Rodzaje półfabrykatów z korzynskiego.docx

Rodzaje półfabrykatów

Technolog przed przystąpieniem do opracowania procesu technologicznego musi dobrać tzw. półfabrykat, czyli niewykończony przedmiot pracy, z którego przez dalszą obróbkę, polegającą na zmianie kształtu, wymiaru, stanu p wierzchni lub właściwości materiału, wykonuje się daną część. Nie można opracowywać szczegółowego procesu technologicznego bez znajomości materiał wyjściowego i rodzaju półfabrykatu. Półfabrykat z reguły różni się od wyrób końcowego i występująca różnica będzie zależna od metody jego (półfabrykatu wykonania. Na przykład w przypadku elementów z otworami technolog mus mieć pewność, czy otwory te będą wstępnie wykonane w półfabrykacie, czy te' materiał będzie pełny. Inna jest bowiem technologia otworu wstępnie wykonanego w półfabrykacie, a inna wówczas, gdy otwór będzie wykonywany w materiale pełnym. Podobnie, do poprawnego opracowania procesu technologicznego niezbędna jest, zależna od rodzaju półfabrykatu, znajomość wielkości naddatków.

Rozróżnia się następujące podstawowe rodzaje półfabrykatów:

-       odlewane,

-       obrabiane plastycznie (walcowane, kute, tłoczone, wyciskane, ciągnione),             

-       spiekane,

-       łączone (spawane, zgrzewane),

-       wycinane (wykrawane, wytłaczane, wycinane palnikiem, wycinane las^ rem).

Półfabrykaty odlewane (odlewy) otrzymywane są przez wypełnienie form} metalem (lub tworzywem sztucznym) w stanie ciekłym lub półciekłym. Odlew- oprócz półfabrykatów walcowanych, są najczęściej stosowane w budowie maszyn. Znajdują zastosowanie począwszy od produkcji małoseryjnej, a skończywszy na wielkoseryjnej i masowej. Stosuje się je do wytwarzania elementów o skomplikowanych kształtach, trudnych do otrzymania innymi metodami (również ze względu na materiał np. żeliwo). Odlewy mogą się znacznie różnią dokładnością i wielkością naddatków na obróbkę skrawaniem, które zależą od metody ich wykonania. Podstawowe metody wytwarzania odlewów i ich zastosowanie przedstawiono w tabl. 6.4.

Wykonywanie odlewów w formach piaskowych jest metodą tradycyjną. Półfabrykaty wykonane tą metodą mają najmniejszą dokładność i największa naddatki w porównaniu z wykonanymi innymi metodami odlewania.

Pozostałe metody różnią się jakością odlewów, w tym przede wszystkim większą dokładnością wymiarowo-kształtową i mniejszą chropowatością po­wierzchni. Zadaniem technologa jest dokonanie, wyboru najbardziej odpowiedniej niej metody wytworzenia odlewu, w zależności od liczności partii, gabarytu odlewu i rodzaju odlewanego materiału.

Poprawne zaprojektowanie odlewu, zwłaszcza przedmiotu o kształtach bardziej skomplikowanych, jest zagadnieniem trudnym, wymagającym mości technologii odlewnictwa. Odlew musi być przede wszystkim tak zaprojektowany, ażeby można było go wykonać. Należy rozważyć zatem zagadnienia konstrukcji samej formy, jej podziału, rdzeni i ich podwieszenia, doprowadzenia do wszystkich miejsc ciekłego metalu jeszcze w stanie dostatecznie podgrzanym oraz problem równomiernego stygnięcia. Dzisiaj projektowanie formy o się na podstawie symulacji komputerowej płynięcia metalu, jego dotarcie do wszystkich miejsc i jego krzepnięcia.

Najbardziej rozpowszechnione są odlewy z żeliwa szarego, a drugim pod względem liczności grupę stanowią odlewy z metali nieżelaznych. Są to nie, obok odlewów wykonywanych w formach piaskowych, odlewy wytwarzanie metodami specjalnymi.

Odlewy charakteryzują się nie najlepszymi właściwościami wytrzymałościowymi ze względu na zwykle ziarnistą i dendrytyczną budowę oraz obecność wtrąceń gazowych i innych.

Półfabrykaty obrabiane plastycznie. Istotą obróbki plastycznej jest kształtowanie materiału w żądany wyrób możliwie bez strat, z wykorzystaniem obecności metali i ich stopów odkształcenia plastycznego. Podczas obróbki plastycznej materiał nie zmienia swojej objętości i jest kształtowany pod wpływem obciążeń pochodzących od narzędzi, którymi mogą być walce, stempel, mat ciągadło itp. (rys. 6.1).

