iegūšanai kopīgi deformējot metināmās detaļas klasiskākais paņēmiens ir kontaktmetināšana Tās daudzveidība ir samērā liela Populārākie veidi sadurmetināšana - detaļu savienošanai pa visu virsmu metinot stieņus caurules utt sametinot galus (510 a att) punktmetināšana (510 b att) reljefa šuvju metināšana iegūstot savienojumus atsevišķos punktos (510 c att) šuvju ndash rullīšu metināšana (510 d att)

510att Kontaktmetināšanas veidi

Lai deformējot metālu novērstu uzkaldes rašanos to uzkarsē laižot cauri strāvu (pat pakausē) un pēc tam deformē

Izdalītais siltuma daudzums RtIQ 2=

kur I - strāvas stiprums (A) R - kopējā pretestība ķēdē (Ω) t - strāvas plūšanas laiks (s) Parasti karsēšanai izmanto maiņstrāvu un tās lielumu maina iestādot attiecīgu

transformācijas koeficientu Galveno rdquoRrdquo daļu visbiežāk sastāda metināmo pašu detaļu pretestība rdquotrdquo regulēšanai izmanto dažādu konstrukciju laika relejus Detaļu iestiprināšanai un saspiešanai kalpo saspiešanas mehānismi

Metināšanai ar spiedienu ir daudz citu paveidu Tā plastisku mīkstu metālu (Al Cu) savienojumus var iegūt bez jebkādas karsēšanas - aukstā metināšana

Materiālu spiedapstrāde Materiāla spiedienapstrāde ir materiāla formas maiņa izmainot tā apjomu Spiedienapstrāde

pamatojas uz materiāla plastiskumu - spēju ārējo spēku ietekmē mainīt formu bez sagrūšanas un iegūto formu saglabāt Spiedienapstrādei pakļauj metālus polimerus uc materiālus Plastiskuma palielināšanai materiālus pirms deformācijas var sakarsētrsquo

Galvenie spiedienapstrādes veidi ir velmēšana presēšana vilkšana kalšana tilpumštancēšana lokšņu štancēšana uc

Velmēšana - ir visizplatītākais metālu spiedienapstrādes veids Ar tās palīdzību iegūst dažāda veida stieņus profilus loksnes caurules uc

Velmēšanas procesā sagataves deformē spraugā starp diviem pretējos virzienos rotējošiem veltņiem ko sauc par velmjiem Velmji vienlaikus deformē sagatavi un virza to uz priekšu Lai noritētu velmēšanas process berzes koeficientam jābūt lielākam par satveres leņķa α tangensu Velmējot tēraudu gludos velmjos leņķa α vērtība ir 1524deg

Materiālu apstrādes veidi 6

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

511att Velmēšanas shēma 512att Velmēšanas kalibrs

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900degC)

Materiālu apstrādes veidi 7

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšana d)

placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās

tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu

izgatavošanai Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un

materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Materiālu apstrādes veidi 8

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus 2) augsta precizitāte 3) augsta darba ražība 4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas

formas izstrādājumu Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis α = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu

pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312deg

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un

ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients dDk = nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai

starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides

operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrādes veidi 9

518att Izvilkšanas shēma 519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

Materiālu apstrāde ar griešanu Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur

izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200degC tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400degC kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700degC kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000degC un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk

Materiālu apstrādes veidi 10

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

58att Spiedliešanas shēma virzuļmašīnā ar aukstu presēšanas kameru

Metināšana Metināšana ir visplašāk lietotais paņēmiens metālu plastmasu savienošanai Lai panāktu

metināta savienojuma rašanos jāsatuvina metināmās detaļas līdz sāk darboties starpatomu pievilkšanās spēki un jāpieliek papildus enerģija virsmas atomu aktivizēšanai Šo uzdevumu var veikt divējādi

1) apkausē metināmās virsmas un spraugu starp tām aizpilda ar citu (pēc iespējas līdzīgu pamatmateriālam) ts piedevu materiālu

2) metināmās detaļas kopīgi deformē līdz noteiktai pakāpei satuvinot atomu režģus- metināšana ar spiedienu

Metinot pēc pirmā principa karsēšanai un kausēšanai izmanto ļoti dažādus siltuma avotus un enerģijas veidus ķīmisko (gāzes degšanas siltumu) elektrību saules lāzeru plazmu utt Mūsdienās populārākais veids ir elektriskā loka izmantošana Loka izlādē rodas zemas temperatūras jonu plūsma Atkarībā no elektrodu materiāla un ķēdē plūstošās strāvas stipruma temperatūra lokā var pārsniegt pat 6000degC Senākais no loka izmantošanas veidiem kurš savu nozīmi nav zaudējis arī mūsdienās ir bdquorokas loka metināšanardquo (59 att) Biežāk lieto kūstošus elektrodus kur elektrodu materiāls kalpo arī kā piedeva Daudz retāk lieto nekūstošus (volfrāma grafīta) elektrodus

59att Elektroloka metināšanas veidi

bdquoRokas loka metināšanārdquo izmantotie elektrodi sastāv no metāla elektroda stienīša garumā līdz 50cm kurš pārklāts ar segumu loka stabilizēšanai un izkausētā metāla aizsargāšanai no gaisa iedarbības Šis metināšanas veids nav sevišķi ražīgs

Ievērojami ražīgāka jau ir automātiskā (garu taisnu šuvju iegūšanai) un pusautomātiskā (sarežģītas konfigurācijas šuvēm) metināšana zem kušņu kārtas (59 b att) No spoles nepārklātu stiepuli mehanizēti pievada metināšanas vietai kuru pārklāj birstošu kušņu kārta Daļa no tiem izkūst veidojot sārņu garozu Rezultātā loka degšana notiek pilnīgi slēgtā telpā

Mūsdienīgākais metināšanas veids ir metināšana aizsarggāzēs (59 c att) Atmosfēras gāzes no loka atspiež vai nu inertā vai kāda aktīva gāze (dažreiz gāzu sajaukums) No inertām

Materiālu apstrādes veidi 5

gāzēm (aktīvu metālu metināšanai) visbiežāk lieto argonu retāk hēliju No aktīvajām - CO (parasti tēraudu savienošanai) Darba ražība šajā metināšanas veidā ir liela iespējams novērot šuves veidošanos kas iepriekšējos gadījumos sārņu dēļ ir apgrūtinoša

Metināšanai ar kausēšanu šodien lieto vēl daudzus citus veidus izmantojot lāzeru elektronstaru saules enerģiju (helio) uc

Savienojuma iegūšanai kopīgi deformējot metināmās detaļas klasiskākais paņēmiens ir kontaktmetināšana Tās daudzveidība ir samērā liela Populārākie veidi sadurmetināšana - detaļu savienošanai pa visu virsmu metinot stieņus caurules utt sametinot galus (510 a att) punktmetināšana (510 b att) reljefa šuvju metināšana iegūstot savienojumus atsevišķos punktos (510 c att) šuvju ndash rullīšu metināšana (510 d att)

510att Kontaktmetināšanas veidi

Lai deformējot metālu novērstu uzkaldes rašanos to uzkarsē laižot cauri strāvu (pat pakausē) un pēc tam deformē

Izdalītais siltuma daudzums RtIQ 2=

kur I - strāvas stiprums (A) R - kopējā pretestība ķēdē (Ω) t - strāvas plūšanas laiks (s) Parasti karsēšanai izmanto maiņstrāvu un tās lielumu maina iestādot attiecīgu

transformācijas koeficientu Galveno rdquoRrdquo daļu visbiežāk sastāda metināmo pašu detaļu pretestība rdquotrdquo regulēšanai izmanto dažādu konstrukciju laika relejus Detaļu iestiprināšanai un saspiešanai kalpo saspiešanas mehānismi

Metināšanai ar spiedienu ir daudz citu paveidu Tā plastisku mīkstu metālu (Al Cu) savienojumus var iegūt bez jebkādas karsēšanas - aukstā metināšana

Materiālu spiedapstrāde Materiāla spiedienapstrāde ir materiāla formas maiņa izmainot tā apjomu Spiedienapstrāde

pamatojas uz materiāla plastiskumu - spēju ārējo spēku ietekmē mainīt formu bez sagrūšanas un iegūto formu saglabāt Spiedienapstrādei pakļauj metālus polimerus uc materiālus Plastiskuma palielināšanai materiālus pirms deformācijas var sakarsētrsquo

Galvenie spiedienapstrādes veidi ir velmēšana presēšana vilkšana kalšana tilpumštancēšana lokšņu štancēšana uc

Velmēšana - ir visizplatītākais metālu spiedienapstrādes veids Ar tās palīdzību iegūst dažāda veida stieņus profilus loksnes caurules uc

Velmēšanas procesā sagataves deformē spraugā starp diviem pretējos virzienos rotējošiem veltņiem ko sauc par velmjiem Velmji vienlaikus deformē sagatavi un virza to uz priekšu Lai noritētu velmēšanas process berzes koeficientam jābūt lielākam par satveres leņķa α tangensu Velmējot tēraudu gludos velmjos leņķa α vērtība ir 1524deg

Materiālu apstrādes veidi 6

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

511att Velmēšanas shēma 512att Velmēšanas kalibrs

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900degC)

Materiālu apstrādes veidi 7

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšana d)

placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās

tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu

izgatavošanai Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un

materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Materiālu apstrādes veidi 8

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus 2) augsta precizitāte 3) augsta darba ražība 4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas

formas izstrādājumu Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis α = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu

pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312deg

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un

ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients dDk = nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai

starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides

operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrādes veidi 9

518att Izvilkšanas shēma 519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

Materiālu apstrāde ar griešanu Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur

izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200degC tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400degC kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700degC kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000degC un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk

Materiālu apstrādes veidi 10

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

gāzēm (aktīvu metālu metināšanai) visbiežāk lieto argonu retāk hēliju No aktīvajām - CO (parasti tēraudu savienošanai) Darba ražība šajā metināšanas veidā ir liela iespējams novērot šuves veidošanos kas iepriekšējos gadījumos sārņu dēļ ir apgrūtinoša

Metināšanai ar kausēšanu šodien lieto vēl daudzus citus veidus izmantojot lāzeru elektronstaru saules enerģiju (helio) uc

Savienojuma iegūšanai kopīgi deformējot metināmās detaļas klasiskākais paņēmiens ir kontaktmetināšana Tās daudzveidība ir samērā liela Populārākie veidi sadurmetināšana - detaļu savienošanai pa visu virsmu metinot stieņus caurules utt sametinot galus (510 a att) punktmetināšana (510 b att) reljefa šuvju metināšana iegūstot savienojumus atsevišķos punktos (510 c att) šuvju ndash rullīšu metināšana (510 d att)

510att Kontaktmetināšanas veidi

Lai deformējot metālu novērstu uzkaldes rašanos to uzkarsē laižot cauri strāvu (pat pakausē) un pēc tam deformē

Izdalītais siltuma daudzums RtIQ 2=

kur I - strāvas stiprums (A) R - kopējā pretestība ķēdē (Ω) t - strāvas plūšanas laiks (s) Parasti karsēšanai izmanto maiņstrāvu un tās lielumu maina iestādot attiecīgu

transformācijas koeficientu Galveno rdquoRrdquo daļu visbiežāk sastāda metināmo pašu detaļu pretestība rdquotrdquo regulēšanai izmanto dažādu konstrukciju laika relejus Detaļu iestiprināšanai un saspiešanai kalpo saspiešanas mehānismi

Metināšanai ar spiedienu ir daudz citu paveidu Tā plastisku mīkstu metālu (Al Cu) savienojumus var iegūt bez jebkādas karsēšanas - aukstā metināšana

Materiālu spiedapstrāde Materiāla spiedienapstrāde ir materiāla formas maiņa izmainot tā apjomu Spiedienapstrāde

pamatojas uz materiāla plastiskumu - spēju ārējo spēku ietekmē mainīt formu bez sagrūšanas un iegūto formu saglabāt Spiedienapstrādei pakļauj metālus polimerus uc materiālus Plastiskuma palielināšanai materiālus pirms deformācijas var sakarsētrsquo

Galvenie spiedienapstrādes veidi ir velmēšana presēšana vilkšana kalšana tilpumštancēšana lokšņu štancēšana uc

Velmēšana - ir visizplatītākais metālu spiedienapstrādes veids Ar tās palīdzību iegūst dažāda veida stieņus profilus loksnes caurules uc

Velmēšanas procesā sagataves deformē spraugā starp diviem pretējos virzienos rotējošiem veltņiem ko sauc par velmjiem Velmji vienlaikus deformē sagatavi un virza to uz priekšu Lai noritētu velmēšanas process berzes koeficientam jābūt lielākam par satveres leņķa α tangensu Velmējot tēraudu gludos velmjos leņķa α vērtība ir 1524deg

