ANYAGISMERET Készítette: Csonka György 1

Átírás

1 ANYAGISMERET Készítette: Csonka György 1

2 AZ ANYAG Az anyagot az ember nyeri ki a természetből és alakítja olyanná, ami az igényeknek leginkább megfelel Készítette: Csonka György 2

3 ANYAGSZERKEZET Készítette: Csonka György 3.

4 ANYAGSZERKEZET Az anyagi részecskék mozgása solid liquid gas szilárd folyadék gáz Készítette: Csonka György 4

5 AZ ANYAG KÖRFORGÁSA Bányászat nyersanyagok Föld, földkéreg (ércek, természetes anyagok, szén kőolaj, földgáz stb.) kőrforgás Eljárás technikai módszerekkel pl. kohászat stb. szerkezeti anyag Tervezés, gyártás TERMÉK Üzemeltetés, használat Elhasználódás, hulladék, szemét Készítette: Csonka György 5

6 A termékek feladatuk teljesítése után hulladékká válnak. A hulladékot kezelni kell. Ez lehet: Újrafeldolgozás, újrahasznosítás Megsemmisítés Ártalmatlanítás Végleges elhelyezés Készítette: Csonka György 6

7 ANYAGHASZNÁLAT Az emberré válás folyamatában alapvető szerepe volt a megfelelő anyagokból készült szerszámoknak és szerszámhasználatnak. Az emberiség őstörténetének korszakait az akkor használt szerkezeti anyagokról nevezték el: kőkorszak bronzkor vaskor A további fejlődés során egyre több fémet vontak használatba, ma már a periódusos rendszer legtöbb eleme szerepel az iparilag felhasznált anyagok között Készítette: Csonka György 7

8 Az anyagok csoportosítása Az anyagok csoportosíthatók: Halmazállapot szerint szilárd, folyékony, légnemű és plazma (a plazma ionizált gázt jelent, illetve a negyedik halmazállapotot a szilárd, a folyékony és a gáznemű mellett. Az ionizált itt azt jelenti, hogy az anyagot alkotó atomokról egy vagy több elektron leszakad, és így a plazma ionok és szabad elektronok keveréke lesz, a plazma elektromosan vezetővé válik) Készítette: Csonka György 8

9 Az anyagok csoportosítása Eredet szerint szerves anyagok, polimerek természetes eredetűek pl. gumi, fa, bőr stb. mesterségesen előállított műanyagok szervetlen fémek, kerámiák Készítette: Csonka György 9

10 Anyagok csoportosítása Készítette: Csonka György 10.

11 Anyagok csoportosítása Készítette: Csonka György 11.

12 Készítette: Csonka György 12

13 Készítette: Csonka György 13.

14 Ipari anyagok, gépszerkezeti anyagok Ipari anyagoknak vagy gépszerkezeti anyagoknak a technikailag hasznos tulajdonságú anyagokat nevezzük. Az ipari anyagok lehetnek: Fémek Kerámiák Műanyagok Kompozitok -- olyan összetett anyagok, amelyek két vagy több különböző szerkezetű anyag kombinációjából épül fel a hasznos tulajdonságok kiemelése és a káros tulajdonságok csökkentése céljából Készítette: Csonka György 14

15 Ipari anyagok, gépszerkezeti anyagok A gépek szerkezeti részeinek gyártásához olyan anyagokat kell használni, amelyek a mechanikai- vagy vegyi hatásoknak ellenállnak, megfelelően alakíthatók. A gépszerkezeti anyagok közül a leggyakrabban használt anyagok a fémek. Ezek legfontosabb tulajdonságai a következők: Készítette: Csonka György 15

16 Gépszerkezeti anyagok tulajdonságai Fizikai tulajdonságok: térfogat, sűrűség, hőtágulás, olvadáspont, dermedéspont, vezetőképesség (elektromos, hang vagy hő) Kémiai tulajdonságok: rozsdaállóság, savállóság, lúgállóság, ötvözhetőség, éghetőség, reakcióképesség Készítette: Csonka György 16

17 Gépszerkezeti anyagok tulajdonságai Mechanikai tulajdonságok: szilárdság, keménység. Technológiai tulajdonságok: önthetőség, kovácsolhatóság, edzhetőség és hőkezelhetőség, hegeszthetőség, forgácsolhatóság, stb Készítette: Csonka György 17

18 MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK Szilárdság: az anyagnak az a tulajdonsága, hogy a a külső erőhatásoknak ellenáll, nem törik, nem szakad. A fellépő erők alakváltoztató hatását igénybevételnek nevezzük. Szilárdság szempontjából az anyag lehet: rideg, szívós, képlékeny, rugalmas Készítette: Csonka György 18