Wśród półfabrykatów obrabianych plastycznie największą grupę stanowią materiały hutnicze i są one chyba najczęściej stosowane w budowie maszyn to wszelkiego rodzaju wyroby walcowane w postaci prętów o przekroju okrągłym, kwadratowym, prostokątnym i sześciokątnym, blach, taśm, rur i kształtowników, takich jak kątowniki, ceowniki, teowniki itp. W postaci p i drutów występują także wyroby ciągnione, a w postaci kształtowników roby wyciskane. Są one dostarczane przez huty wg wymiarów znormalizowanych. Przykłady wyrobów hutniczych podano na rys. 6.2-6.4.

Półfabrykaty walcowane, tłoczone, wyciskane i ciągnione, mają duże właściwości wytrzymałościowe na skutek korzystnego układu włókien i za cowania zanieczyszczeń osłabiających strukturę metalu.

Pręty, jako najtańsze z wyrobów hutniczych, są najczęściej stosowane.' stały przekrój usprawnia czynności mocowania szczególnie podczas obróbki automatach i rewolwerówkach. W produkcji jednostkowej oraz mało- i średnioseryjnej są często stosowane jako półfabrykaty na elementy obrotowe, poddawane obróbce skrawaniem i plastycznej. W produkcji wielkoseryjnej i masowej.

Są stosowane jako materiał wyjściowy do kucia matrycowego. Pręty walców i ciągnione różnią się między sobą nie tylko technologią wykonania, ale przede wszystkim wielkością tolerancji i stanem powierzchni. Pręty ciągnione mechanicznie dokładniejsze od walcowanych i dlatego stosowanie ich musi być uzasadnione.

Blachy są to wyroby walcowane, najczęściej na gorąco, i dostarczane producenta w postaci arkuszy. Jako półfabrykaty do produkcji typowych części maszyn, odgrywają one mniejszą rolę, stanowią jednak materiał wyjściowy dla liłhykatów spawanych, w postaci wykrojów wypalanych (stosowanych w produkcji jednostkowej i małoseryjnej), wykrawanych i wytłaczanych.

Kury są w częstych przypadkach (produkcja tulei) bardzo wygodnym półfabrykatem, umożliwiającym zaoszczędzenie dużej ilości materiału w stosunku prętów. Rury bez szwu otrzymuje się za pomocą walcowania na gorąco lub nitowania na gorąco i następnie walcowania (lub ciągnienia) na zimno. Rury ze szwem otrzymuje się przez zgrzewanie b spawanie taśm albo blach. W celu poprawienia ich dokładności poddaje się walcowaniu lub ciągnieniu na zimno. Uzyskuje się dzięki temu dokładniejszy wymiar i powierzchnię o mniejszej chropowatości.

Półfabrykaty kute (odkuwki) otrzymuje się przez plastyczne kształtowanie materiału podgrzewanego powyżej temperatury rekrystalizacji, jeżeli jego wymiary zmieniają się we wszystkich kierunkach. Na przedmioty o dużych wymaganiach wytrzymałościowych i średnio złożonych kształtach, najczęściej wyko­nywane ze stali, stosuje się półfabrykaty kute (odkuwki). Odkuwki, podobnie jak wszystkie półfabrykaty wykonywane metodami przeróbki plastycznej, mają lepsze właściwości wytrzymałościowe niż np. odlewy czy części obrobione dzięki obróbce skrawaniem. Spowodowane to jest umocnieniem materiału i korzystnym ukła­dna włókien w odkształcanych elementach.

Odkuwki można wykonywać jako swobodne lub matrycowe. Odkuwkę swobodną otrzymuje się przez kucie bez dodatkowych pomocy lub leż z zastosowaniem prostego oprzyrządowania. Uzyskana dokładność odkuwki swobodnej zależy w dużym stopniu od umiejętności pracownika. Do wykonania odkuwki matrycowej niezbędne jest zaprojektowanie i wykonanie odpowiedniego oprzyrządowania (matryc).

Odkuwki swobodne, ze względu na małą dokładność i konieczność stosowania dużych naddatków, znajdują zastosowanie w produkcji jednostkowej i małoseryjnej. Poprzez podgrzanie materiału zwiększa się jego zdolność do odkształceń plastycznych (w podwyższonej temperaturze obniża się jego granica plastyczności).

Wielkość naddatków i tolerancji dla poszczególnych wymiarów odkuwek swobodnych jest związana przede wszystkim z kształtem przedmiotu. W polskiej normie PN-75/H-94101 dokonano następującego ich podziału:

-       wały i graniastosłupy,

-       kostki i krążki wszechstronnie kute,

-       płyty, tarcze i krążki,

-       tuleje i pierścienie,

-       cylindry,

-       odkuwki odsadzane (wały walcowe i kołnierzowe).

