alatni strojevi 1 - ii dio

ALATNI STROJEVI I

2 . 4 . 18 .

zanimanje 010104 - strojarski tehničar

II. polugodište dipl. ing. strojarstva Ivo Slade

Alatni strojevi I

I.tehnička škola TESLA Slade Ivo 2

1.0 UVOD

Ova skripta je namjenjena učenicima I. tehničke škole TESLA u Zagrebu smjer strojarski tehničar, za lakše praćenje predmeta Alatni strojevi 1. Rađena je u dva dijela, po jedan za svako polugodište. Alatni strojevi su jedan je od stručnih predmeta u programu naobrazbe strojarskih tehničara. Skripta obuhvaća alatne strojeve za obradu bez odvajanja čestica.... Sadržaj skripte je u cijelosti prilagođen okvirnom nastavnom planu i programu predmeta Alatni strojevi za 3. razred strojarskih tehničkih škola. Kako su nastavni sadržaji dosta šloženi, gradivo je podijeljeno u tematske cijeline koje su pak podijeljene u manje podcjeline. Na kraju svake cjeline nalaze se pitanja i zadaci za provjeru usvojenosti sadržaja. Pri izradi ove skripte koristio sam se uglavnom mojim pripremama za predavanja i materijalima – pogotovo slikama, koje sam našao na internetu. Kako slika govori tisuću riječi tako sam nastojao skriptu što više „oslikati“ fotografijama i ilustracijama. Skripta nije komercijalnog karaktera, niti je zamjena za bilo koji udžbenik, već je pomoć mojim učenicima u savladavanju gradiva. Zahvaljujem se svima koji su korisnim savjetima pomogli da se ova skripta izradi. Također ću biti zahvalan i na budući dobronamjernim prijedlozima i savjetima kako poboljšati i osuvremeniti skriptu. Slade Ivo

Alatni strojevi I


SADRŽAJ

1. Uvod 2

2. Sadržaj II. dijela 3

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

5. Alatni strojevi za provlačenje ................................................................... 14 5.1 Provlačenje cijevi ............................................................................................. 14 5.2 Matrice ............................................................................................................. 16 5.2 Provlačilica žice ............................................................................................. 17

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

Alatni strojevi I


Stroj za izradu čavala Ulaz žice u alaz za odrezivanje

Čeljust reže žicu Odrezani i formirani šiljak čavla

Umetanje drugog kraja čavla u alat za formiranje glave

Alat (presa) za formiranje glave čavla hladnom deformacijom –

sabijanjem

4. Alatni strojevi za hladno oblikovanje Postupcima hladnog oblikovanja proizvodi se sitna metalna roba masovne potrošnje. To su različiti vijci, svornjaci, matice, tube, dijelovi aparata i instrumenata, metalni novac, medalje,…….. Karakteristika svih proizvodnih postupaka hladnim oblikovanjem je povećana tvrdoća i čvrstoća deformiranog materijala. Kako ovi postupci zahtjevaju velike tlakove to utječe na vijek trajanja alata i cijenu. Postupci hladnog oblikovanja su: - hladno sabijanje - duboko utiskivanje - površinsko valjanje - utiskivanje navoja i ozubljivanje - pečatiranje Hladno sabijanje Proizvedeni predmeti mogu biti: - potpuno puni predmeti - sa plitkim utisnućem

- čahurastog ili zdjeličastog oblika - pretežno šuplji

Prema izgledu predmeta bira se oblik sirovca – šipkasti, odrezak, rondela ili čahura. Sirovac mora biti točnih dimenzija, težine, oblika, jer te karakteristike utječu na točnost dimenzija gotovog proizvoda (otpreska).

Alatni strojevi I


Ravnanje zice za proizvodnju vijaka utiskivanjem navoja

Prva faza - rezanje žice na pripremke za izradu vijaka

Kalupi za hladno sabijanje – izrada šesterostrane glave vijka

Druga faza djelomična deformacija buduće glave vijka

Treća faza kružna deformacija buduće glave vijka

4.1 Alatni strojevi za obradu hladnim sabijanjem Najčešće su to mehaničke preše. Strojevi su specifični prema obratku, tj prema vrsti materijala i dimenzijama obratka. Osnovni dijelovi alata za hladne deformacije sabijanjem potpuno punih predmeta na prešama (ili rijeđe batovima) su matrica u koju se postavlja sirovac, žig koji ulazi u matricu i zatvaranjem oblikuje proizvod te izbacivač koji izbacuje proizvod iz matrice. Šupljina zatvorenog kalupa daje oblik gotovog proizvoda. Ako je sirovac premali, neće doći do potpunog ispunjenja kalupnog prostora. Obrnuto, ako je sirovac preveliki, kalupni prostor se ne može u potpunosti zatvoriti. U oba slućaja proizvod je škart. Na slikama je prikazana proizvodnje potpuno punog predmeta - glave čavla i vijka hladnom deformacijom. Postupak izrade glave čavla je jednofazan, dok se pri izradi glave vijka hladnom deformacijom - sabijanjem koriste četiri faze (četiri vrste alata) kako bi se formirala šesterokutna glava.