19 Igénybevételek Igénybevételek fajtái: Egyszerű igénybevételek: húzás, nyomás, hajlítás, csavarás, nyírás. Összetett igénybevételek: az egyszerű igénybevételek kombinációi. A gépszerkezeti anyagok legfontosabb tulajdonsága, hogy ellenállnak a külső igénybevételekkel szemben, tehát a terhelhetők Készítette: Csonka György 19

20 Igénybevételek Nyomás Húzó Nyomó Hajlító Nyíró Csavaró Húzás Hajlítás Csavarás Húzás Készítette: Csonka György 20

21 Igénybevételek Hő Vegyi Elektrokémiai Áramló közeg Koptató Sugárzás Biológiai Szorító erő Kopás Forgatás Készítette: Csonka György 21

22 Alapvető igénybevételek Készítette: Csonka György 22

25 Igénybevételek Az igénybevétel az időbeli változása alapján lehet: statikus, ha az igénybevétel időben állandó, vagy csak igen lassan, egyenletesen változik, dinamikus, ha a terhelés időben változik, hirtelen, ütésszerű, lökésszerű pl. motorok indítása, ütközés stb. fárasztó, ha az igénybevétel időben változik, és sokszor ismétlődik Készítette: Csonka György 25

26 MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK Keménység: az anyagnak az a tulajdonsága, hogy ellenállást tanúsít valamely idegen anyag behatolásával szemben. Kemény anyag pl.: üveg, gyémánt, kő stb Készítette: Csonka György 26

27 TECHNOLÓGIAI TULAJDONSÁGOK Önthetőség: fémeknek az a tulajdonsága, hogy hevítés hatására aránylag könnyen megolvadnak, hígfolyóssá válnak, ezáltal az öntőmintát jól kitöltik. Kovácsolhatóság: a fémek azon tulajdonsága, hogy alakjukat ütésre, nyomásra megváltoztatják, azaz alakíthatóak anélkül, hogy eközben az anyagon törés vagy repedés keletkezne Készítette: Csonka György 27

28 TECHNOLÓGIAI TULAJDONSÁGOK Edzhetőség: egyes fémek azon tulajdonsága, amely lehetővé teszi, hogy az anyag keménységét nagymértékben megnöveljük. Hegeszthetőség: egyes fémeknek, fémötvözeteknek az a tulajdonsága, hogy ugyanabból az anyagból két darab megfelelő izzási hőfokon, melyen az összekötendő anyag már megolvad, egy darabbá egyesíthető. Forgácsolhatóság: az anyagnál keményebb vágóélű szerszámmal az anyagból viszonylag könnyen vékony rétegek választhatók le Készítette: Csonka György 28

29 Anyagtulajdonságok Fémek és ötvözetek Készítette: Csonka György 29

30 Alapanyagok Fémek Vas, acél, réz és ötvözetei, könnyűfémek és ötvözeteik Műanyagok Hőre lágyuló és hőre keményedő műanyagok Kerámiák Kristályos, amorf, speciális kerámiák Kompozit (társított) anyagok Készítette: Csonka György 30

31 Vas- és acél termékek Nyersvas Öntészeti Öntvény gyártás Acél nyersvas Acél termékek Készítette: Csonka György 31

32 Az acélok csoportosítása Ötvözetlen acélok Gyengén ötvözött acélok (Σ ötvöző% < 5%) Erősen ötvözött acélok (Σ ötvöző% > 5%) Felhasználás szerinti csoportosítás: Szerkezeti acélok Szerszám acélok Készítette: Csonka György 32

33 ÖTVÖZÖTT ACÉLOK Ötvöző anyagokkal az acélok egyes tulajdonságai nagymértékben javíthatók. Fontosabb ötvöző anyagok: Króm: keménységnövelő, javítja a rozsda és savállóságot Nikkel: szívósságnövelő, csökkenti a hőtágulást Mangán: keménységet és kopásállóságot javít Készítette: Csonka György 33

34 ÖTVÖZÖTT ACÉLOK Wolfram: növeli az acél hőállóságát, kopásállóságát és éltartóságát Molibdén: szilárdságnövelő, kovácsolhatóságot és nyújthatóságot javítja Vanádium: szilárdság-, kopásállóság- és éltartósság növelő Alumínium: a tűzállóságot javítja Kobalt: hővezető képességet javítja (állandó mágnesek készítésénél alkalmazzák) Készítette: Csonka György 34

