Wyższa Szkoła Ekonomii i Administracji w Bytomiu Wilhelm Gorecki PROCESY PRODUKCYJNE WYTWARZANIA METALI I WYROBÓW METALOWYCH Podręcznik akademicki Bytom 2011
1. Wstęp...9 2. Cel podręcznika...11 3. Wstęp do technik wytwarzania...13 3.1. Ogólna klasyfikacja materiałów...13 3.1.1. Materiały naturalne...13 3.1.2. Materiały inżynierskie...13 3.2. Własności materiałów...13 3.3. Metale i ich stopy...14 3.3.1. Metale żelazne...14 3.3.1.1. Stal...14 3.3.1.2. Żeliwo...16 3.3.2. Metale nieżelazne...18 3.3.2.1. Miedź i stopy miedzi...19 3.3.2.2. Aluminium i stopy aluminium...19 3.4. Rola analizy SWOT...20 3.5. Założenia do realizacji procesu produkcyjnego...20 3.5.1. Warunki uruchomienia produkcji...21 3.5.2. Technologia wytwarzania a niezbędne urządzenia...21 4. Omówienie technik wytwarzania......23 4.1. Pojęcia podstawowe...23 4.2. Podstawowe techniki wytwarzania...23 4.3. Odlewnictwo...24 4.3.1. Pojęcia podstawowe...24 4.3.2. Wstęp do odlewnictwa...25 4.3.2.1. Metale odlewane...25 4.3.2.2. Forma odlewnicza...25 4.3.2.3. Materiały formierskie...25 4.3.2.4. Metody odlewania...26 4.3.2.5. Podstawowe parametry procesu odlewania...26 4.3.3. Wytapianie i odlewanie surówki hutniczej...28 4.3.3.1. Przebieg procesu technologicznego...28 4.3.3.2. Materiały wsadowe do produkcji surówki...29 4.3.3.3. Maszyny i urządzenia do produkcji surówki...30 4.3.3.4. Wyroby gotowe wielkiego pieca...30
4.3.4. Wytapianie i odlewanie stali surowej...30 4.3.4.1. Przebieg procesu technologicznego...31 4.3.4.2. Materiały wsadowe do produkcji stali surowej...33 4.3.4.3. Maszyny i urządzenia do produkcji stali surowej...33 4.3.4.4. Wyroby gotowe procesu stalowniczego...34 4.3.5. Wytapianie i odlewanie żeliwa...34 4.3.5.1. Przebieg procesu technologicznego...35 4.3.5.2. Materiały wsadowe do produkcji żeliwa...35 4.3.5.3. Maszyny i urządzenia do produkcji żeliwa...35 4.3.5.4. Wyroby gotowe...35 4.3.6. Wytapianie i odlewanie metali nieżelaznych...36 4.3.6.1. Wytapianie i odlewanie miedzi...36 4.3.6.2. Wytapianie i odlewanie aluminium...37 4.3.7. Odlewanie odlewów...38 4.3.7.1. Metody odlewania...38 4.3.7.2. Opis procesu odlewania do form piaskowych...38 4.3.7.3. Opis procesu odlewania kokilowego...39 4.3.7.4. Materiały wsadowe do produkcji odlewów...39 4.3.7.5. Maszyny i urządzenia do produkcji odlewów...40 4.3.7.6. Wyroby gotowe...40 4.3.7.7. Przykład praktyczny:opracowanie technologii odlewania samochodowego bębna hamulcowego...40 4.3.8. Pytania...42 4.4. Obróbka plastyczna metali...44 4.4.1. Pojęcia podstawowe...44 4.4.2. Wstęp do obróbki plastycznej...46 4.4.2.1. Istota obróbki plastycznej...46 4.4.2.2. Odkształcenie metalu a krzywa rozciągania...46 4.4.2.3. Podstawowe parametry procesu obróbki plastycznej...48 4.4.2.4. Rodzaje obróbki plastycznej...51 4.4.3. Walcowanie...51 4.4.3.1. Opis procesu...51 4.4.3.2. Materiały wsadowe do walcowania...52 4.4.3.3. Maszyny i urządzenia walcownicze...52 4.4.3.4. Narzędzia do walcowania...54 4.4.3.5. Walcowanie wyrobów płaskich...55 4.4.3.6. Wyroby gotowe...59 4.4.3.7. Przykład praktyczny: Opracowanie technologii wytwarzania blachy karoseryjnej...59 4.4.4. Tłoczenie blach...63 4.4.4.1. Opis procesu...63 4.4.4.2. Materiały wsadowe do tłoczenia...65 4.4.4.3. Maszyny i urządzenia do tłoczenia...65 4.4.4.4. Narzędzia do tłoczenia...65 4.4.4.5. Wyroby gotowe...66 4