Materiālu apstrādes veidi 6

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

511att Velmēšanas shēma 512att Velmēšanas kalibrs

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900degC)

Materiālu apstrādes veidi 7

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšana d)

placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās

tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu

izgatavošanai Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un

materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Materiālu apstrādes veidi 8

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus 2) augsta precizitāte 3) augsta darba ražība 4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas

formas izstrādājumu Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis α = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu

pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312deg

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un

ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients dDk = nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai

starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides

operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrādes veidi 9

518att Izvilkšanas shēma 519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

Materiālu apstrāde ar griešanu Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur

izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200degC tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400degC kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700degC kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000degC un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk

Materiālu apstrādes veidi 10

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Velmji var būt ar gludu virsmu (lokšņu velmēšanai) kā arī ar gredzenveida rievām (šķirņu velmējumiem) ko sauc par kalibriem Velmēšanu veic īpašās iekārtās ndash velmēšanas stāvos

511att Velmēšanas shēma 512att Velmēšanas kalibrs

Vilkšana Vilkšana ir sagataves plastiska deformēšana pārvietojot to caur noteiktas konfigurācijas kalibrētu caurumu - vilkšanas aci (filjeru) kura šķērsgriezums mazāks par sagataves sākotnējo šķērsgriezumu Vilkšanu veic aukstā stāvoklī līdz ar to metāls uzkaldinās

513att Vilkšanas procesa shēma a) stieples vilšana b) caurules vilkšana

Presēšana - ir spiedienapstrādes veids kurā sagatavi ievieto noslēgtā cilindrā un ar spiedogu izspiež pa matricā izveidotu profilētu caurumu kura šķērsgriezums ir mazāks par apstrādājamās sagataves sākuma šķērsgriezumu (514 a att) Visus metālus presē karstā stāvoklī Atkarībā no matricā izveidotā cauruma formas un izmēriem var iegūt gan vienkāršus gan visai sarežģīta profila izstrādājumus Presēšanu veic ar hidrauliskām presēm ar spēku līdz 25t

Presēšanai ir augsts darba ražīgums un iespēja iegūt dažādus ļoti sarežģītas formas precīzus profilus kas neprasa mehānisko apstrādi (514 b att)

514att Presēšanas shēma a) presētie profili b)

Kalšana - ir senākais metālu spiedienapstrādes veids kurā sakarsētu sagatavi deformē ar sekojošiem vesera sitieniem Deformācijas rezultātā izmainās sagataves forma un izmēri Iegūtos izstrādājumus sauc par kalumiem

Izšķir kalšanu ar roku un ar kalšanas mašīnām (pneimatiskie mehāniskie tvaika veseri) Kalšanā biežāk lietotās operācijas ir sēdināšana stiepšana placināšana caurspiešana liekšana savērpšana ciršana un kalējmetināšana Kalšanas operācijās kaļamo sagatavi iepriekš sakarsē līdz karstās spiedienapstrādes temperatūrai (tēraudiem no 1250900degC)

Materiālu apstrādes veidi 7

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšana d)

placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās

tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu

izgatavošanai Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un

materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Materiālu apstrādes veidi 8

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus 2) augsta precizitāte 3) augsta darba ražība 4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas

formas izstrādājumu Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis α = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu

pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312deg

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un

ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients dDk = nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai

starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides

operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrādes veidi 9

518att Izvilkšanas shēma 519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

Materiālu apstrāde ar griešanu Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur

izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200degC tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400degC kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700degC kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000degC un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk

Materiālu apstrādes veidi 10

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Nosēdināšanā samazina kaļamās sagataves augstumu un palielina diametru Ja nepieciešams nosēdināt tikai sagataves daļu lieto vietēju sakarsēšanu Kaļamo sagatavi iespiež matricā un nosēdina stieņa galu

515att Kalšanas operācijas a) nosēdināšana b) vietēja nosēdināšana c) stiepšana d)

placināšana e) caurspiešana f) liekšana g) nociršana Stiepšanas operācijā samazinās sagataves augstums (šķērsgriezums) un attiecīgi palielinās

tās garums Stiepšanu veic ar atsevišķiem viens otram sekojošiem vesera sitieniem sagatavi attiecīgi pagriežot

Placināšanas operāciju lieto plakanu sagatavju formas un izmēru izmaiņai - biezuma samazināšanai un platuma palielināšanai

Caurspiešanas operācijā sagatavē ar caurspiedņa palīdzību izveido caurumu Liekšanas operācijā nekustīgi iespīlēto sagataves daļu noliec bet savērpšanā - pagriež attiecībā pret otru daļu

Ciršanas operācijā sagatavi sadala divās vai vairākās daļās Kalšanas darbi ir mazražīgi un tos galvenokārt izmanto remonta darbos mākslas priekšmetu

izgatavošanai Tilpumštancēšanā apstrādājamās sagataves plastiskā deformēšana notiek visā tās apjomā un

materiāls pieņem štances veiddobuma formu un izmērus Tā dod iespēju iegūt sarežģītas formas izstrādājumus ar augstu izmēru un formas precizitāti Izšķir auksto un karsto tilpumštancēsanu Metāliem praksē visbiežāk lieto karsto tilpumštancēšanu jo karstā stāvoklī metāla plastiskums ir augstāks

Par štanci sauc metāla veidni kas parasti sastāv no divām daļām ar izgatavojamās detaļas formai un izmēriem atbilstošiem veiddobumiem Štances veiddobumiem ir noteikti to malu slīpuma leņķi un noapaļojumi kas atvieglo veidnes aizpildīšanu ar sagataves materiālu un izstrādājuma izņemšanu no štances Tilpumštancēsanā izmanto štancēsanas veserus štancēsanas preses hidrauliskās spiednes uc iekārtas

516att Atklātas a) un slēgtas b) štances

Materiālu apstrādes veidi 8

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus 2) augsta precizitāte 3) augsta darba ražība 4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas

formas izstrādājumu Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis α = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu

pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312deg

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un

ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients dDk = nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai

starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides

operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrādes veidi 9

518att Izvilkšanas shēma 519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

Materiālu apstrāde ar griešanu Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur

izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200degC tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400degC kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700degC kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000degC un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk

Materiālu apstrādes veidi 10

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Augsts darba ražīgums ir horizontālām kalšanas mašīnām tas sasniedz līdz 900 izstrādājumu stundā Nelielu izstrādājumu (kniedes skrūves) iegūšanai lieto auksto tilpumštancēšanu izmantojot aukstās sēdināšanas automātus

Lokšņu štancēšana Lokšņu štancēšana ir dažādu izstrādājumu izgatavošana no loksnēm vai lentām ar štanču palīdzību Lokšņu štancēšanai ir priekšrocības

1) iegūst plānsienu izstrādājumus 2) augsta precizitāte 3) augsta darba ražība 4) procesu iespējams automatizēt

Lokšņu štancēšanas operācijas iedala a) sadalīšanas operācijās kurās vienu sagataves daļu atdala no otras pa uzdoto kontūru b) formu izmaiņas operācijas kurās lokšņu materiālu plastiski deformējot iegūst telpiskas

formas izstrādājumu Lokšņu štancēšanas instrumenti ir štances Galvenās sadalīšanas operācijas ir sagriešana izciršana un caurumu izciršana

517att Griešanas operācija a) izciršanas operācija b) liekšanas shēma

Lokšņu sagriešanu veic ar taisnu asmeņu grieznēm augšējā asmeņa slīpuma leņķis α = 480 Ar taisnu asmeņu grieznēm ts giljotīnas grieznēm sagriežamo lokšņu platums L ir ierobežots ar asmeņu garumu Lai iegūtu labu griezumu jābūt

a) asiem griezējasmeņiem b) spraugai starp asmeņiem z=(000305)s kur s- loksnes biezums Izciršana un caurumu izciršana ir loksnes štancēšanas operācija kurā atdala sagataves daļu

pa noslēgtu kontūru un izciršanā atdalītā daļa ir izstrādājums bet cauruma izciršanā atgriezums Šīs šķērsgriezuma operācijas veic ar puansonu 1 un matricu 2 kura šķērsgriezuma kontūrs atbilst atdalāmās daļas konfigurācijai Lai nodrošinātu labas kvalitātes griezumu tad starp puansona un matricas kontūrām jābūt noteikta izmēra spraugai z Spraugas lielums z=(00501)s

Visbiežāk lietotās formu izmaiņas operācijas lokšņu štancēšanā ir liekšana izvilkšana atlokošana apspaide un veidošana

Liekšanā sagataves daļas tiek savstarpēji pagrieztas Pēc saliektās sagataves atbrīvošanas no puansona spiediena tā materiāla elastīgo deformāciju dēļ atliecas atpakaļ par 312deg

Izvilkšana ir operācija kurā no plakanas sagataves iegūst dobu izstrādājumu No loksnes izcirsto sagatavi 2 ievieto matricā 3 Pārvietojot puansonu 1 spiež uz sagataves centrālo daļu un

ievelk to matricā Izvilkšanas koeficients dDk = nedrīkst pārsniegt robežu 1821 bet spraugai

starp puansonu un matricu jābūt z=(1113)s Atlokošana ir operācija kurā sagatavei atliecot malas izveido atloku vai maliņas Apspaides

operācijā samazina izvilktās detaļas vai caurules gala diametru ar matricu kuru uzspiež apstrādājamai sagatavei Veidošanas operācijā notiek sagataves formas maiņa

Materiālu apstrādes veidi 9

518att Izvilkšanas shēma 519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

Materiālu apstrāde ar griešanu Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur

izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200degC tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400degC kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700degC kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000degC un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk

Materiālu apstrādes veidi 10

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

518att Izvilkšanas shēma 519att Atloka veidošana a) un apspaide b)

Materiālu apstrāde ar griešanu Apstrāde ar griešanu ir viens no vissenākajiem apstrādes veidiem Tas ir apstrādes veids kur

izstrādājumu formu izmērus un virsmas raupjumu iegūst noņemot materiāla daļu ts skaidu Instrumentu var iedomāties kā ķīli ko ar spēku P iespiež materiālā Skaidas formu izmērs nosaka materiāla daba instrumenta forma un kustība

520att Apstrāde ar griešanu

Materiāls pretojas skaidas atdalīšanai ko nepieciešams pārvarēt ti jāpārvar griešanas spēki Materiāla griešanas pamatprocesi neatkarīgi no griezējinstrumenta ir vieni un tie paši mainās tikai apstrādes apstākļi Griezējinstrumentu raksturo griezējšķautņu skaits forma leņķi

Griezējinstrumentu materiāliem jābūt augstai cietībai stiprībai nodilumizturībai un karstumizturībai ti spēja saglabāt cietību paaugstinātās temperatūrās Instrumentu izgatavošanai izmanto vairākas materiālu grupas

1) Oglekļa instrumentu tēraudi Šiem tēraudiem (oglekļa saturs C=0813) ir augsta cietība bet zema karstumstiprība ap 200degC tāpēc no tiem praktiski izgatavo tikai atslēdznieku instrumentus

2) Leģētie instrumentu tēraudi Šo tēraudu karstumstiprība ir 300400degC kas atļauj strādāt ar nedaudz lielākiem griešanas ātrumiem

3) Ātrgriezēja tēraudi To karstumstiprība sasniedz 600700degC kas atļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu

4) Cietkausējumi Tie sastāv no volfrāma titāna karbīdu pulveriem un saistvielu kobaltu Dažādas formas cietkausējuma plāksnītes izgatavo ar pulvermetalurģijas metodi ko piemetina vai pielodē instrumenta pamatam Šo materiālu karstumstiprība ir ļoti augsta līdz 1000degC un instrumenti var strādāt ar ļoti lieliem griešanas ātrumiem

5) Abrazīvie materiāli un dimants Lieto slīpripu galodu pastu uc instrumentu izgatavošanai

Lai iegūtu vajadzīgās formas virsmu (plakanu cilindrisku fasonveida vai saliktu) instrumentiem vai sagatavēm piešķir nepieciešamās kustības galveno kustību - V padeves kustību - S Atkarībā no kustību attiecības izšķir dažādus apstrādes paņēmienus kā vīlēšana virpošana frēzēšana ēvelēšana slīpēšana uc

Vīlēšana Senākais materiālu apstrādes veids ar skaidas noņemšanu ir apstrāde ar ķīļveida instrumentu - kaltu cirvi nazi kuru virza materiālā ar roku vai vesera palīdzību Tā apstrādāja koku akmeni uc materiālus Vēlāk radīja instrumentu ar daudziem zobiem ndash vīli Lai vienmērīgāk