Dla odkuwek swobodnych, dla części o kształtach geometrycznie prostych, materiałem wyjściowym jest bardzo często pręt walcowany, który przez k jest spęczony. Objętość materiału wyjściowego (pręta) oblicza się, powiększając objętość bryły odkuwki o 10% (na zgorzelinę i odpady). W konkretnym przypadku ustala się średnicę zewnętrzną i na podstawie objętości oblicza się gość materiału niezbędnego do wykonania odkuwki.

Odkuwki matrycowe (foremnikowe, matrycowane) kształtowane są poprzez kucie na gorąco lub (znacznie rzadziej) na zimno. Przez kucie na zimno wykonuje się takie przedmioty, jak: małe dźwignie, zapadki, monety, wodziki, krętki itp. przedmioty o prostych kształtach i niewielkich wymiarach odkształcalnych metali i ich stopów. Półfabrykaty te charakteryzują się d dokładnością wymiarową, dobrą gładkością powierzchni, dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi i na ogół nie wymagają, poza ewentualnym usunięciem wypływki, dalszej obróbki.

Kucie matrycowe na gorąco stosuje się w tych przypadkach, gdy kucie zimno wymagałoby zbyt dużych nacisków. Typowe przykłady półfabrykat kutych na gorąco to wały, dźwignie, koła zębate itp. Odkuwki matrycowe stosowane przede wszystkim w produkcji seryjnej i wielkoseryjnej. Wynika z faktu, że do wykonania tych odkuwek są konieczne, nieraz bardzo skomplikowane, matryce. Projektując odkuwkę matrycową, należy zwracać uwagę tylko na technologię samej odkuwki (może być ona wykonywana na młocie, prasie, kuźniarce), ale również na technologię matrycy. Wytyczne niezbędne projektowania odkuwek matrycowych są ujęte w odpowiednich polskich normach Oprócz kucia swobodnego i matrycowego odkuwki można wykonywać na plusach poziomych (tzw. kuźniarkach), na walcach kuźniczych

Półfabrykaty tłoczone (wytłoczki) otrzymuje się przez plastyczne kształtowanie materiału (blachy) na zimno lub na gorąco przez prasowanie, wyoblanie, tłoczenie itp. w produkcji wielkoseryjnej i masowej. Takie półfabrykaty mają dobre właściwości wytrzymałościowe, niski ciężar i na tyle dużą dokładność, nie wymagają dalszej obróbki skrawaniem lub ich obróbka jest sprowadzona do minimum.

Półfabrykaty łączone (spawane, zgrzewane, lutowane i klejone) są często stosowane zarówno w małych, jak i dużych przedsiębiorstwach, ze względu niskie koszty i prostotę metody. Półfabrykaty spawane stosuje się w produkcji jednostkowej i małoseryjnej do wytwarzania przedmiotów o skomplikowali kształtach, których poszczególne elementy znacznie łatwiej jest obrobić oddzielnie i spawać niż obrabiać w całości. Półfabrykaty spawane stosuje się również dla dużych przestrzennych konstrukcji, celem zmniejszenia ich ciężaru. Spawa się (lub zgrzewa) także elementy, których fragmenty pracują w znacznie różniących się warunkach i powinny być wykonane z różnych materiałów, uwzględniając warunki pracy.

Przy projektowaniu półfabrykatów spawanych i zgrzewanych należy uwzględniać fakt, że połączenia te mają mniejsze właściwości wytrzymałość we i korozyjne.

Przykłady półfabrykatów spawanych i zgrzewanych przedstawiono na rysy 6.78

Półfabrykaty wycinane z blachy. Elementy wykrawane i wytłaczane są szeroko stosowane w produkcji wielkoseryjnej i masowej. Cechują się dużą dokładnością i na ogół nie wymagają dużej obróbki skrawaniem. W produkcji jednostkowej i małoseryjnej stosuje się półfabrykaty wycinane palnikiem (lub laserem) z blachy, często cięte w partiach. Przykłady półfabrykatów ciętych przedstawiono na rys. 6.9

Półfabrykaty spiekane z proszków otrzymuje się w wyniku prasowania i spiekania proszków metali albo kompozytów metali i niemetali bez topienia lub z częściowym tylko topieniem niektórych, najłatwiej topliwych składników. Jest stosowane do części o niewielkich gabarytach, wykonywanych z materiałów o składzie, którego nie można otrzymać innymi metodami, np. płytek z węglików spiekanych, łożysk porowatych, końcówek narzędzi pomiarowych, małych kół zębatych, zaworów, sprzęgieł itp. (przykłady na rys. 6.10). Półfabrykaty spiekane mają bardzo dokładne (w klasie IT5 - IT9) kształty i wymiary, i najczęściej wymagają minimalnej lub żadnej obróbki wykańczającej.