Otvoreni kombinirani alat sa četiri faze sabijanja

Zatvoreni alat

Četvrta faza – završno formiranje

glave vijka

Alatni strojevi I


Različite glave sa plitkim utisnućima

Pretežno šupli predmeti proizvedeni sabijanjem

Zdjeličasti predmeti proizvedeni sabijanjem

Sirovci za limenke izrađeni sabijanjem na alatu za izradu tuba

Osim alata za hladne deformacije sabijanjem potpuno punih predmeta koriste se složeniji alati koji na žigu mogu imati specifičnu izbočinu kojom proizvode plitka utisnuća u sabijenom proizvodu (npr glave vijka – križne, sa upustom za imbus ključ, zvjezdasti,...) Što je kompliciraniji izgled predmeta to je i zahtjevniji alat kojim se proizvodi. Kod sabijanja pretežno šupljih predmeta alat se sastoji od žiga, protužiga, matrice i izbacivača Kod proizvodnje zdjelastih (ili čahurastih) obradaka alat postaje još složeniji. Matrice su složenog oblika i najčešće su višedjelne. Zig je također složen te u fazama rada može on sam sabijati materijal, ali kod kompliciranih oblika (ispupčenja, oblika, figura ili znakova) može sabijati neki medij koji se širi u svim prvcima kako bi popunio kalupnu šuplinu složene matrice. Također je potrbno imati izbacivač za vađenje obratka iz matrice (kalupa). Alat za proizvodnju aluminijskih tuba iz „tablete“ odnosno iz aluminijske rondele. Shema prikazuje složen alat koji tlači pripremak. Zbog velikog pritiska na rondelu ona počinje izlaziti iz slobodnog prostora između matrice i žiga. Širina prostora definira debljinu stijenke tube. Povratnim kretanjem alata izbacivač skida tubu sa žiga. Svi alati moraju biti izrađeni od visoko lagiranih čalika, pogotovo opterećeni dijelovi alata. Alati se zatim kale, kako bi se povećala tvrdoča alata, a time i dulji vijek trajanja alata Alatni strojevi su specifični prema postupku ali se svrstavaju u mehaničke preše, hidrauličke preše ili ekscentar batove.

Alatni strojevi I


Shema načina izrade limenke

Stroj za izradu aluminijskih tuba

Shema starog stroja za izradu lilmenke (tube)

Moderni stroj za izradu do 250 tuba u minuti

Proizvodi - tube

Postrojenje za izradu tuba

Alatni strojevi I


Dvodjelni kalup za injekciono ubrizgavanje plastike

Proizvodi hladnog sabijanja

Kalup za izradu plastične boce

Epruveta – pripremak koji se ugri-jan umeće u kalup te upuhivanjem

vručeg zraka formira u bocu

4.2 Alatni strojevi za hladno duboko utiskivanje Duboko utiskivanje je postupak izrade kalupnih šupljina kod prerade polimera, alata za tlačni lijev i gravura u kovačkim ukovnjima. Sastoji se od utiskivanja žiga u kocku relativno mekšeg materijala. Time se dobije negativ specifično oblikovanog alata koji se utiskuje. Na ovaj se način lagano izrađuje gravura, koja ima dobru točnost dimanzija i dobru kvalitetu površine. Postupak je novijeg datuma i zamjenjuje teški i dug postupkom obrade skidanjem čestica. Karakteristika je ovog postupka obrade je vrlo visoki tlak uz vrlo malu brzinu utiskivanja. Zato alat mora biti od vrlo kvalitetnog visokolegiranog čelika, kaljen zbog povečanja tvrdoće. Upotrebljavaju se čelici legirani Cr (kromom), W ( volframom), V (vanadijem), Mo (molibdenom), Ni (niklom). Sila utiskivanja ovisi o velikom broju utjecajnih faktora: - mehaničkim svojstvima materijala trna i matrice - fizikalnim svojstvima materijala trna i matrice - oblicima i dimenzijama uzisnute gravure - zahtjevima za kvalitetu površine - trenju i podmazivanju - uvjetima eksploatacije Kod žiga se moraju izbjeći oštri rubovi, nagli prijelazi, velike razlike u površini presjeka zbog kasnijeg kaljenja žiga. Oblikom se mora omogućiti lagano tećenje materijala sirovca, koje se ostvaruje blagim zaobljenjima i malim konicitetom. Brzina utiskivanja žiga ovisi o plastičnom tečenju materijala, dimenzijama i obliku gravure. Kod hladnog utiskivanja se kreće u granicama od 0,1 do 10 mm/min. Iz svih postavljenih uvjeta za hladno utiskivanje optimalni alatni stroj je hidraulička preša sa sporim gibanjem alata te vrlo kratkim hodovima.