35 ÖTVÖZÖTT ACÉLOK Titán: javítja a szívósságot, kovácsolhatóságot, éltartósságot Foszfor: növeli a keménységet és a szilárdságot Réz: rozsdaellenállást javítja Készítette: Csonka György 35

36 Szerszámacélok Az igénybevételtől függően széles választékban kaphatók (erősen ötvözött acélok) Főbb típusok: Gyorsacélok Hidegmegmunkáló acélok Melegalakító szerszám acélok Műanyag alakító szerszám acélok Készítette: Csonka György 36

37 Szerszámacélok Az acélok kiválasztását összehasonlító táblázatok könnyítik meg (kiválasztás több szempont alapján) Főbb választási szempontok: Keménység, kopásállóság Szívósság, hősokk tűrés Megmunkálhatóság Hőkezelhetőség, mérettartósság Készítette: Csonka György 37

38 Az alumínium és ötvözetei Alakítható alumínium ötvözetek (ötvöző tartalom néhány %) Nemesíthető Nem nemesíthető Öntészeti alumínium ötvözetek Ötvözött alumínium öntészeti célra Si szilícium Mg magnézium Cu réz Készítette: Csonka György 38

39 Az alumínium tulajdonságai Kis sűrűség (ρ= 2,7 Mg/m 3 ) Alacsony olvadáspont (660 C o ) Jó hő- és villamos vezetőképesség Kiváló korrózió állóság Kedvező alakíthatóság Szilárdsága kicsi (R m =45 MPa), de ez ötvözéssel, hőkezeléssel és hidegalakítással jelentősen növelhető Készítette: Csonka György 39

40 Az alumínium ötvözetei Az Al szilárdsági tulajdonságai ötvözéssel és nemesítő hőkezeléssel javíthatók. Fő ötvözők: szilícium, réz, magnézium, horgany, mangán. Lényegesen megváltoztatják az Al szilárdságiés egyéb tulajdonságait. Másodrendű ötvözők: nikkel, kobalt, króm, vas. Kis mennyiségben vannak az ötvözetekben, szilárdságot csekély mértékben növelik. Minőségjavító ötvözők: titán, cérium, nátrium, berílium, lítium. Önmagukban nem, de fő ötvözőkkel lényegesen javítják az ötvözet tulajdonságait Készítette: Csonka György 40

41 Az alumínium ötvözetei Alumínium-réz-mangán (duralumin-ötvözetek): jellemzőjük a nagy szilárdság, felhasználás; jármű- és repülőgép gyártás. Alumínium-magnézium (magnálium, hidronálium): nagy szilárdság, keménység, jól alakítható, hegeszthető, fényesíthető, korrózióálló. felhasználás; élelmiszer- és vegyipari berendezések, bútorok, járművek, forgácsolással készített menetes alkatrészek Készítette: Csonka György 41

42 Az alumínium ötvözetei Alumínium-magnézium-szilícium ötvözet: kiváló korrózióállóság, nemesíthetőség. felhasználás; távvezetékek, járműfelépítmények, gázpalackok, söröshordók., öntészeti célra pl. motorblokkok, hengerfejek. Alumíniumtermékek megjelenési formái: öntvény, lemez, szalag, rúd, profilos szelvény Készítette: Csonka György 42

43 A réz és ötvözetei Alakítható réz ötvözetek Lemezalakításra alkalmas sárgarezek Éremverésre alkalmas bronzok Öntészeti réz ötvözetek Ónbronz és vörösötvözetek Ólombronzok Sárgarezek öntészeti célokra Készítette: Csonka György 43

44 A réz tulajdonságai Közepes sűrűség (ρ= 8,93 Mg/m 3 ) Olvadáspont (1083 C o ) Kiváló hő- és villamos vezetőképesség Légköri korrózió állóság Kedvező alakíthatóság, önthetőség Szilárdsága közepes (R m =220 MPa), ötvözéssel tovább javítható Készítette: Csonka György 44

45 A fontosabb rézötvözetek Ónbronzok (öntészeti célokra) nagy igénybevételű alkatrészek vegyipari szerelvények Vörösötvözetek csapágycsészék, csigakerekek áramvezető sínek Ólombronzok (főként csapágy öntvények) hideghengerművek csapágyai savas közegben lévő csapágyak Készítette: Csonka György 45

46 Összefoglalás A fémek és ötvözetek tulajdonságai az összetétel és a hőkezelési állapot függvényében változnak Fő jellemzőjük a kedvező szilárdság és szívósság, a jó alakíthatóság, kiváló hőés villamos vezetőképesség A fémek tulajdonságait az anyag szabványok és adatbázisok tartalmazzák Készítette: Csonka György 46