Materiālu apstrādes veidi 10

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

noņemtu skaidu un uzlabotu virsmas kvalitāti vīlē zobus bieži izveido ieslīpi Vīles atšķiras pēc zobu izmēriem (rupjās smalkās) formas (plakanas apaļas trīsstūra kvadrāta un fasonveida)

521att Vīlēšanas shēma

Virpošana un virpas Virpošanā apstrādā rotācijas virsmas kur galveno (rotācijas) kustību veic sagatave padeves kustību - instruments (grieznis) 522 a att

Griešanas procesu virpošanā raksturo vairāki parametri griešanas ātrums bdquovrdquo - sagataves rotācijas ātrums - mmin griešanas dziļums bdquotrdquo - attālums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu padeve bdquosrdquo - griežņa pārvietojums sagataves viena apgrieziena laikā - mmapgr skaidas platums un skaidas biezums

Virpošanu veic uz virpām kas sastāv no sekojošiem mezgliem (522 b att) statnes 1 uz kuras nostiprināti vai pārvietojas pārējie mezgli galvenais balsts ar ātrumkārbu kas realizē sagataves galveno rotācijas kustību

Sagatavi nostiprina uz darba vārpstas gala atrodošās trīsžokļu pašcentrējošā patronā - 3 Griezējinstrumenti nostiprināti suportā 4 kas realizē padeves kustību Padeves kustību piedzen caur padeves kārbu 5 tālāk ar vadvārpstu vai vītņu vārpstu 6 kustību nodod suportam

522att Virpošanas shēma un virpa tās galvenie mezgli

Apstrādājamās sagataves atbalstīšanai urbju un vītņurbju nostiprināšanai izmanto pakaļējo balstu - 7 Visbiežāk sagatavi nostiprina patronā un piedod tai rotācijas kustību Galvenā balsta ātrumkārba ļauj mainīt sagataves apgriezienu skaitu līdz ar to izvēlēties un iestādīt racionālāku apstrādes režīmu Suporta daļām kopā ar griezni pārvietojoties dažādos virzienos veidojas apstrādātā virsma

Virpošana ietver šādus apstrādes veidus cilindrisku konisku un fasonveida virsmu apvirpošana gala virsmu apvirpošana rievu iegriešana un nogriešana urbšana cilindrisku konisku un fasonveida urbumu izvirpošana vītņu uzgriešana un iegriešana uc operācijas

Universālās virpas lieto individuālā sīksēriju ražošanā remonta darbiem Masu ražošanā tās aizstāj virpošanas automāti daudzgriežņu un specializētās metālgriešanas darba mašīnas Modernākās ir virpas ar ciparu vadību kas atļauj tās pārstādīt citas detaļas izgatavošanai

Frēzēšana un frēzmašīnas Par frēzēšanu sauc materiāla apstrādes veidu kur galveno (rotācijas) kustību iegūst daudzasmeņu griezējinstruments - frēze bet padeves kustību - apstrādājamā sagatave

Frēzējot materiāla kārtiņu - uzlaidi noņem griezējinstrumenta - frēzes zobi savienojot divas kustības frēzes rotāciju ap savu asi un sagataves pārvietošanu attiecībā pret frēzi Padeves kustību raksturo attālums mm ko noņem viens frēzes zobs vai pārrēķinot mmmin Izšķir frēzēšanu ar

Materiālu apstrādes veidi 11

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

cilindriskām un gala frēzēm Cilindriskām frēzēm ass ir paralēla apstrādājamai virsmai gala frēzes ass ir perpendikulāra šai virsmai

Frēzēšana ir viens no ražīgākajiem un plaši lietotajiem materiālu apstrādes ar griešanu veidiem To izmanto plakanu fasonveida rievu zobratu apstrādē Katram frēzes zobam ir tādi paši elementi kā virpošanas grieznim Līdzīgi ir arī instrumentu materiāli Iegriežoties materiālā frēzes zobs noņem skaidu bet atšķirībā no virpošanas tas notiek periodiski

Apstrādājamās virsmas formu nosaka frēzes forma un padeves kustība Atkarībā no frēzēšanas uzdevuma frēzes iedala

1) plakanu virsmu apstrādei - cilindriskas un gala frēzes 2) rievu iefrēzēšanai - diskfrēzes rievu pirksta leņķa T veida frēzes 3) fasonveida virsmu apstrādei - moduļfrēzes veidfrēzes gliemežfrēzes 4) sagatavju nogriešanai - zāģfrēzes Atkarībā no darba vārpstas stāvokļa telpā izšķir vertikālās un horizontālās frēzmašīnas Pa

vertikālās frēzmašīnas statnes 1 vadotnēm pārvietojas konsole 2 uz kuras atrodas galds 3 Apstrādājamo sagatavi nostiprina uz galda tai var piedot padeves kustību trijos dažādos virzienos Instruments 4 atrodas nostiprinātā darba vārpstā 5 un atrodas rotācijas kustībā

523att Frēzēšanas shēma un vertikāla frēzmašīna

Urbšana un urbmašīnas Urbšana ir materiāla apstrādes veids ar griešanu Urbuma iegūšanai un apstrādei izmanto griezējinstrumentu - urbi Urbšanas procesā galvenā kustība ir urbja rotācijas kustība padeves kustība - virzes kustība

524att Urbšanas shēma un urbji ar konisku a) un cilindrisku b) kātu

Urbjus iedala speciālurbjos ar konisku un cilindrisku kātu iecentrēšanas urbjos gremdurbjos rīvurbjos vītņurbjos uc

Urbuma izmērus un formu nosaka instrumenta forma Tā iecentrēšanas urbums pilnīgi atbilst iecentrēšanas urbja formai Paplašinātājurbjus izmanto urbuma diametra paplašināšanai gremdurbjus - cilindrisku un konisku virsmu apstrādei Rīvurbjus (daudz griezošo šķautņu) izmanto urbumu galīgai apstrādei lai iegūtu augstu precizitāti un kvalitatīvu virsmu Vītņurbis kalpo

Materiālu apstrādes veidi 12

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

iekšējas vītnes iegriešanai urbumā Tā galvenā rotācijas kustībai ir saskaņota ar padeves kustību kas ir vienāda ar vītnes kāpi Ārējās vītnes uzgriešanai izmanto vītņgriežus

Urbšanas operācijas var veikt ar rokas urbmašīnām vai izmantot urbšanas mašīnas Visplašāk lieto urbmašīnas ar vertikālu darba vārpstu 3 Instrumentu - urbi 5 nostiprina urbjpatronā 4 kas rotācijas kustību saņem no statnē 7 iebūvēta elektromotora caur ātrumkārbu Darba vārpstas vertikālo padevi var iegūt ar rokturi 2 vai no padeves kārbas Darba vārpstas galā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai urbjpatronas iestiprināšanai Apstrādājamās sagataves nostiprina ar piespiedējiem vai skrūvspīlēs uz galda 6 (skat 525 att)

525att Vertikālā urbmašīna

Ēvelēšana Par ēvelēšanu sauc materiāla apstrādes ar griešanu veidu kur griežņa galvenā kustība ir turp atpakaļ virzes kustība bet padeves kustība notiek periodiski tukšgājiena beigās Šķērsēvelēšanā padevi izdara sagatave garenēvelēšanā padevi veic grieznis Ēvelēšanā apstrādā plakanas virsmas sānvirsmas rievas veic materiāla nogriešanu Apstrāde nav ražīga jo atpakaļkustībā grieznis nenoņem skaidu (skat 526 att)

526 att Ēvelēšanas shēma

Slīpēšana un slīpmašīnas Slīpēšana ir virsmas apstrādē izmantojot abrazīvus materiālus Parasti slīpēšanu veic ar ātri rotējošu abrazīvu slīpripu Slīpēšanu izmanto detaļu ārēju un iekšēju cilindrisku konisku fasonveida plakanu un liektu virsmu apstrādei Atkarībā no slīpēšanas veida izmanto apaļslīpmašīnas plakanslīpmašīnas un speciālas slīpmašīnas Slīpmašīnas nodrošina neatkarīgu abrazīvā instrumenta rotācijas kustību un attiecīgu sagataves padeves kustību (527 att) Slīpripu izgatavošanai izmanto dabīgos vai mākslīgos abrazīvos materiālus - elektrokorundu karborundu borkarbīdu sintētisko dimantu ko saista neorganiskas vai organiskas saistvielas Slīpripu raksturo abrazīvais materiāls un to graudu izmēri - graudainība saistvielas (stiprība cietība) forma un izmēri

Slīpripas abrazīvie graudi griež sagataves materiālu Apstrādes laikā nodilušie abrazīvie graudi izdrūp no slīpripas virsmas atsedzot jaunus graudus ar asām šķautnēm Šādiem instrumentiem ir raksturīga daļēja vai pilnīga pašuzasināšanās Pie abrazīviem instrumentiem pieder galodas slīppapīri abrazīvie pulveri un pastas

Materiālu apstrādes veidi 13

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

527att Slīpēšanas shēma a) plakanām virsmām b) apaļām

Materiālu apstrādes veidi 14

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic

lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana

virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt 1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu-

perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50degC virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50degC virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

Termiskās apstrādes pamati 1

Laboratorijas darbs Nr 6

Termiskās apstrādes pamati

Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija

Atkvēlināšana un normalizācija galvenokārt ir iepriekšēja termiskā apstrāde ko veic lējumiem kalumiem velmējumiem Tās mērķis ir uzlabot tērauda apstrādājamībai ar griezējinstrumentiem auksto štancējamībai un sagatavot struktūru galīgai termiskai apstrādei Atkvēlināšanas un normalizācijas procesā lējumi un kalumi atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst smalkgraudaini plastiski ar mazu cietību un stiprību

Dažkārt kā atkvēlināšana tā arī normalizācija ir pēdējā termiskās apstrādes operācija

Atkvēlināšana Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju kurā notiek karsēšana virs kritiskajām temperatūrām un lēnas - kopā ar krāsni atdzišanas rezultātā izveidojas stabila līdzsvarota struktūra bez iekšējiem spriegumiem

Atkvēlināšana var būt

1) ar fāžu pārkristalizāciju kur tēraudu karsējot ferīta cementīta mehānisko maisījumu- perlīta un ferīta struktūras pārvērš austenītā (karsēšanu veic virs GSK līnijas) Pie šāda atkvēlināšanas veida pieskaitāma

a) pilnā atkvēlināšana

b) nepilnā atkvēlināšana graudainā perlīta iegūšanai

c) difūzijas atkvēlināšana vai homogenizācija

2) bez fāžu pārkristalizācijas kur karsēšanas temperatūra ir zem fāžu pārkristalizācijas temperatūras (zem PSK līnijas) bet virs rekristalizācijas temperatūras un saglabājas ferīta un perlīta struktūras Pie šāda atkvēlināšanas veida pieder rekristalizācijas atkvēlināšana

Pilno atkvēlināšanu lieto pirmseitektoidālo tēraudu termiskajā apstrādē Tēraudu sakarsē 30-50(C virs GS līnijas saskaņā ar dzelzs - oglekļa sakausējumu stāvokļa diagrammu (61 att) iztur noteiktu laiku šajā temperatūrā un atdzesē ļoti lēni- kopā ar krāsni Sakarsējot notiek pilnīga fāzu pārkristalizēšanās veidojas austenīta struktūra kura lēnas dzesēšanas laikā pārvēršas perlītā un ferītā Rupjgraudains tērauds pēc pilnās atkvēlināšanas kļūst smalkgraudains atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem kļūst mīksts un stigrs

Nepilno atkvēlināšanu lieto aizeitektoidālo tēraudu (instrumentu tēraudu) termiskajā apstrādē Tēraudu ilgstoši karsē 30 - 50(C virs PSK līnijas Šajā procesā perlītā esošās plākšņainās cementīta daļiņas iegūst ieapaļu graudainu formu Graudainais perlīts salīdzinot ar plākšņaino perlītu ir mīkstāks plastiskāks un labāk apstrādājams (Perlīta struktūras skat 62 att)

61att Atkvēlināšanas un normalizācijas temperatūru režīmi

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200(C temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650(C temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50(C virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana

Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts -

C

C

Fe

8

0

)

(

g

pārvēršas par divu fāžu

C

C

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

3

)

(

+

a

ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

C

C

C

C

Fe

C

Fe

C

Fe

67

6

02

0

8

0

3

)

(

)

(

+

reg

a

g

Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Fe( dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Fe( dzelzī ko sauc par martensītu

C

C

C

Fe

C

Fe

8

0

8

0

)

(

)

(

a

g

reg

Oglekļa pārsātinātības dēļ Fe( kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50(C) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650(C dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200(C Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru -

C

Fe

C

Fe

3

8

0

)

(

+

lt

a

sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400(C temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta

C

Fe

C

Fe

C

3

02

0

)

(

+

a

mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650(C temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā

Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad

1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm

1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem ((25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (

d

l

attiecību)

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

PAGE

1

Termiskās apstrādes pamati

_1295003999unknown

_1295004102unknown

_1295004512unknown

_1295004074unknown

_1294415151unknown

_1295003978unknown

_1294415028unknown

69att Gala rūdīšanas shēma

610att Dziļrūdības diagramma

63att Martensīta kristāliskais režģis

64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

62att a) plākšņainā un b) graudainā perlīta struktūras

Difūzijas atkvēlināšanu vai homogenizāciju veic augstās temperatūrās lietu tēraudu karsējot līdz 1000 - 1200degC temperatūrām Šīs atkvēlināšanas uzdevums ir lējuma ķīmiskā sastāva izlīdzināšana difūzijas ceļā Augstā karsēšanas temperatūra izsauc ievērojamu graudu augšanu kas ir nevēlami pieaug tērauda trauslums Tāpēc pēc difūzijas atkvēlināšanas graudu sasmalcināšanai veic atkvēlināšanu vai normalizāciju

Rekristalizācijas atkvēlināšanu veic uzkaldinātam tēraudam 600 - 650degC temperatūrā pēc aukstās velmēšanas vilkšanas vai štancēšanas Tērauda karsēšanas temperatūra pārsniedz rekristalizācijas temperatūru bet ir zemāka par fāžu pārvērtību temperatūru Atkvēlināšanas laikā notiek pilnīga rekristalizācija un cietās deformētās - uzkaldinātās struktūras vietā izveidojas jauna līdzsvarota smalkgraudaina mīksta un plastiska struktūra

Normalizācija Normalizējot sakarsēšanu veic līdz pilnīgai fāžu pārkristalizācijai - līdz austenīta stāvoklim 30 - 50degC virs līnijas GSE bet atdzesēšanu atšķirībā no atkvēlināšanas veic gaisā Normalizācijas uzdevumi līdzīgi atkvēlināšanai Normalizējot salīdzinot ar atkvēlināšanu dzesēšanas ātrums ir nedaudz lielāks un iegūtā struktūra ir smalkgraudaināka līdz ar to arī nedaudz cietāka stiprāka un stigrāka Salīdzinot ar atkvēlināšanu normalizāciju lieto plašāk jo lielāks ir arī tās ražīgums Normalizācija uzlabo materiāla apstrādājamību ar griešanu Skrūves uzgriežņus izgatavo no normalizēta tērauda

Tērauda rūdīšana un atlaidināšana Rūdīšanas uzdevums ir paaugstināt tērauda izturību cietību nodilumizturību Tai pakļauj

visdažādākās mašīnu detaļas instrumentus kas strādā lielāka mehāniskā slogojumā kā arī dilšanas apstākļos Rūdīšana ir termiskās apstrādes veids kurā tēraudu sakarsē līdz austenīta stāvoklim iztur noteiktu laiku un strauji atdzesē

Tērauda nocietināšanos rūdot - strauji dzesējot izsauc austenīta pārvērtības kas ievērojami atšķiras no pārvērtībām kuras notiek tēraudu lēni dzesējot (atkvēlinot) Tēraudu lēni dzesējot notiek austenīta difūzijas pārvērtība kurā austenīts - CCFe 80)(γ pārvēršas par divu fāžu

CC CFeCFe 676020 3)( +α ar atšķirīgu oglekļa saturu mehāniskajā maisījumā - perlītā

CCC CFeCFeCFe 67602080 3)()( +rarr αγ Tēraudu dzesējot strauji (VdzesgtVkrit) piem ūdenī austenītu pārdzesē līdz ievērojami

zemām temperatūrām Tiek traucēta atomu difūzija un iepriekšējā pārvērtība nenotiek Austenītā notiek bezdifūzijas pārvērtība kas saistīta tikai ar dzelzs kristāliskā režģa izmaiņu oglekļa koncentrācija Feα dzelzī saglabājas tā pati kas sākotnējā austenītā Izveidojas jauna struktūra - pārsātināts oglekļa šķīdums Feα dzelzī ko sauc par martensītu

CC CFeCFe 8080 )()( αγ rarr Oglekļa pārsātinātības dēļ Feα kristāliskais režģis ievērojami izkropļojas un pieaug arī

tērauda tilpums Martensītam raksturīgs tetragonāls kristāliskais režģis (63 att) Tetragonalitātes pakāpe ca atkarīga no oglekļa satura tēraudā (martensītā) Jo lielāks oglekļa saturs martensītā jo lielāka tetragonalitātes pakāpe lielāki kristāliskā režģa kropļojumi un lielāka tā cietība (64 att)

Martensīts ir tērauda struktūra ar vislielāko cietību un izturību Tēraudam ar oglekļa saturu 07 - 08 martensīta cietība ir ap 65HRC izturības robeža stiepē Rm=2600 - 2700Nmm2

Termiskās apstrādes pamati 2

63att Martensīta kristāliskais režģis 64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50degC) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650degC dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200degC Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to

Termiskās apstrādes pamati 3

samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru - CFeCFe 380)( +ltα sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450degC temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400degC temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta CFeCFe C 3020)( +α mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650degC temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad 1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī

kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

Termiskās apstrādes pamati 4

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Termiskās apstrādes pamati 5

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm 1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta

kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem (empty25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

69att Gala rūdīšanas shēma 610att Dziļrūdības diagramma

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo

kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (dl attiecību)

Termiskās apstrādes pamati 6

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

Termiskās apstrādes pamati 7

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus 5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla

analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai) Makrostruktūras analīzes metodes Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai

materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

Materiālu makrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus

5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus

Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai)

Makrostruktūras analīzes metodes

Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

71att Griezuma virsmas kodināšana 1) metinājuma makrostruktūra 2a) kaltas 2b) virpotas kloķvārpstas makrostruktūras

Baumana nospieduma metode Šo metodi lieto lai noteiktu sēra nevienmērību tā izvietojumu un relatīvo daudzumu tēraudā Sēra izvietojuma attēlu iegūst uz fotopapīra Analīzei bromsudraba fotopapīru iegremdē 5 sērskābes ūdens šķīdumā Pēc tam nosusinātu fotopapīru uzklāj uz noslīpētas un ar spirtu attaukotas tērauda detaļas griezuma virsmas Pēc 3 - 5 minūtēm fotopapīru noņem skalo ūdenī un 5 - 10min fiksē hiposulfīda šķīdumā Iegūto Baumana nospiedumu skalo un žāvē Pēc sēra izvietojuma un relatīvā daudzuma spriež par detaļas apstrādes veidu Metode pamatojas uz to ka sēra sulfīdi (FeS MnS) kas atrodas tēraudā saskaroties ar sērskābi rada sērūdeņradi

S

H

MnSO

SO

H

MnS

2

4

4

2

+

reg

+

Sērūdeņradis iedarbojas uz fotopapīra bromsudraba sāli un veido vairāk vai mazāk brūnu sudraba sulfīdu

HBr

S

Ag

S

H

AgBr

2

2

2

2

+

reg

+

Lai noteiktu sēra fosfora un oglekļa klātbūtni tēraudā to izvietojumu nevienmērību tieši uz virsmas pielieto Heines reaktīva metodi Noslīpētu un ar spirtu attaukotu virsmu iegremdē vai apziež ar Heines reaktīvu kas ir 10 CuCl NH4Cl šķīdums ūdenī Reaktīvs vairāk izkodina tās vietas kur atrodas vairāk piemaisījumu - sēra fosfora oglekļa Lai iegūto makrostruktūras ainu varētu pievienot analīzes dokumentiem virsmu nofotografē un izgatavo fotogrāfiju Pēc redzamām struktūras izmaiņām kas raksturīgas noteiktam metālu apstrādes vai detaļas izgatavošanas paņēmienam nosaka izstrādājuma priekšvēsturi

Lūzumu apskate Izstrādājuma lūzums parāda iekšējo struktūru tās defektus lūzuma virsmu To var analizēt ar ārēju apskati Lūzumus atkarībā no to veidošanās cēloņiem iedala divās grupās

1) sprieguma lūzumi

2) noguruma lūzumi

Sprieguma lūzumi rodas ja izstrādājuma noslodzes radītie spriegumi pārsniedz materiāla stiprību un notiek izstrādājuma sagraušana Trausliem materiāliem lūzumi rodas bez iepriekšējas plastiskas deformācijas Lūzuma virsma ( vienmērīgi graudaina struktūra pa visu lūzuma virsmu Ja pirms sagraušanas materiāls deformējas plastiski notiek stigra (plastiska) sagraušana Veidojas raupja virsma kuras negludumi orientēti plastiskās tecēšanas virzienā un lūzums ir šķiedrains

Noguruma lūzumi rodas mašīnu un iekārtu detaļās to ekspluatācijas laikā normālās darba slodzēs kas ir cikliski mainīga slogojuma rakstura Noguruma lūzumi rodas vietās kur ir sprieguma koncentratori Tādi sprieguma koncentratori var būt materiāla iekšējie defekti (ieslēgumi dislokācijas) arī ārējie defekti kā iegriezumi rupja virsmas apstrāde detaļas formas šķērsgriezumu asas pārejas kā arī nepareiza montāža ekstrēmi ekspluatācijas apstākļi korozija uc

Metālu nogurums (noguruma centrs) normālās darba slodzēs rodas tajās sprieguma koncentrācijas vietās kur spriegumu rezultātā kādā struktūras graudā sākas plastiskā deformācija un rodas mikroplaisiņa ((10-4mm) kas vēlāk turpina attīstīties paplašināties un kļūst par makroplaisu

Metālu noguruma lūzumam ir raksturīgas zonas noguruma zona gluda ar skaidri redzamām noguruma plaisas attīstības līnijām un sprieguma lūzuma zona parasti trausla un rupjgraudaina

Plaisas attīstības dēļ detaļas šķērsgriezuma laukums samazinās līdz izmēriem kurā normālie darba spriegumi kļūst lielāki par materiāla izturības robežu un tad atlikusī daļa pēkšņi pārlūzt kā sprieguma lūzums Pēc noguruma lūzuma izskata (72 att) nosaka noguruma plaisas rašanās centru S plaisu attīstības virzienu materiāla sagrūšanas iemeslus un materiāla kvalitāti

72att Noguruma lūzums S-noguruma centrs N-noguruma zona B-spriegumlūzuma zona

PAGE

1

Materiālu makrostruktūras analīze

_1294413746unknown

_1294413998unknown

63att Martensīta kristāliskais režģis 64att Martensīta cietības izmaiņas atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Martensīta lielā cietība izskaidrojama ar tā struktūras neviendabīgumu un lieliem kristāliskā režģa izkropļojumiem Martesīta lielā cietība izskaidrojama arī ar iekšējo uzkaldi kas rodas tilpumam ievērojami palielinoties austenītam pārvēršoties martensītā

Minimālo dzesēšanas ātrumu kas nodrošina pilnīgu austenīta pārvēršanos martensītā sauc par kritisko dzesēšanas ātrumu ndash Vkr

Atkarībā no karsēšanas temperatūras izšķir pilno un nepilno rūdīšanu Pilnā rūdīšanā tēraudu karsē līdz veidojas tīrs austenīts bet nepilnā rūdīšanā virs līnijas PSK Parasti tēraudu rūdot to karsē temperatūru intervālā (30 - 50degC) virs līnijas GSK ti pirmseitektoidāliem tēraudiem veic pilno rūdīšanu bet aizeitektoidāliem tēraudiem nepilno rūdīšanu (65 att) Veicot nepilno rūdīšanu pirmseitektoidāliem tēraudiem to struktūrā bez martensīta struktūras saglabājas mīkstie ferīta ieslēgumi kas pazemina tērauda cietību un izturību tāpēc pirmseitektoidāliem tēraudiem tā ir nevēlama Aizeitektoidāliem tēraudiem veicot nepilno rūdīšanu struktūrā saglabājas sekundārā cementīta ieslēgumi kas paaugstina tērauda cietību nodilumizturību un tāpēc tā ir vēlama

65att Rūdīšanas temperatūras izvēle atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Kā rūdīšanas vides parasti izmanto ūdeni (bieži ar sāļu sārmu un skābju piedevām dzesēšanas ātruma palielināšanai) un augu vai minerāleļļas

Rūdot tēraudā rodas ievērojami iekšējie spriegumi kas var izsaukt ievērojamu detaļu deformāciju un radīt plaisas Tāpēc iekšējo spriegumu likvidēšanai pēc rūdīšanas jāveic papildus termiskā apstrāde ko sauc par atlaidināšanu Tēraudu atlaidinot samazinās tā cietība un izturība bet pieaug plastiskums un stigrība