Izrazito dobro vođenje alata je potrebno kako bi se zadovoljile tražene kvalitete obrade. Potrebno je dobro zaštititi radni prostor, jer zbog velikih sila postoji mogućnost ekslpozivnih lomova alata ili obratka Nove preše imaju elektronsko ograničenje pomaka i sile i fine regulacije brzine rada

Hidraulička preša

Alatni strojevi I


Shema površinskog valjanja

1 – obradak 2 – pogonski valjak 3 – opruga 4 – radni valjci 5 – noseći valjak

Utori obrađeni površinskim valjanjem

Specijalni stroj za površinsko valjanje

4.3 Površinsko valjanje Postupak koji poboljšava glatkoću površine, ujednačuje odstupanja od propisanih dimenzija i povećava tvrdoću i čvrstoću površinskog sloja. Glatkoća površine postiže se pomoću spacijalnih tvrdih i glatkih valjaka koji tlače površinu rotirajućeg obratka. Alat (valjak) ostvaruje potreban tlak i obavlja posmak, dok glavno gibanje obavlja obradak upet u alat preko glavnog pogonskog valjka. Površinsko valjanje očvršćuje površinu i slojeve u blizini valjane površine. Na površini se može povećati tvrdoća i do 100%. Površinsko valjanje

Postupak je brz i pogodan masovnoj proizvodnji. Površinska hrapavost se smanjuje sa npr 40µm na samo nekoliko µm. Alat za površinsko valjanje cilindričnog predmeta i postupak površinskog valjanja s alatom upetim u tokarski stroj. Prema obliku valjanje površine potrebno je odabrati odgovarajući oblim alata za površinsko valjanje. Alatni strojevi na kojima se može raditi površinsko valjanje su najčešće univerzalne tokarilice (sa elektronskim očitavanjem koordinata) ili CNC tokarilice. Također postoje i specijalni strojevi namjenjeni isključivo površinskom valjanju.

Alatni strojevi I


Alati za rovašenje – utiskivanje gravure na valjanu površinu

Gravura nakon rovašenja

Kapica ventila gume bicikla obrađenja rovašenjem

Kosa gravura rovašenja

Posebna grupa alata za valjanje površine na kojoj se, umjesto zaglađivanja i povećanja tvrdoće, su alati koji ostavljanju specifične gravure. Rovašenje je postupak hladnog oblikovanja deformacijom najčešće rotacionih obradaka kojim se utiskuje gravura u površinu obratka. Npr. kod obradaka kao što su ručni alati rovašena površina služi za nemogućnost klizanja prstiju po metalnoj površini ili zbog estetskih zahtjeva. Rovašene površine Alat može biti s jednim kotačićem ili s dva. Vrsta gravure je jednosmjerna ravna - kosa ili križna za primjenu na metalnim predmetima kojima se ručno rukuje. Osim upotrebe rovašenja protiv klizanja metala u ruci kanali koji se dobiju gravuro koriste se kod vijaka za drvo ili mekane materijale kako ne bi mogli proklizavati. Uroti i izbočine se utisnu u obradak i time sprečavaju rotaciju vijaka postevljenih na nepristupačnim mjestima. Rovašenje može imati i dekorativnu svrhu te se kod toga koriste specijalni alati – specijalne gravure na alatu.

Postupak rovašenja

Alatni strojevi I


Postipak utiskivanja navoja među valjcima

Valjci za izradu navoja utiskivanjem

Pripremci i gotovi vijci izrađeni utiskivanjem navoja u čeljustima

Priprema izrade vijka – zakošenje čela vijka

Vijak u zahvatu između čeljusti

4.4 Utiskivanje navoja i ozubljivanje Moguće je samo na materijalima koji se lako daju plastično oblikovati. Profil navoja postiže se utiskivanjem alata koji ima odgovarajuće kalibrirani navoj u prethodno obrađen sirovac. Postupak je brži i ekonomičniji od klasičnog načina urezivanja navoja obradom odvajanjem čestice. Postupak se koristi kod narezivanja navoja u čelik, lake i obojene metale kao aluminij i njegove legure, bakar i legure,... Karakteristike su izrazito velika točnost površine profila, glatkoća, povećana tvrdoća i čvrstoća. Postoje dvije vrste alata: - Utiskivanje navoja valjanjem pomoću profilnih valjaka Profilni valjci se posatve na glavu za utiskivanje navoja. Prema vrsti koraka navoja definira se broj okretaja i sirovac ulazi među valjke. Uvlačenjem sirovca utiskuje se navoj i obradak prolazi kroz valjke.