4.4.4.6. Wytwarzanie puszek do konserw i napojów...66 4.4.4.7. Przykład praktyczny: Opracowanie technologii wytwarzania puszek do piwa......69 4.4.5. Kucie...71 4.4.5.1. Opis procesu...71 4.4.5.2. Podstawowe parametry procesu kucia...71 4.4.5.3. Metody kucia...71 4.4.5.4. Materiały wsadowe do kucia...73 4.4.5.5. Maszyny i urządzenia do kucia...73 4.4.5.6. Narzędzia do kucia...75 4.4.5.7. Wyroby gotowe...77 4.4.5.8. Przykład praktyczny: Opracowanie technologii wytwarzania pręta kutego Ø30 mm...77 4.4.6. Pytania...78 4.5. Obróbka skrawaniem...79 4.5.1. Pojęcia podstawowe...79 4.5.2. Wstęp do obróbki skrawaniem...80 4.5.3. Toczenie...81 4.5.3.1. Opis procesu...82 4.5.3.2. Materiały wsadowe do toczenia...83 4.5.3.3. Maszyny i urządzenia do toczenia...83 4.5.3.4. Narzędzia tokarskie...85 4.5.3.5. Wyroby gotowe...86 4.5.4. Frezowanie...87 4.5.4.1. Opis procesu...88 4.5.4.2. Materiały wsadowe do frezowania...88 4.5.4.3. Maszyny i urządzenia do frezowania...88 4.5.4.4. Narzędzia do frezowania...89 4.5.4.5. Wyroby gotowe...91 4.5.5. Wiercenie...92 4.5.5.1. Opis procesu...92 4.5.5.2. Materiały wsadowe do wiercenia...92 4.5.5.3. Maszyny i urządzenia do wiercenia...93 4.5.5.4. Narzędzia do wiercenia...93 4.5.5.5. Wyroby gotowe...94 4.5.6. Przykład praktyczny: Wytwarzanie koła zębatego z = 22, m = 6... 94 4.5.7. Pytania...97 4.6. Procesy produkcyjne w technikach łączenia...98 4.6.1. Pojęcia podstawowe...98 4.6.2. Wstęp do technik łączenia...99 4.6.3. Spawanie...99 4.6.3.1. Opis procesu...99 4.6.3.2. Metody spawania...99 4.6.3.3. Maszyny i urządzenia spawalnicze...104 4.6.3.4. Narzędzia spawalnicze...104 5
4.6.3.5. Wyroby gotowe...104 4.6.3.6. Przykład praktyczny: Wykonanie pierścienia segmentowego...104 4.6.4. Zgrzewanie...108 4.6.4.1. Opis procesu...108 4.6.4.2. Urządzenia do zgrzewania...108 4.6.4.3. Narzędzia do zgrzewania...109 4.6.4.4. Wyroby gotowe...109 4.6.5. Lutowanie...109 4.6.5.1. Lutowanie miękkie...109 4.6.5.2. Lutowanie twarde...110 4.6.5.3. Urządzenia do lutowania...110 4.6.5.4. Narzędzia do lutowania...110 4.6.5.5. Wyroby gotowe...110 4.6.6. Cięcie termiczne...111 4.6.6.1. Opis procesu...111 4.6.6.2. Cięcie acetylenowo-tlenowe...111 4.6.6.3. Cięcie plazmowe...112 4.6.6.4. Maszyny i urządzenia do cięcia termicznego...113 4.6.6.5. Narzędzia do cięcia termicznego...113 4.6.6.6. Wyroby gotowe...113 4.6.7. Klejenie...113 4.6.7.1. Opis procesu...113 4.6.7.2. Wyroby gotowe...114 4.6.8. Połączenia mechaniczne...114 4.6.8.1. Opis procesu...114 4.6.8.2. Wyroby gotowe...114 4.6.9. Pytania...115 5. Wpływ procesu produkcji na własności gotowego wyrobu...117 5.1. Wpływ składu chemicznego...117 5.2. Wpływ parametrów procesu produkcyjnego...117 5.2.1. Wpływ metody odlewania...118 5.2.1.1. Wpływ odlewania do wlewnic...118 5.2.1.2. Wpływ ciągłego odlewania...118 5.2.2. Wpływ obróbki plastycznej...118 5.2.2.1. Wpływ obróbki plastycznej na gorąco...118 5.2.2.2. Wpływ obróbki plastycznej na zimno...119 5.2.3. Wpływ obróbki cieplnej...120 5.2.3.1. Wpływ hartowania...120 5.2.3.2. Wpływ odpuszczania...121 5.2.4. Wpływ obróbki cieplno-chemicznej...121 5.2.4.1. Wpływ nawęglania...121 5.2.4.2. Wpływ azotowania...122 5.2.5. Pytania...122 6
6. Badanie własności metali...123 6.1. Badanie własności mechanicznych...123 6.1.1. Próba rozciągania...123 6.1.2. Próba ściskania...125 6.1.3. Pomiar twardości...126 6.1.3.1. Pomiar twardości sposobem Rockwella...127 6.1.3.2. Pomiar twardości sposobem Brinella...127 6.1.3.3. Pomiar mikrotwardości...127 6.1.3.4. Pomiar twardości sposobem Shore'a...128 6.1.4. Próby udarności...128 6.1.4.1. Próba udarności Charpy'ego...129 6.1.4.2. Próba udarności Izoda...129 6.2. Badanie własności technologicznych...129 6.2.1. Próba zginania...129 6.2.2. Próby tłoczności...129 6.2.2.1. Próba tłoczności Erichsena...130 6.2.2.2. Nowoczesne parametry badania tłoczności...131 6.3. Pytania...131 7. Indeks terminów...133 7.1. English index...133 7.2. Indeks polski...151 8. Literatura...169 Spis rysunków...173 Streszczenie...175 Abstract...177 7