Atlaidināšanu veic tēraudu karsējot zem līnijas PSK temperatūru intervālā 120 - 650degC dzesēšanu veic gaisā Tērauda īpašības atkarīgas no izvēlētā atlaidināšanas temperatūru režīma Atkarībā no karsēšanas temperatūras atlaidināšanu iedala zemā vidējā un augstā atlaidināšanā

1) Zemā atlaidināšana To veic temperatūru intervālā no 120 - 200degC Šajā temperatūru intervālā notiek daļēja pārsātinātā oglekļa izdalīšanās no martensīta sīku karbīdu veidā Līdz ar to

Termiskās apstrādes pamati 3

samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru - CFeCFe 380)( +ltα sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450degC temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400degC temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta CFeCFe C 3020)( +α mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650degC temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad 1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī

kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

Termiskās apstrādes pamati 4

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Termiskās apstrādes pamati 5

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm 1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta

kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem (empty25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

69att Gala rūdīšanas shēma 610att Dziļrūdības diagramma

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo

kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (dl attiecību)

Termiskās apstrādes pamati 6

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

Termiskās apstrādes pamati 7

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus 5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla

analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai) Makrostruktūras analīzes metodes Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai

materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

Materiālu makrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus

5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus

Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai)

Makrostruktūras analīzes metodes

Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

71att Griezuma virsmas kodināšana 1) metinājuma makrostruktūra 2a) kaltas 2b) virpotas kloķvārpstas makrostruktūras

Baumana nospieduma metode Šo metodi lieto lai noteiktu sēra nevienmērību tā izvietojumu un relatīvo daudzumu tēraudā Sēra izvietojuma attēlu iegūst uz fotopapīra Analīzei bromsudraba fotopapīru iegremdē 5 sērskābes ūdens šķīdumā Pēc tam nosusinātu fotopapīru uzklāj uz noslīpētas un ar spirtu attaukotas tērauda detaļas griezuma virsmas Pēc 3 - 5 minūtēm fotopapīru noņem skalo ūdenī un 5 - 10min fiksē hiposulfīda šķīdumā Iegūto Baumana nospiedumu skalo un žāvē Pēc sēra izvietojuma un relatīvā daudzuma spriež par detaļas apstrādes veidu Metode pamatojas uz to ka sēra sulfīdi (FeS MnS) kas atrodas tēraudā saskaroties ar sērskābi rada sērūdeņradi

S

H

MnSO

SO

H

MnS

2

4

4

2

+

reg

+

Sērūdeņradis iedarbojas uz fotopapīra bromsudraba sāli un veido vairāk vai mazāk brūnu sudraba sulfīdu

HBr

S

Ag

S

H

AgBr

2

2

2

2

+

reg

+

Lai noteiktu sēra fosfora un oglekļa klātbūtni tēraudā to izvietojumu nevienmērību tieši uz virsmas pielieto Heines reaktīva metodi Noslīpētu un ar spirtu attaukotu virsmu iegremdē vai apziež ar Heines reaktīvu kas ir 10 CuCl NH4Cl šķīdums ūdenī Reaktīvs vairāk izkodina tās vietas kur atrodas vairāk piemaisījumu - sēra fosfora oglekļa Lai iegūto makrostruktūras ainu varētu pievienot analīzes dokumentiem virsmu nofotografē un izgatavo fotogrāfiju Pēc redzamām struktūras izmaiņām kas raksturīgas noteiktam metālu apstrādes vai detaļas izgatavošanas paņēmienam nosaka izstrādājuma priekšvēsturi

Lūzumu apskate Izstrādājuma lūzums parāda iekšējo struktūru tās defektus lūzuma virsmu To var analizēt ar ārēju apskati Lūzumus atkarībā no to veidošanās cēloņiem iedala divās grupās

1) sprieguma lūzumi

2) noguruma lūzumi

Sprieguma lūzumi rodas ja izstrādājuma noslodzes radītie spriegumi pārsniedz materiāla stiprību un notiek izstrādājuma sagraušana Trausliem materiāliem lūzumi rodas bez iepriekšējas plastiskas deformācijas Lūzuma virsma ( vienmērīgi graudaina struktūra pa visu lūzuma virsmu Ja pirms sagraušanas materiāls deformējas plastiski notiek stigra (plastiska) sagraušana Veidojas raupja virsma kuras negludumi orientēti plastiskās tecēšanas virzienā un lūzums ir šķiedrains

Noguruma lūzumi rodas mašīnu un iekārtu detaļās to ekspluatācijas laikā normālās darba slodzēs kas ir cikliski mainīga slogojuma rakstura Noguruma lūzumi rodas vietās kur ir sprieguma koncentratori Tādi sprieguma koncentratori var būt materiāla iekšējie defekti (ieslēgumi dislokācijas) arī ārējie defekti kā iegriezumi rupja virsmas apstrāde detaļas formas šķērsgriezumu asas pārejas kā arī nepareiza montāža ekstrēmi ekspluatācijas apstākļi korozija uc

Metālu nogurums (noguruma centrs) normālās darba slodzēs rodas tajās sprieguma koncentrācijas vietās kur spriegumu rezultātā kādā struktūras graudā sākas plastiskā deformācija un rodas mikroplaisiņa ((10-4mm) kas vēlāk turpina attīstīties paplašināties un kļūst par makroplaisu

Metālu noguruma lūzumam ir raksturīgas zonas noguruma zona gluda ar skaidri redzamām noguruma plaisas attīstības līnijām un sprieguma lūzuma zona parasti trausla un rupjgraudaina

Plaisas attīstības dēļ detaļas šķērsgriezuma laukums samazinās līdz izmēriem kurā normālie darba spriegumi kļūst lielāki par materiāla izturības robežu un tad atlikusī daļa pēkšņi pārlūzt kā sprieguma lūzums Pēc noguruma lūzuma izskata (72 att) nosaka noguruma plaisas rašanās centru S plaisu attīstības virzienu materiāla sagrūšanas iemeslus un materiāla kvalitāti

72att Noguruma lūzums S-noguruma centrs N-noguruma zona B-spriegumlūzuma zona

PAGE

1

Materiālu makrostruktūras analīze

_1294413746unknown

_1294413998unknown

samazinās tērauda tilpums un iekšējie spriegumi Iegūto struktūru - CFeCFe 380)( +ltα sauc par atlaidinātu martensītu iegūstot cietību maksimāli ap 60HRC Zemā atlaidināšana rūdīšanas cietību praktiski nepazemina bet nedaudz palielina tā izturību un stigrību Lieto šo atlaidināšanas veidu galvenokārt griezējinstrumentu tēraudiem (sākot ar oglekļa saturu 08) un cementētām detaļām iekšējo spriegumu likvidēšanai

2) Vidējā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 350 - 450degC temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā turpinās oglekļa izdalīšanās no atlaidinātā martensīta līdz 400degC temperatūrā veidojas jau ļoti smalks ferīta un cementīta CFeCFe C 3020)( +α mehānisks maisījums ko sauc par atlaidināšanas trostītu (tā cietība ap 40 - 45HRC) Pārvērtība saistīta ar ievērojamu tilpuma iekšējo spriegumu kā arī cietības un izturības pazemināšanos bet plastiskuma un stigrības pieaugumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt atsperu termiskajā apstrādē (tēraudiem ar oglekļa saturu 05 - 07)

3) Augstā atlaidināšana To veic tēraudu karsējot 550 - 650degC temperatūru intervālā Šajā temperatūru intervālā notiek struktūrā esošā ferīta un cementīta daļiņu koagulācija Iegūto struktūru sauc par atlaidināšanas sorbītu (tā cietība ap 25 - 35HRC) kas ir rupjāks ferīta un cementīta maisījums nekā atlaidināšanas trostīts Šī atlaidināšana rada ievērojamu cietības un stiprības samazināšanos bet nodrošina tēraudā maksimālu stigrību un plastiskumu Šo atlaidināšanas veidu lieto galvenokārt vidēja oglekļa satura (03 - 04C) konstrukciju tēraudiem kas strādā dinamiskā noslogojumā Tērauda dziļrūdības noteikšana

Par tērauda dziļrūdību sauc tērauda spēju norūdīties noteiktā dziļumā Rūdot detaļas virskārta un vidusdaļa atdziest ar dažādu ātrumu (dzesēšanas ātruma izmaiņas pa šķēsgriezumu parādītas 66 att) Virskārta atdziest ātrāk jo tā tieši saskaras ar dzesēšanas vidi vidusdaļa atdziest lēnāk Slāņos kur dzesēšanas ātrums lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu (Vkr) veidojas martensīta struktūra Slāņos kur dzesēšanas ātrums mazāks par kritisko veidojas trostīta sorbīta vai saglabājas pat perlīta struktūra Vidusdaļai atdziestot ar ātrumu kas lielāks par kritisko pa visu šķērsgriezumu veidojas martensīta struktūra

66att Dzesēšanas ātruma izmaiņas pa detaļās šķērsgriezumu

Tātad 1) jo mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums jo lielāka dziļrūdība un otrādi Dziļrūdība kā arī

kritiskais rūdīšanas ātrums cieši saistīta ar austenīta pārvērtību ātrumu tēraudā ti ar austenīta izotermisko pārvērtību sākuma līknes izvietojumu austenīta izotermisko pārvērtību diagrammā Austenīta izotermisko pārvērtību līkņu veidu un izvietojumu līdz ar to rūdīšanas kritisko ātrumu (Vkr) un dziļrūdību visvairāk ietekmē tērauda ķīmiskais sastāvs Visi leģējošie elementi (atskaitot Co) kuri šķīst austenītā nobīda pa labi austenīta izotermisko pārvērtību līkni samazina Vkr un līdz ar to palielina dziļŗūdību (67 att) Dziļrūdību nedaudz ietekmē arī oglekļa saturs tēraudā Tam pieaugot līdz 08 nedaudz samazinās Vkr un dziļrūdība pieaug

Termiskās apstrādes pamati 4

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Termiskās apstrādes pamati 5

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm 1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta

kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem (empty25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

69att Gala rūdīšanas shēma 610att Dziļrūdības diagramma

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo

kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (dl attiecību)

Termiskās apstrādes pamati 6

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

Termiskās apstrādes pamati 7

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus 5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla

analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai) Makrostruktūras analīzes metodes Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai

materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

Materiālu makrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus

5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus

Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai)

Makrostruktūras analīzes metodes

Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

71att Griezuma virsmas kodināšana 1) metinājuma makrostruktūra 2a) kaltas 2b) virpotas kloķvārpstas makrostruktūras

Baumana nospieduma metode Šo metodi lieto lai noteiktu sēra nevienmērību tā izvietojumu un relatīvo daudzumu tēraudā Sēra izvietojuma attēlu iegūst uz fotopapīra Analīzei bromsudraba fotopapīru iegremdē 5 sērskābes ūdens šķīdumā Pēc tam nosusinātu fotopapīru uzklāj uz noslīpētas un ar spirtu attaukotas tērauda detaļas griezuma virsmas Pēc 3 - 5 minūtēm fotopapīru noņem skalo ūdenī un 5 - 10min fiksē hiposulfīda šķīdumā Iegūto Baumana nospiedumu skalo un žāvē Pēc sēra izvietojuma un relatīvā daudzuma spriež par detaļas apstrādes veidu Metode pamatojas uz to ka sēra sulfīdi (FeS MnS) kas atrodas tēraudā saskaroties ar sērskābi rada sērūdeņradi

S

H

MnSO

SO

H

MnS

2

4

4

2

+

reg

+

Sērūdeņradis iedarbojas uz fotopapīra bromsudraba sāli un veido vairāk vai mazāk brūnu sudraba sulfīdu

HBr

S

Ag

S

H

AgBr

2

2

2

2

+

reg

+

Lai noteiktu sēra fosfora un oglekļa klātbūtni tēraudā to izvietojumu nevienmērību tieši uz virsmas pielieto Heines reaktīva metodi Noslīpētu un ar spirtu attaukotu virsmu iegremdē vai apziež ar Heines reaktīvu kas ir 10 CuCl NH4Cl šķīdums ūdenī Reaktīvs vairāk izkodina tās vietas kur atrodas vairāk piemaisījumu - sēra fosfora oglekļa Lai iegūto makrostruktūras ainu varētu pievienot analīzes dokumentiem virsmu nofotografē un izgatavo fotogrāfiju Pēc redzamām struktūras izmaiņām kas raksturīgas noteiktam metālu apstrādes vai detaļas izgatavošanas paņēmienam nosaka izstrādājuma priekšvēsturi

Lūzumu apskate Izstrādājuma lūzums parāda iekšējo struktūru tās defektus lūzuma virsmu To var analizēt ar ārēju apskati Lūzumus atkarībā no to veidošanās cēloņiem iedala divās grupās