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

rotacija valjaka i obradak se i počinje vraćati dok ne iziđe iz zahvata s alatom. - Utiskivanje navoja pomoću ravnih profilnih čeljusti

Sirovac se umeće između dvije čeljusti od kojih je jedna fiksna dok se druga pravocrtno giba i oscilira. U čeljustima je gravura potrebnog koraka navoja. Nepomična čeljust ima tri zone rada ulazni dio radni (kalibrirajući) dio i izlazni dio, Ulazni dio postavi sirovac u pravilan položaj i postepeno ga dovodi u puni zahvat. Radni dio utiskuje puni profil navoja. Izlazni dio postepno izvodi obradak i zahvata.

Alatni strojevi I


Shema utiskivanja uzdužnog ozubljenja

Presjek glave alata za uzdužno valjane zupčanika

Utiskivanje ozubljenja čelnog zupčanika s ravnim zubima

Utiskivanja ozubljenja čelnog zupčanika s kosim zubima

Alatni strojevi kojima se provodi utiskivanje navoja su kombinacija mehaničkih i hidrauličkih prigona na stroju. Silu potrebnu za utiskivanje navoja u sirovac osigurava hidraulički dio alatnog stroja, dok je rotacija valjaka ili translacija čeljusti izvedena mehanički. Moderni alatni stroj za klasično valjanje navoja i zupčanika, inkrementno valjanje, sinkrono valjanje, roll doradu te hladno oblikovanje cijevi.

Stroj za unutarnje valjanje zupčanika i navoja, te izradu konusnih zupčanika. Ttansportna traka sa gotovim zupčanicima s utisnutim unutarnjim ozubljenjem

Alatni strojevi I


Kovanica od 1 kune izrađena pečatiranjem

Kovanica od 25 kuna izrađena od dvije različite metalne rondele

Stara mehanička ekscentar preša za izradu ordena i kovanica

Gotove pečatirane kovanice izlaze iz preše

4.5 Pečatiranje Ovaj postupak se koristi u proizvodnji metalnog novca, ordenja, medalja, znački. Pečat sa ugraviranim oznakama se utiskuje u prethodno pripremljenu rondelu ili platinu.

Kod prvih načina izrade novca ručnim kovanjem alat se sastojao od lica i naličja sa gravurom koji su se postavili u nakovanj i u bat. Između se stavljala pločica id mekšeg materijal te se udarcima čekića oblikovao novčić. Ovaim postupkom se moglo

izraditi do sto kovanica na sat. Alati koju se koriste pri pečatiranju se izrađuju od visokolegiranih čelika koji moraju biti otporni na udarce te izdržati veliki broj otkivaka. Prikazana je gravura žiga lica četvrtine američkog dolara te lice pečatirana otkivka - novčića

Gravura za

naličje kovanice u držaču alata. Alatni strojevi koji su se koristili

u proizvodnji pečatiranjem ordena, kovanica ili medalja se kreću u velikom rasponu: polužni batovi, mehaničke navojne preše, ekscentar preše, hidrauličke preše,... Moderni računalom upravljani alatni strojevi za pečatiranje

Alatni strojevi I


Princip rada provlačenja

Pogon za provlačenje cijevi Provlačenje s promjenom oblika

Jednostavne matrice različitih promjera

Složena matrica

Matrica za provlačenje žice

5. Alatni strojevi za provlačenje Provlačenje je postupak obrade materijala bez skidanja strugotine koji se koristi u proizvodnji žica, traka, cijevi, šipki. Postupak se koristi uglavnom za promjenu dimenzija (promjera i debljine stijenke), a rjeđe za promjenu oblika. Provlačenje se primjenjuje kada je potrebna glađa površina i točnije dimenzije, ili kada je presjek vrlo mali ili tankih stijenki, te se druge metode na mogu primjenjivati (nerentabilno). Provlačenje se provodi u hladnom stanju, te se samo bešavne boce i čahure provlače u toplom sanju To je proces u kojem metal prolazi kroz jednu ili više matrica. Pri provlačenju mora se voditi računa o:

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

Hladno vučeni proces daje prizvod dimenzijski izrazito precizan i poboljšava čvrstoću. Koristi se za proizvodnju preciznih čeličnih, bakrenih i aluminijskih šipki, žica i traka koje Proces provlačenja

moraju zadovoljiti uske fizikalne i mehaničke specifikacije. 5.1 Provlačenje cijevi U proizvodnji cijevi provlačenje služi kao dorada kojom se poboljšava kvaliteta površine, mijenja promjer, povećava ili smanjuje debljina stijenke cijevi……. Postoje 4 načina provlačenja cijevi:

- Bez trna - S nepomičnim trnom - S pomimičnim trnom - S slobodnim konusnim umetkom -

Alatni strojevi I


Proširivanje cijevi navlačenjem Provlačilica s lančanim prigonom

Provlačilica s hidrauličkim prigonom

Provlačilica za ručno provlačenje

profila za bicikle

Automatizirani pogon za istovremeno provlačenje više

cijevi

Proširivanje cijevi Provodi se navlačenjem cijevi preko konusnog trna, povećava se promjer, a smanjuje se debljina stijenke. Ako je potrebno veće proširivanje, postupak se provodi u više operacija sa eventualnim popuštanjem. Kod navlačenja cijevi koeficijent trenja je nešto veći nego kod provlačenja gdje je µµµµ = 0,06 – 0,10. Zbog toga je postupak provlačenja potrebno dobro podmazivati. Sredstva za podmazivanje kod provlačenja su: loj, vosak, sapuni, vazelin, vodeno staklo, palmino i repino ulje, maziva ulja, mazut, vapno, grafit, molibden-bisulfit, .... Mehanička provlačilica Provlačilica šipki

Provlačilica (klupa) sastoji se od od masivne klupe koja je napravljlena od masivnih čeličnih profila koji tvore kliznu stazu. Na kliznoj stazi se nalaze kolica sa prihvatnicom (kliještima) za vučenje obratka (cijev, šipku). Kolica se kukom zakvače za Gallov lanac koji je u stalnom gibanju. Na prednjem dijelu alatnog stroja se nalazi matrica. Čvrsto je pričvršćena na držač alata koji ima mogučnost i pričvršćenja trna kod provlačenja cijevi. Lančani prigon dobiva pogon od asinkronog motora preko reduktora. Motori su snage 5 – 40 KW. Reduktor (zupčasti prigon) može mijenjati brzine provlačenja koje se kreću od 10 -35 m/min. Dužine provlačenja su 5 – 9 metara Kod visokoproduktivnih provlačilica (hidraulički prigon) može se istovremeno provlačiti više obradaka, automatizirana je dobava sirovaca i odvoz gotovih proizvoda posebnim transportnim sustavima.

Alatni strojevi I


Razlilčite matrice za provlačenje okruglih profila

Matrice složenog oblika

Matrica za provlačenje bakrene žice

Matrice različitih promjera za provlačenje čeličnih žica

5.2 Matrice Matrice za hladno provlačenje izrađuju se od alatnih čelika, tvrdih metala, čak i od dijamanta. Sastoje se od ulaznog dijela, dijela za kalibriranje (svijetlog dijela) te izlaznog dijela. Ulazni konusni dio – grlo - služi za uvođenje obratka te za smještaj maziva. Svrha podmazivanja je smanjenje trenja pri redukciji presjeka i prema tome potrebne sile provlačenja. Sila također ovisi o kutu ulaznog dijela matrice. Optimalni kut je od 3⁰ do 8⁰ bez obzira od kojeg je materijala matrica napravljena. Koeficijenti trenja su (približno): - pri provlačenju čeličnih šipkastih materijala µµµµ = 0.05 - pri provlačenju traka od lakih materijala µµµµ < 0.05 - pri provlačenju cijevi s trnom µµµµ = 0.06 – 0.1 Kako lakoća provlačenja, vijek trajanja alata i stroja, kaliteta površine ovise o mazivu za podmazivanje se koriste: loj, vosak, vazelin, vodeno staklo, palmino i repino ulje, maziva ulja, mazut, vapno, grafit, molibden-bisulfit, .... Dio za kalibriranje – svijetli dio daje dimenziju i oblik vučenog proizvoda Izlazni dio služi za postepeno oslobađanje alata od obratka uz zadržavanje postignutog oblika i dimenzije. Provlačenje može biti jednofazno ili višefazno kod većih redukcija. Nakon cca 70% redukcije materijal je potrbno termički obraditi, ako se zahtjeva daljnja redukcija