1) sprieguma lūzumi

2) noguruma lūzumi

Sprieguma lūzumi rodas ja izstrādājuma noslodzes radītie spriegumi pārsniedz materiāla stiprību un notiek izstrādājuma sagraušana Trausliem materiāliem lūzumi rodas bez iepriekšējas plastiskas deformācijas Lūzuma virsma ( vienmērīgi graudaina struktūra pa visu lūzuma virsmu Ja pirms sagraušanas materiāls deformējas plastiski notiek stigra (plastiska) sagraušana Veidojas raupja virsma kuras negludumi orientēti plastiskās tecēšanas virzienā un lūzums ir šķiedrains

Noguruma lūzumi rodas mašīnu un iekārtu detaļās to ekspluatācijas laikā normālās darba slodzēs kas ir cikliski mainīga slogojuma rakstura Noguruma lūzumi rodas vietās kur ir sprieguma koncentratori Tādi sprieguma koncentratori var būt materiāla iekšējie defekti (ieslēgumi dislokācijas) arī ārējie defekti kā iegriezumi rupja virsmas apstrāde detaļas formas šķērsgriezumu asas pārejas kā arī nepareiza montāža ekstrēmi ekspluatācijas apstākļi korozija uc

Metālu nogurums (noguruma centrs) normālās darba slodzēs rodas tajās sprieguma koncentrācijas vietās kur spriegumu rezultātā kādā struktūras graudā sākas plastiskā deformācija un rodas mikroplaisiņa ((10-4mm) kas vēlāk turpina attīstīties paplašināties un kļūst par makroplaisu

Metālu noguruma lūzumam ir raksturīgas zonas noguruma zona gluda ar skaidri redzamām noguruma plaisas attīstības līnijām un sprieguma lūzuma zona parasti trausla un rupjgraudaina

Plaisas attīstības dēļ detaļas šķērsgriezuma laukums samazinās līdz izmēriem kurā normālie darba spriegumi kļūst lielāki par materiāla izturības robežu un tad atlikusī daļa pēkšņi pārlūzt kā sprieguma lūzums Pēc noguruma lūzuma izskata (72 att) nosaka noguruma plaisas rašanās centru S plaisu attīstības virzienu materiāla sagrūšanas iemeslus un materiāla kvalitāti

72att Noguruma lūzums S-noguruma centrs N-noguruma zona B-spriegumlūzuma zona

PAGE

1

Materiālu makrostruktūras analīze

_1294413746unknown

_1294413998unknown

2) dziļrūdību ietekmē austenīta grauda lielums Jo lielāki austenīta grauda izmēri jo tas ir stabilāks un lēnāk notiek austenīta pārvērtība Līdz ar to mazāks ir Vkr un dziļrūdība lielāka Tā kā austenīta grauda palielināšanās pasliktina tērauda mehāniskās īpašības austenīta graudu palielināšana dziļrūdības palielināšanai nav vēlama

3) dziļrūdība atkarīga arī no detaļas izmēriem un dzesēšanas ātruma Jo lielāks dzesēšanas ātrums jo lielāka arī dziļrūdība

67att Leģējošo elementu ietekme uz kritiskā ātruma izvietojumu

Dziļrūdība ir viens no vissvarīgākajiem tērauda raksturotājiem Tēraudam ar lielu dziļrūdību pēc rūdīšanas un atlaidināšanas ir augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu turpretī tēraudam ar nelielu dziļrūdību īpašības pa šķērsgriezuma laukumu ir ievērojami atšķirīgas Dziļrūdība ir viens no kritērijiem pēc kā nosaka tērauda lietderību noteiktam izstrādājumam Tēraudus ar lielu dziļrūdību (leģētos) ieteicams lietot liela izmēra detaļu izgatavošanai kurām nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības pa visu šķērsgriezumu Tēraudus ar lielu dziļrūdību (tiem mazāks Vkr) var rūdīt lēnākas dzesēšanas apstākļos - eļļā un pat gaisā tādejādi samazinot iekšējos spriegumus kuri rodas rūdot

Dažkārt nepieciešams norūdīt tikai detaļas virskārtu tad izmanto tēraudus ar mazu dziļrūdību

Dziļrūdību pieņemts mērīt kā atstatumu (mm) no virskārtas līdz pusmartensīta struktūras - slānim kas satur 50 martensīta un 50 trostīta struktūras Pusmartensīta struktūras cietība praktiski atkarīga tikai no oglekļa satura tēraudā (68 att)

68att Pusmartensīta zonas cietība atkarībā no oglekļa satura tēraudā

Dziļrūdības raksturotājs ir kritiskais diametrs - dkr Par kritisko diametru sauc lielāko parauga diametru kurā dotajā dzesētājā (ūdenī eļļā gaisā) tas caurrūdās ti parauga centrā ir martensīta vai pusmartensīta struktūras

Lai izslēgtu dziļrūdības atkarību no dzesēšanas vides izmanto teorētisku lielumu - ideālo kritisko diametru - Dinfin kurš ir parauga diametrs kas norūdās viscaur ideālos dzesēšanas apstākļos dzesējot ar bezgalīgi lielu dzesēšanas ātrumu

Termiskās apstrādes pamati 5

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm 1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta

kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem (empty25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

69att Gala rūdīšanas shēma 610att Dziļrūdības diagramma

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo

kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (dl attiecību)

Termiskās apstrādes pamati 6

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

Termiskās apstrādes pamati 7

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus 5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla

analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai) Makrostruktūras analīzes metodes Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai

materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

Materiālu makrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus

5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus

Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai)

Makrostruktūras analīzes metodes

Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

71att Griezuma virsmas kodināšana 1) metinājuma makrostruktūra 2a) kaltas 2b) virpotas kloķvārpstas makrostruktūras

Baumana nospieduma metode Šo metodi lieto lai noteiktu sēra nevienmērību tā izvietojumu un relatīvo daudzumu tēraudā Sēra izvietojuma attēlu iegūst uz fotopapīra Analīzei bromsudraba fotopapīru iegremdē 5 sērskābes ūdens šķīdumā Pēc tam nosusinātu fotopapīru uzklāj uz noslīpētas un ar spirtu attaukotas tērauda detaļas griezuma virsmas Pēc 3 - 5 minūtēm fotopapīru noņem skalo ūdenī un 5 - 10min fiksē hiposulfīda šķīdumā Iegūto Baumana nospiedumu skalo un žāvē Pēc sēra izvietojuma un relatīvā daudzuma spriež par detaļas apstrādes veidu Metode pamatojas uz to ka sēra sulfīdi (FeS MnS) kas atrodas tēraudā saskaroties ar sērskābi rada sērūdeņradi

S

H

MnSO

SO

H

MnS

2

4

4

2

+

reg

+

Sērūdeņradis iedarbojas uz fotopapīra bromsudraba sāli un veido vairāk vai mazāk brūnu sudraba sulfīdu

HBr

S

Ag

S

H

AgBr

2

2

2

2

+

reg

+

Lai noteiktu sēra fosfora un oglekļa klātbūtni tēraudā to izvietojumu nevienmērību tieši uz virsmas pielieto Heines reaktīva metodi Noslīpētu un ar spirtu attaukotu virsmu iegremdē vai apziež ar Heines reaktīvu kas ir 10 CuCl NH4Cl šķīdums ūdenī Reaktīvs vairāk izkodina tās vietas kur atrodas vairāk piemaisījumu - sēra fosfora oglekļa Lai iegūto makrostruktūras ainu varētu pievienot analīzes dokumentiem virsmu nofotografē un izgatavo fotogrāfiju Pēc redzamām struktūras izmaiņām kas raksturīgas noteiktam metālu apstrādes vai detaļas izgatavošanas paņēmienam nosaka izstrādājuma priekšvēsturi

Lūzumu apskate Izstrādājuma lūzums parāda iekšējo struktūru tās defektus lūzuma virsmu To var analizēt ar ārēju apskati Lūzumus atkarībā no to veidošanās cēloņiem iedala divās grupās

1) sprieguma lūzumi

2) noguruma lūzumi

Sprieguma lūzumi rodas ja izstrādājuma noslodzes radītie spriegumi pārsniedz materiāla stiprību un notiek izstrādājuma sagraušana Trausliem materiāliem lūzumi rodas bez iepriekšējas plastiskas deformācijas Lūzuma virsma ( vienmērīgi graudaina struktūra pa visu lūzuma virsmu Ja pirms sagraušanas materiāls deformējas plastiski notiek stigra (plastiska) sagraušana Veidojas raupja virsma kuras negludumi orientēti plastiskās tecēšanas virzienā un lūzums ir šķiedrains

Noguruma lūzumi rodas mašīnu un iekārtu detaļās to ekspluatācijas laikā normālās darba slodzēs kas ir cikliski mainīga slogojuma rakstura Noguruma lūzumi rodas vietās kur ir sprieguma koncentratori Tādi sprieguma koncentratori var būt materiāla iekšējie defekti (ieslēgumi dislokācijas) arī ārējie defekti kā iegriezumi rupja virsmas apstrāde detaļas formas šķērsgriezumu asas pārejas kā arī nepareiza montāža ekstrēmi ekspluatācijas apstākļi korozija uc

Metālu nogurums (noguruma centrs) normālās darba slodzēs rodas tajās sprieguma koncentrācijas vietās kur spriegumu rezultātā kādā struktūras graudā sākas plastiskā deformācija un rodas mikroplaisiņa ((10-4mm) kas vēlāk turpina attīstīties paplašināties un kļūst par makroplaisu

Metālu noguruma lūzumam ir raksturīgas zonas noguruma zona gluda ar skaidri redzamām noguruma plaisas attīstības līnijām un sprieguma lūzuma zona parasti trausla un rupjgraudaina

Plaisas attīstības dēļ detaļas šķērsgriezuma laukums samazinās līdz izmēriem kurā normālie darba spriegumi kļūst lielāki par materiāla izturības robežu un tad atlikusī daļa pēkšņi pārlūzt kā sprieguma lūzums Pēc noguruma lūzuma izskata (72 att) nosaka noguruma plaisas rašanās centru S plaisu attīstības virzienu materiāla sagrūšanas iemeslus un materiāla kvalitāti

72att Noguruma lūzums S-noguruma centrs N-noguruma zona B-spriegumlūzuma zona

PAGE

1

Materiālu makrostruktūras analīze

_1294413746unknown

_1294413998unknown

Dziļrūdību nosaka ar sekojošām metodēm 1) oglekļa instrumentu tēraudiem ar nelielu dziļrūdību to nosaka pēc ūdenī dzesēta

kvadrātveida (20x20mm) šķērsgriezuma parauga lūzuma vietas izskata Norūdītam slānim ir smalkgraudaināka struktūra

2) konstrukciju tēraudiem dziļrūdību nosaka dažāda diametra paraugus norūdot ūdenī vai eļļā izmērot cietību pa šķērsgriezumu un uzzīmējot cietības izmaiņas līkni Metode nav ērta masveida kontrolei jo ir sarežģīta un darbietilpīga

3) gala rūdīšanas metode Šo metodi lieto visbiežāk Dziļrūdību nosaka standartizmēra cilindriskiem paraugiem (empty25 20 12 vai 6mm garums 100mm) Lai novērstu virsmas atogļošanos paraugus karsē aizsargatmosfēras krāsnī vai tērauda apvalkā Paraugus sakarsē līdz rūdīšanas temperatūrai Sakarsēto paraugu ātri nostiprina speciālas gala rūdīšanas iekārtas turētājā un dzesē ar ūdens strūklu līdz tā pilnīgai atdzišanai tad izņem no turētāja noslīpē vienu tā malu un izmēra cietību (HRC) sāktu no parauga gala ik pa 2mm (69 att) uz augšu

69att Gala rūdīšanas shēma 610att Dziļrūdības diagramma

Rūdot paraugu pieaugot attālumam no gala dzesēšanas ātrums pakāpeniski samazinās samazinās arī tā cietība Iegūtos cietības rezultātus attēlojot grafiski iegūst dziļrūdības diagrammu (610 att)

Lai noteiktu diļrūdību pēc diagrammas nepieciešams novilkt horizontāli atbilstoši tērauda markas pusmartensīta struktūtas cietībai (pusmartensīta struktūras cietību atkarībā no oglekļa satura tēraudā skat 68 att) Punktu a un arsquo projekcijas uz horizontālās ass raksturo dziļrūdību ldquotrdquo mm Tēraudiem ar lielu dziļrūdību (610 att) attālinoties no gala cietība samazinās pakāpeniski bet tēraudiem ar mazu dziļrūdību cietības samazināšanās notiek strauji Pēc atstatuma (tmm) līdz pusmartensīta zonai pēc dziļrūdības nomogrammas atkarībā no dzesēšanas vides un parauga gabarītiem un tā formas nosaka reālo kritisko diametru