Alatni strojevi I


Jednostruka provlačilica žice

Provlačillica žice sa višestrukom redukcijom presjeka

Bubanj s namotanom žicom

5.3 Provlačilica žice Provlačilica za žicu i materijale sitnog presjeka koji se lako motaju, sastoji se od držača matrice postavljenog na masivno postolje radnog stola i od bubnja za namatanje na radnom stolu. Žica prolazi kroz matricu i namata se na bubanj. Bubanj se pokreče trofaznim asinkronim elektromotorom preko zupčastog prigona koji ima mogućnost odabira brzine rotacije. Ako je potrebna višestruka redukcija presjeka žice tada se koriste redne provlačilice. Kod rednih provlačillica kontinuirano se obavlja redukcija presjeka kroz više matrica preko više bubnjeva. Ovdje se obično radi s jedim elektromotornim pogonom i reduktorom koji pogoni sve bubnjeve odjednom. Svaki bubanj ima svoj zupčani par kojim se reguliraju brzine provlačenja i sinkroniziraju s ostalim bubnjevima. To je tzv postupak mokrog provlačenja sa klizanjem žice. Kod postupka bez klizanja žice svaki bubanj ima svoj pogon i prigon.

Alatni strojevi I


Proizvodi ekstruzije

Prednja strana matrice (izlaz)

Stražnja strana matrice (ulaz) Forma u matrici gledano s izlazne

strane prema ulaznoj

6. Isprešavanje (Ekstruzija) Isprešavanje ili ekstruzija služe u proizvodnji raznovrsnih profila, šipki, traka, cijevi konstantnog presjeka od lakih i obojenih metala te mekih čelika (ekstruzijom se proizvode i plastični i keramički proizvodi te proizvodi u prehrambenoj industriji). Najveće prednosti su: mogučnost priozvodnje profila najsloženijih oblika te odlično stanje površine gotovog proizvoda. Gotovi proizvod može biti: - kontinuirani (teoretski beskonačno dugi proizvod) ili - polukontinuirani (proizvodnja rezanih/kraćih predmeta). Proizvodi se koriste u građevinskoj industriji, industriji namještaja, kućanskih aparata, industriji vozila, elektroindustriji, ... Povijest ekstruzije kreće od 1797. godine kada je Josip Bramah patentirao prvi proces ekstruzije za izradu cijevi. Ekstruzija može biti hladna ili topla. Ekstruzija u toplom stanju Topla ekstruzija se radi na povišenoj temperaturi kako bi se materijal lakše gurnuo kroz matricu. Većina vrućih preša su horizontalne hidrauličke preše koje rade od 250 do 12.000 tona. Pritisci su u rasponu od 30-700 Mpa, te je potrebno podmazivanje (ulje ili grafit za niže temperature ili staklena prašina za više temperature ekstrudiranja). Najveći nedostatak ovog procesa je visoki trošak za strojeve i održavanje. Punjenje kontejnera za ekstruziju u toplom stanju

Alatni strojevi I


Matrica za ekstruziju Jednostavna matrica za ekstruziju

i gotovi proizvod

Shema ekstruzije kroz složenu matricu za izradu okrugle cijevi

Složena matrica za ekstruziju proizvoda kompliciranog presjeka

(rastavljana)

Postrojenje za ekstruziju

Ekstruzija u hladnom stanju Hladno istiskivanje se obavlja na sobnoj ili blizu sobne temperature. Prednosti ovog načina ekstruzije su: nema oksidacije materijala, veća čvrstoća gotovog proizvoda, uže tolerancije, dobro stanje površine i veće brzine ekstrudiranja. Materijali koji se hladno ekstrudiraju su: olovo, kositar, aluminij, bakar, cirkonij, titan, molibden, berilij, vanadij, niobij, i čelik. Priprema za punjenje kontejnera za ekstruziju u hladnom stanju Primjeri proizvoda proizvedenih ovim procesom su: cijevi, aparat za gašenje, cilindri amortizera, klipovi, zupčanici,... Podjela ekstruzije Kod ekstruzije postoje različite varijacija u opremi. U osnovi se razlikuju po slijedećim obilježjima: Prema načinu kretanja alata i obratka ekstruzija može biti direktna ili indirektna . Kod direktne (ili izravne) ekstruzije metal izlazi u pravcu tlačenja klipa, dok je kod indirektne (ili neizravne) smjer izlaza materijala u suprotnom pravcu od smjera gibanje klipa kod tlačenja tablete. Indirektna ekstruzija zahtjeva manje sile tlačenja, jer nema tolikog trenja između tablete i stijenke kontejnera.

Alatni strojevi I


Slaganje složene matrice (1. dio)

u kontejneru Slaganje složene matrice (2. dio)

u kontejneru

Montaža držača alata

Presjek kontejnera s matricom i tabletom

Ekstruzija cijevi kroz složenu matricu

Prema položaju klipa ekstruzija se može obaviti na horizontalnim ili vertikalnim prešama

Horizontalna hidraulička ekstruzijska preša ma najširu primjenu. Vrsta pogona može biti hidraulički ili mehanički. Shematski je prikazana funkcija pojedinih sklopova kod hidrauličke horizontalne ekstruzijske preše. Jedan ili dva navojna hidraulička motora osiguravaju potrebni tlak u hidraulilčkoj instalaciji. Dvoradni cilindar tlaču klip koji potiskuje tabletu u kontejneru te istiskuje materijal kroz matricu.

650 tonska hidraulička preša

1250 tonska hidraulička preša za ekstruziju aluminija

Alatni strojevi I


Umetanje tablete u kontejner

Tlačenje tablete u kontejneru Koljenasti prigon preše za hladnu ekstruziju

Gravure u matricama

Shematski prikaz ekstruzije na vertiklanim prešama: direktni i indirektni Mehaničke preše koriste koljenasti prigon za pogon klipa. Kako je kod mehaničkih preša sila tlačenja klipa manja nego kod hidrauličkih, tako je i tableta koja se ekstrudira manjih dimenzija. Također se mahaničke ekstruzijske preše koriste za hladnu ekstruziju. Matrice Najviše se upotrebljvaju jednostavne (jednodijelne) matrice ravnog oblika sa oštrim ili neznatno zaobljenim ulaznim bridom, te visinom vrata od 3 do 6 mm, koji je ujedno i kalibracijski pojas. Konični oblik matrice olakšava dotok materijala iz kutova kontejnera Matrija za izradu matrica je legirani čelik otporan na visoke temperature npr.: čelik legiran s Cr, Mo, W, V kromom, molibdenom, wolframom i vanadijem. Kod složenih matrica (matrica sastavljenih od više dijelova sa složenim prolazom materijala među njima) oblikuje se unutarnji profil. Takoper se unutarnji profil može oblikovati pomičnim trnom ili trnom koji je dio kombinirane matrice

Alatni strojevi I


6.1 Pitanja

1. Što je obrada hladnom deformacijom i kako se dijeli ? 2. Što je hladno sabijanje ? 3. Kakvi predmeti se proizvode hladnim sabijanjem ? 4. Kakko se dijele strojevi za hladno sabiijanje ? 5. Koji je princip rada stroja za hladno sabijanje ? 6. Kako se dijele alati za hladno sabijanje ? 7. U koje se strojeve svrsavaju specifični strojevi za hladno sabijanje ? 8. Što je duboko utiskivanje ? 9. Na kojim alatnim strojevima se obavlja duboko utiskivanje ? 10. Koje karakteristike mora imati alatni stroj za duboko utiskivanje ? 11. Koji su razlozi, prednosti i nedostaci dubokog utiskivanja ? 12. Što je površinsko valjanje ? 13. Koji su strojevi za površinsko valjanje ? 14. Kako izgleda alat za površinsko valjanje ? 15. Koje vrste površinskog valjanja se primjenjuju ? 16. Što je rovašenje i čemu služi ? 17. Na kojim strojevima se obavlja rovašenje i koji se alati koriste ? 18. Objasniti vrste utiskivanja navoja i strojave na kojima se postupak obavlja ? 19. Kako se sve može utisnuti ozubljenje prema stroju na kojem se radi ? 20. Što je pečatiranje ? 21. Koje karakteristike mora imati sirovac kod pečatiranja ? 22. Koji se alatni strojevi koriste kod pečatiranja ? 23. Objasniti osnovne karakteristike obrade hladnom deformacijom ? 24. Koje karakteristike dobije obradak proizveden hladnom deformacijom ? 25. Koje karakteristike mora imati sirovac kod obrade hladnom deformacijom ? 26. Što je i čemu služi provlačenje ? 27. Kako se dijeli provlačenje ? 28. Koji se strojevi koriste kod provlačenja šipki, cijevi, profila ? 29. Koji se strojevi koriste kod provlačenja žica i tankih traka ? 30. Kakve se matrice koriste kod provlačenja ? 31. Koji su faktori koji utječu na provlačenje ? 32. Što je ekstruzija (provlačenje) ? 33. Kako se sve može podijelilti isprešavanje ? 34. Kako se dijele matrice kod ekstruzije ? 35. Kako se dijele alatni strojevi za isprešavanje ?