Dziļrūdības nomogrmmas lietošana Dziļrūdības nomogrammā uz augšējās skalas atrod atstatumu bdquotrdquo līdz pusmartensīta struktūrai kurš iepriekš noteikts standarta paraugam (611 att)

No atrastā punkta velk perpendikulu līdz dzesēšanas līknei kas raksturo ideālās dzesēšanas ātrumu No atrastā krustpunkta velk horizontāli līdz krustpunktiem ar līknēm kas attēlo noteiktu dzesēšanas ātrumu (ūdens eļļa gaiss) Šo krustpunktu projekcijas uz horizontālās ass raksturo

kritisko diametru iepriekš zinot detaļas izmērus (dl attiecību)

Termiskās apstrādes pamati 6

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

Termiskās apstrādes pamati 7

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus 5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla

analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai) Makrostruktūras analīzes metodes Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai

materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

Materiālu makrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus

5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus

Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai)

Makrostruktūras analīzes metodes

Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

71att Griezuma virsmas kodināšana 1) metinājuma makrostruktūra 2a) kaltas 2b) virpotas kloķvārpstas makrostruktūras

Baumana nospieduma metode Šo metodi lieto lai noteiktu sēra nevienmērību tā izvietojumu un relatīvo daudzumu tēraudā Sēra izvietojuma attēlu iegūst uz fotopapīra Analīzei bromsudraba fotopapīru iegremdē 5 sērskābes ūdens šķīdumā Pēc tam nosusinātu fotopapīru uzklāj uz noslīpētas un ar spirtu attaukotas tērauda detaļas griezuma virsmas Pēc 3 - 5 minūtēm fotopapīru noņem skalo ūdenī un 5 - 10min fiksē hiposulfīda šķīdumā Iegūto Baumana nospiedumu skalo un žāvē Pēc sēra izvietojuma un relatīvā daudzuma spriež par detaļas apstrādes veidu Metode pamatojas uz to ka sēra sulfīdi (FeS MnS) kas atrodas tēraudā saskaroties ar sērskābi rada sērūdeņradi

S

H

MnSO

SO

H

MnS

2

4

4

2

+

reg

+

Sērūdeņradis iedarbojas uz fotopapīra bromsudraba sāli un veido vairāk vai mazāk brūnu sudraba sulfīdu

HBr

S

Ag

S

H

AgBr

2

2

2

2

+

reg

+

Lai noteiktu sēra fosfora un oglekļa klātbūtni tēraudā to izvietojumu nevienmērību tieši uz virsmas pielieto Heines reaktīva metodi Noslīpētu un ar spirtu attaukotu virsmu iegremdē vai apziež ar Heines reaktīvu kas ir 10 CuCl NH4Cl šķīdums ūdenī Reaktīvs vairāk izkodina tās vietas kur atrodas vairāk piemaisījumu - sēra fosfora oglekļa Lai iegūto makrostruktūras ainu varētu pievienot analīzes dokumentiem virsmu nofotografē un izgatavo fotogrāfiju Pēc redzamām struktūras izmaiņām kas raksturīgas noteiktam metālu apstrādes vai detaļas izgatavošanas paņēmienam nosaka izstrādājuma priekšvēsturi

Lūzumu apskate Izstrādājuma lūzums parāda iekšējo struktūru tās defektus lūzuma virsmu To var analizēt ar ārēju apskati Lūzumus atkarībā no to veidošanās cēloņiem iedala divās grupās

1) sprieguma lūzumi

2) noguruma lūzumi

Sprieguma lūzumi rodas ja izstrādājuma noslodzes radītie spriegumi pārsniedz materiāla stiprību un notiek izstrādājuma sagraušana Trausliem materiāliem lūzumi rodas bez iepriekšējas plastiskas deformācijas Lūzuma virsma ( vienmērīgi graudaina struktūra pa visu lūzuma virsmu Ja pirms sagraušanas materiāls deformējas plastiski notiek stigra (plastiska) sagraušana Veidojas raupja virsma kuras negludumi orientēti plastiskās tecēšanas virzienā un lūzums ir šķiedrains

Noguruma lūzumi rodas mašīnu un iekārtu detaļās to ekspluatācijas laikā normālās darba slodzēs kas ir cikliski mainīga slogojuma rakstura Noguruma lūzumi rodas vietās kur ir sprieguma koncentratori Tādi sprieguma koncentratori var būt materiāla iekšējie defekti (ieslēgumi dislokācijas) arī ārējie defekti kā iegriezumi rupja virsmas apstrāde detaļas formas šķērsgriezumu asas pārejas kā arī nepareiza montāža ekstrēmi ekspluatācijas apstākļi korozija uc

Metālu nogurums (noguruma centrs) normālās darba slodzēs rodas tajās sprieguma koncentrācijas vietās kur spriegumu rezultātā kādā struktūras graudā sākas plastiskā deformācija un rodas mikroplaisiņa ((10-4mm) kas vēlāk turpina attīstīties paplašināties un kļūst par makroplaisu

Metālu noguruma lūzumam ir raksturīgas zonas noguruma zona gluda ar skaidri redzamām noguruma plaisas attīstības līnijām un sprieguma lūzuma zona parasti trausla un rupjgraudaina

Plaisas attīstības dēļ detaļas šķērsgriezuma laukums samazinās līdz izmēriem kurā normālie darba spriegumi kļūst lielāki par materiāla izturības robežu un tad atlikusī daļa pēkšņi pārlūzt kā sprieguma lūzums Pēc noguruma lūzuma izskata (72 att) nosaka noguruma plaisas rašanās centru S plaisu attīstības virzienu materiāla sagrūšanas iemeslus un materiāla kvalitāti

72att Noguruma lūzums S-noguruma centrs N-noguruma zona B-spriegumlūzuma zona

PAGE

1

Materiālu makrostruktūras analīze

_1294413746unknown

_1294413998unknown

611att Dziļrūdības noteikšanas nomogrammas pielietošana

Termiskās apstrādes pamati 7

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus 5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla

analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai) Makrostruktūras analīzes metodes Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai

materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

Materiālu makrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus

5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus

Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai)

Makrostruktūras analīzes metodes

Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

71att Griezuma virsmas kodināšana 1) metinājuma makrostruktūra 2a) kaltas 2b) virpotas kloķvārpstas makrostruktūras

Baumana nospieduma metode Šo metodi lieto lai noteiktu sēra nevienmērību tā izvietojumu un relatīvo daudzumu tēraudā Sēra izvietojuma attēlu iegūst uz fotopapīra Analīzei bromsudraba fotopapīru iegremdē 5 sērskābes ūdens šķīdumā Pēc tam nosusinātu fotopapīru uzklāj uz noslīpētas un ar spirtu attaukotas tērauda detaļas griezuma virsmas Pēc 3 - 5 minūtēm fotopapīru noņem skalo ūdenī un 5 - 10min fiksē hiposulfīda šķīdumā Iegūto Baumana nospiedumu skalo un žāvē Pēc sēra izvietojuma un relatīvā daudzuma spriež par detaļas apstrādes veidu Metode pamatojas uz to ka sēra sulfīdi (FeS MnS) kas atrodas tēraudā saskaroties ar sērskābi rada sērūdeņradi

S

H

MnSO

SO

H

MnS

2

4

4

2

+

reg

+

Sērūdeņradis iedarbojas uz fotopapīra bromsudraba sāli un veido vairāk vai mazāk brūnu sudraba sulfīdu

HBr

S

Ag

S

H

AgBr

2

2

2

2

+

reg

+

Lai noteiktu sēra fosfora un oglekļa klātbūtni tēraudā to izvietojumu nevienmērību tieši uz virsmas pielieto Heines reaktīva metodi Noslīpētu un ar spirtu attaukotu virsmu iegremdē vai apziež ar Heines reaktīvu kas ir 10 CuCl NH4Cl šķīdums ūdenī Reaktīvs vairāk izkodina tās vietas kur atrodas vairāk piemaisījumu - sēra fosfora oglekļa Lai iegūto makrostruktūras ainu varētu pievienot analīzes dokumentiem virsmu nofotografē un izgatavo fotogrāfiju Pēc redzamām struktūras izmaiņām kas raksturīgas noteiktam metālu apstrādes vai detaļas izgatavošanas paņēmienam nosaka izstrādājuma priekšvēsturi

Lūzumu apskate Izstrādājuma lūzums parāda iekšējo struktūru tās defektus lūzuma virsmu To var analizēt ar ārēju apskati Lūzumus atkarībā no to veidošanās cēloņiem iedala divās grupās

1) sprieguma lūzumi

2) noguruma lūzumi

Sprieguma lūzumi rodas ja izstrādājuma noslodzes radītie spriegumi pārsniedz materiāla stiprību un notiek izstrādājuma sagraušana Trausliem materiāliem lūzumi rodas bez iepriekšējas plastiskas deformācijas Lūzuma virsma ( vienmērīgi graudaina struktūra pa visu lūzuma virsmu Ja pirms sagraušanas materiāls deformējas plastiski notiek stigra (plastiska) sagraušana Veidojas raupja virsma kuras negludumi orientēti plastiskās tecēšanas virzienā un lūzums ir šķiedrains

Noguruma lūzumi rodas mašīnu un iekārtu detaļās to ekspluatācijas laikā normālās darba slodzēs kas ir cikliski mainīga slogojuma rakstura Noguruma lūzumi rodas vietās kur ir sprieguma koncentratori Tādi sprieguma koncentratori var būt materiāla iekšējie defekti (ieslēgumi dislokācijas) arī ārējie defekti kā iegriezumi rupja virsmas apstrāde detaļas formas šķērsgriezumu asas pārejas kā arī nepareiza montāža ekstrēmi ekspluatācijas apstākļi korozija uc

Metālu nogurums (noguruma centrs) normālās darba slodzēs rodas tajās sprieguma koncentrācijas vietās kur spriegumu rezultātā kādā struktūras graudā sākas plastiskā deformācija un rodas mikroplaisiņa ((10-4mm) kas vēlāk turpina attīstīties paplašināties un kļūst par makroplaisu

Metālu noguruma lūzumam ir raksturīgas zonas noguruma zona gluda ar skaidri redzamām noguruma plaisas attīstības līnijām un sprieguma lūzuma zona parasti trausla un rupjgraudaina

Plaisas attīstības dēļ detaļas šķērsgriezuma laukums samazinās līdz izmēriem kurā normālie darba spriegumi kļūst lielāki par materiāla izturības robežu un tad atlikusī daļa pēkšņi pārlūzt kā sprieguma lūzums Pēc noguruma lūzuma izskata (72 att) nosaka noguruma plaisas rašanās centru S plaisu attīstības virzienu materiāla sagrūšanas iemeslus un materiāla kvalitāti

72att Noguruma lūzums S-noguruma centrs N-noguruma zona B-spriegumlūzuma zona

PAGE

1

Materiālu makrostruktūras analīze

_1294413746unknown

_1294413998unknown

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus 5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla

analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai) Makrostruktūras analīzes metodes Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai

materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

Materiālu makrostruktūras analīze 1

Laboratorijas darbs Nr 7

Materiālu makrostruktūras analīze

Par makrostruktūras analīzi sauc objektu struktūras pētīšanu ar neapbruņotu aci vai arī līdz 30 reižu lielā palielinājumā lietojot vienkāršus tehniskus līdzekļus - lēcu ķīmiskus reaktīvus uc Materiāla struktūru kas noteikta šādā veida sauc par makrostruktūru

Makrostruktūras analīzē vienlaicīgi var novērot lielu detaļas (parauga) virsmu kas dod priekšstatu par visu objektu un ļauj secināt par iepriekšējās apstrādes tehnoloģiju (liešana kalšana metināšana uc) materiāla kvalitāti un detaļa ekspluatācijas apstākļiem (karsēšana korozija uc)

Ar makrostruktūras analīzes palīdzību var noteikt sekojošas svarīgākās materiāla uzbūves īpatnības

1) struktūru kas veidojas liešanas procesā materiālam kristalizējoties (dendrītveida vai graudaina) vai spiedienapstrādē materiālu plastiski deformējot (šķiedraina tekstūra)

2) ķīmiskā sastāva neviendabīgumu - likvāciju kas veidojas šķidram sakausējumam kristalizējoties

3) makrodefektus kas saistīti ar materiāla blīvuma nevienmērīgumu gāzes tukšumus sārņu ieslēgumus plaisas nesametinājumus porainību uc

4) termiskās un ķīmiski termiskās iespaida zonas to izmērus

5) izstrādājumu lūzuma veidus to veidošanās cēloņus

Makrostruktūras analīze (pētamā paraugā detaļā) ļauj izvēlēties vietu precizākai materiāla analīzei (mikroskopiskai rentgena spektrālai)

Makrostruktūras analīzes metodes

Ārējā apskate Metode ļauj noteikt materiāla dabu (pēc krāsas spīduma svara) Precīzākai materiāla identificēšanai markas noteikšanai jānosaka tā ķīmiskais sastāvs mehāniskās īpašības mikrostruktūra kā arī īpatnējais svars vai citas fizikālās īpašības Ārējā apskate ļauj arī noteikt izstrādājuma izgatavošanas veidu (lējums štancējums kalums metinājums apstrādāts ar griezējinstrumentiem) Var novērot ārējos defektus (dobumus plaisas korozijas un karsēšanas pēdas virsmas bojājumus mehāniski apstrādātas virsmas raupjumu virsmas kvalitāti)

Griezuma virsmas pētīšana Lai novērotu izstrādājuma iekšējo makrostruktūru veic tās griezumus Lējumu griezumos var novērot iekšējos nosēduma tukšumus gāzes tukšumus sārņu un citu metālu ieslēgumus Metinātu savienojumu griezumā var redzēt nesametinājumus gāzu un sārņu ieslēgumus Papildus informāciju par griezumu makrostruktūru var iegūt kodinot virsmu Kodināmo virsmu vispirms noslīpē attauko un tad iegremdē reaktīvā kas sastāv no 5 slāpekļskābes šķīduma spirtā vai 15 slāpekļskābes šķīduma ūdenī Pēc kodinājuma virsmas makrostruktūras var spriest par izstrādājuma izgatavošanas tehnoloģiju var noteikt rūdīšanas dziļumu termiskās ķīmiski ndash termiskās apstrādes zonas to lielumu metinātas šuves makrostruktūru struktūras nevienmērību

Lējumiem lieto dziļo kodināšanu Tā raksturo primārās kristalizācijas procesu ļauj noteikt primāro kristālu (dendrītu) uzbūvi virzienu kā arī parāda defektus - sīkas poras plaisas nemetāliskus ieslēgumus metāla šķiedrainību pēc spiedienapstrādes

Dziļo kodināšanu parasti veic 15 - 20min izturot 20 - 50 sērskābes sālskābes vai slāpekļskābes ūdens šķīdumā Kodināšanā reaktīvs iedarbojas uz dažādām struktūras sastāvdaļām atšķirīgi Poras plaisas sprieguma un likvācijas zonas kodinās spēcīgāk un kļūst redzamas

71att Griezuma virsmas kodināšana 1) metinājuma makrostruktūra 2a) kaltas 2b) virpotas kloķvārpstas makrostruktūras

Baumana nospieduma metode Šo metodi lieto lai noteiktu sēra nevienmērību tā izvietojumu un relatīvo daudzumu tēraudā Sēra izvietojuma attēlu iegūst uz fotopapīra Analīzei bromsudraba fotopapīru iegremdē 5 sērskābes ūdens šķīdumā Pēc tam nosusinātu fotopapīru uzklāj uz noslīpētas un ar spirtu attaukotas tērauda detaļas griezuma virsmas Pēc 3 - 5 minūtēm fotopapīru noņem skalo ūdenī un 5 - 10min fiksē hiposulfīda šķīdumā Iegūto Baumana nospiedumu skalo un žāvē Pēc sēra izvietojuma un relatīvā daudzuma spriež par detaļas apstrādes veidu Metode pamatojas uz to ka sēra sulfīdi (FeS MnS) kas atrodas tēraudā saskaroties ar sērskābi rada sērūdeņradi

S

H

MnSO

SO

H

MnS

2

4

4

2

+

reg

+

Sērūdeņradis iedarbojas uz fotopapīra bromsudraba sāli un veido vairāk vai mazāk brūnu sudraba sulfīdu

HBr

S

Ag

S

H

AgBr

2

2

2

2

+

reg

+

Lai noteiktu sēra fosfora un oglekļa klātbūtni tēraudā to izvietojumu nevienmērību tieši uz virsmas pielieto Heines reaktīva metodi Noslīpētu un ar spirtu attaukotu virsmu iegremdē vai apziež ar Heines reaktīvu kas ir 10 CuCl NH4Cl šķīdums ūdenī Reaktīvs vairāk izkodina tās vietas kur atrodas vairāk piemaisījumu - sēra fosfora oglekļa Lai iegūto makrostruktūras ainu varētu pievienot analīzes dokumentiem virsmu nofotografē un izgatavo fotogrāfiju Pēc redzamām struktūras izmaiņām kas raksturīgas noteiktam metālu apstrādes vai detaļas izgatavošanas paņēmienam nosaka izstrādājuma priekšvēsturi

Lūzumu apskate Izstrādājuma lūzums parāda iekšējo struktūru tās defektus lūzuma virsmu To var analizēt ar ārēju apskati Lūzumus atkarībā no to veidošanās cēloņiem iedala divās grupās

1) sprieguma lūzumi

2) noguruma lūzumi

Sprieguma lūzumi rodas ja izstrādājuma noslodzes radītie spriegumi pārsniedz materiāla stiprību un notiek izstrādājuma sagraušana Trausliem materiāliem lūzumi rodas bez iepriekšējas plastiskas deformācijas Lūzuma virsma ( vienmērīgi graudaina struktūra pa visu lūzuma virsmu Ja pirms sagraušanas materiāls deformējas plastiski notiek stigra (plastiska) sagraušana Veidojas raupja virsma kuras negludumi orientēti plastiskās tecēšanas virzienā un lūzums ir šķiedrains

Noguruma lūzumi rodas mašīnu un iekārtu detaļās to ekspluatācijas laikā normālās darba slodzēs kas ir cikliski mainīga slogojuma rakstura Noguruma lūzumi rodas vietās kur ir sprieguma koncentratori Tādi sprieguma koncentratori var būt materiāla iekšējie defekti (ieslēgumi dislokācijas) arī ārējie defekti kā iegriezumi rupja virsmas apstrāde detaļas formas šķērsgriezumu asas pārejas kā arī nepareiza montāža ekstrēmi ekspluatācijas apstākļi korozija uc

Metālu nogurums (noguruma centrs) normālās darba slodzēs rodas tajās sprieguma koncentrācijas vietās kur spriegumu rezultātā kādā struktūras graudā sākas plastiskā deformācija un rodas mikroplaisiņa ((10-4mm) kas vēlāk turpina attīstīties paplašināties un kļūst par makroplaisu

Metālu noguruma lūzumam ir raksturīgas zonas noguruma zona gluda ar skaidri redzamām noguruma plaisas attīstības līnijām un sprieguma lūzuma zona parasti trausla un rupjgraudaina

Plaisas attīstības dēļ detaļas šķērsgriezuma laukums samazinās līdz izmēriem kurā normālie darba spriegumi kļūst lielāki par materiāla izturības robežu un tad atlikusī daļa pēkšņi pārlūzt kā sprieguma lūzums Pēc noguruma lūzuma izskata (72 att) nosaka noguruma plaisas rašanās centru S plaisu attīstības virzienu materiāla sagrūšanas iemeslus un materiāla kvalitāti

72att Noguruma lūzums S-noguruma centrs N-noguruma zona B-spriegumlūzuma zona

PAGE

1

Materiālu makrostruktūras analīze

_1294413746unknown

_1294413998unknown

71att Griezuma virsmas kodināšana 1) metinājuma makrostruktūra 2a) kaltas 2b) virpotas

kloķvārpstas makrostruktūras Baumana nospieduma metode Šo metodi lieto lai noteiktu sēra nevienmērību tā

izvietojumu un relatīvo daudzumu tēraudā Sēra izvietojuma attēlu iegūst uz fotopapīra Analīzei bromsudraba fotopapīru iegremdē 5 sērskābes ūdens šķīdumā Pēc tam nosusinātu fotopapīru uzklāj uz noslīpētas un ar spirtu attaukotas tērauda detaļas griezuma virsmas Pēc 3 - 5 minūtēm fotopapīru noņem skalo ūdenī un 5 - 10min fiksē hiposulfīda šķīdumā Iegūto Baumana nospiedumu skalo un žāvē Pēc sēra izvietojuma un relatīvā daudzuma spriež par detaļas apstrādes veidu Metode pamatojas uz to ka sēra sulfīdi (FeS MnS) kas atrodas tēraudā saskaroties ar sērskābi rada sērūdeņradi

SHMnSOSOHMnS 2442 +rarr+ Sērūdeņradis iedarbojas uz fotopapīra bromsudraba sāli un veido vairāk vai mazāk brūnu sudraba sulfīdu

HBrSAgSHAgBr 22 22 +rarr+ Lai noteiktu sēra fosfora un oglekļa klātbūtni tēraudā to izvietojumu nevienmērību tieši uz

virsmas pielieto Heines reaktīva metodi Noslīpētu un ar spirtu attaukotu virsmu iegremdē vai apziež ar Heines reaktīvu kas ir 10 CuCl NH4Cl šķīdums ūdenī Reaktīvs vairāk izkodina tās vietas kur atrodas vairāk piemaisījumu - sēra fosfora oglekļa Lai iegūto makrostruktūras ainu varētu pievienot analīzes dokumentiem virsmu nofotografē un izgatavo fotogrāfiju Pēc redzamām struktūras izmaiņām kas raksturīgas noteiktam metālu apstrādes vai detaļas izgatavošanas paņēmienam nosaka izstrādājuma priekšvēsturi

Lūzumu apskate Izstrādājuma lūzums parāda iekšējo struktūru tās defektus lūzuma virsmu To var analizēt ar ārēju apskati Lūzumus atkarībā no to veidošanās cēloņiem iedala divās grupās

1) sprieguma lūzumi 2) noguruma lūzumi Sprieguma lūzumi rodas ja izstrādājuma noslodzes radītie spriegumi pārsniedz materiāla

stiprību un notiek izstrādājuma sagraušana Trausliem materiāliem lūzumi rodas bez iepriekšējas plastiskas deformācijas Lūzuma virsma minus vienmērīgi graudaina struktūra pa visu lūzuma virsmu Ja pirms sagraušanas materiāls deformējas plastiski notiek stigra (plastiska) sagraušana Veidojas raupja virsma kuras negludumi orientēti plastiskās tecēšanas virzienā un lūzums ir šķiedrains

Noguruma lūzumi rodas mašīnu un iekārtu detaļās to ekspluatācijas laikā normālās darba slodzēs kas ir cikliski mainīga slogojuma rakstura Noguruma lūzumi rodas vietās kur ir sprieguma koncentratori Tādi sprieguma koncentratori var būt materiāla iekšējie defekti (ieslēgumi dislokācijas) arī ārējie defekti kā iegriezumi rupja virsmas apstrāde detaļas formas šķērsgriezumu asas pārejas kā arī nepareiza montāža ekstrēmi ekspluatācijas apstākļi korozija uc

Metālu nogurums (noguruma centrs) normālās darba slodzēs rodas tajās sprieguma koncentrācijas vietās kur spriegumu rezultātā kādā struktūras graudā sākas plastiskā deformācija un rodas mikroplaisiņa (sim10-4mm) kas vēlāk turpina attīstīties paplašināties un kļūst par makroplaisu Metālu noguruma lūzumam ir raksturīgas zonas noguruma zona gluda ar skaidri redzamām noguruma plaisas attīstības līnijām un sprieguma lūzuma zona parasti trausla un rupjgraudaina

Materiālu makrostruktūras analīze 2

Plaisas attīstības dēļ detaļas šķērsgriezuma laukums samazinās līdz izmēriem kurā normālie darba spriegumi kļūst lielāki par materiāla izturības robežu un tad atlikusī daļa pēkšņi pārlūzt kā sprieguma lūzums Pēc noguruma lūzuma izskata (72 att) nosaka noguruma plaisas rašanās centru S plaisu attīstības virzienu materiāla sagrūšanas iemeslus un materiāla kvalitāti

72att Noguruma lūzums S-noguruma centrs N-noguruma zona B-spriegumlūzuma zona

Materiālu makrostruktūras analīze 3

Plaisas attīstības dēļ detaļas šķērsgriezuma laukums samazinās līdz izmēriem kurā normālie darba spriegumi kļūst lielāki par materiāla izturības robežu un tad atlikusī daļa pēkšņi pārlūzt kā sprieguma lūzums Pēc noguruma lūzuma izskata (72 att) nosaka noguruma plaisas rašanās centru S plaisu attīstības virzienu materiāla sagrūšanas iemeslus un materiāla kvalitāti

72att Noguruma lūzums S-noguruma centrs N-noguruma zona B-spriegumlūzuma zona

Materiālu makrostruktūras analīze 3