Alatni strojevi I


Shema mekog lemljenja u elektrotehnici

Ručno meko lemljenje

Tekučina za meko lemljenje

Nanošenje lema kod tvrdog lemljenja

7. Lemljenje Lemljenje je postupak spajanja metalnih dijelova trećim - lemom - koji ima niže talište od metalnih dijelova koji se spajaju. Postupak se može obavit ručno ili strojno. Spajanje se ostvaruje difuzijom lema u površine metala dijelova koji se spajaju (leme). Postupak lemljenja 1. Mjesto spajanja potrebno je odmastiti i dobro očistiti od oksida. Za to služe različiti predčistači (talila, čistači) kao solna kiselina, fosforna kiselina, cink-klorid, borna kiselina, te različiti prašci za lemljenje, paste za lemljenje…

Cinol pasta za meko i

pasta za tvrdo

lemljenje

Zagrijani lem se širi kao tekućina i pri tome ulazi u sve pore osnovnog materijala – dobro natapa materijal. Pri tome značajnu ulogu imalu takozvana talila (otapala, čistači, predčistači). Njihova svrha je da pripreme površinu (otapanje oksida) za što bolje prihvaćanje rastaljenog lema. Talište im je niže od tališta lema, a kad dođe lem on ih istiskuje i zauzima njihovo mjesto. Zato se mora predvidjeti o osigurati slobodno otjecanje talila sa mjesta spajanja pri nailasku lema

Prah za lemljenje Stearinski štapić za lemljenje

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

Nanošenje lema kod mekog lemljenja

3. Postupno hlađenje

Alatni strojevi I


Shema mekog lemljenja u

elektrotehnici

Ručna lemilica za meko lemljenje Ručna lemilica za meko lemljenje

sa regulacijom temperature od 150⁰C do 450⁰C

Pištolj za tvrdo lemljenje snage 300W za temperature do 600⁰C Pištolj na vruči zrak za lemljenje

Lemljenje se može podijeliti na više načina Najčešća podjela lemljenja je prema temperaturi potrebnoj za taljenje lema i dijelil se u: - meko lemljenje ( do 450⁰C) i - tvrdo lemljenje (od 450 - 900⁰C) - visokotemperaturno iznad 900⁰C Prema vrsti atmosfere Zrak Zaštitna okolina (plin, tekučina) Vakuum Prema obliku spoja Čeono Preklopno L spoj T spoj Sa zakošenjem Stepeničasto Nalemljivanjem Ulemljivanjem Prema načinu zagrijavanja Lemilicom Plinskim plamenom Uranjanjem u kupke U pećima (plinskim, na tekuća goriva, električnim) Indukcijsko Elektrotporno Infracrveno Laseraski Alati za lemljenje Kako se postupak lemljenja lako može automatizirati, osim ručnog lemljenja postoje i rezličite vrste strojnih lemljenja. - Ručna električna lemilica za meko lemljenje najčešće se primjenjuje za lemljenja u elektrotehnici. Ima ravni ili savinuti vrh nastavka za lemljenj, zakošen ili šiljasti, kojim se lemi. Materijal nastavka je bakar ili njegove legure, presvučen niklom. Koriste napon od 220V dok su im snage od 15 – 200W. Lemilica se zagrije i održava postavlljenu temperaturu koja se ne može mijenjati. Ovisi o termoprekidaču. - Ručna lemilica za meko lemljenje sa regulacijom temperature (lemna stanica) ima elektroniku koja omogućuje odeabir temperature te njeno održavanje u zadanim granicama. Temperaturni raspon je u granicama od 100 – 450⁰C. Napon na stanici je 220V dok je napon na ručki 24V, a snaga se kreće od 20 - 50W.

Alatni strojevi I


Plinska lemilica na „kartuše“

Male plinske lemilice

Pištolj za plinsko lemljenje bakra,

mesinga i aluminija.

Nastavci kod lemilica na plin

- Kod industrijskih stanica za lemljenje snaga je i preko 250W, Napon ručke je do 12V. - Pištolji za lemljenje su posebno sigurni alati koji vrlo brzo postižu radnu temperaturu potrebnu za lemljenje i održavaju temperaturu dok je prekidač uključen. Čim se prekidač isključi lemilica se hladi i nema opasnosti od ozljeda. Pištolji mogu biti manjh snaga (od 100W i više) za meko lemljenje, ali postoje izvedbe većih snaga (300W i više) za tvrda lemljenja. Time su veliki i temperaturni okviri u kojima oni pištolji rade. - Pištolji na vruči zrak (fenovi) se također koriste kod lemljenja. Snaga im je od 1000W na više. Ispuhuju zrak temperature od 100 - 550⁰C, ali izrađuju se pištolji koji mogu zagrijati mlaz zraka do 800⁰C. Strujanjem vručeg zraka zagrijavaju osnovni materijal, tale lem i omogučuju kvalitetno lemljnje. Nedostatak im je da nisu pogodni na mjestima na kojima je potrebno dovesti toplinu na mali radni prostor. Plinske lemilice najčešće koriste propan, butan ili acetilen kao gorivo potrebno za dobivanje topline za taljenje lema. Lemilica na kartuše ima „nepomičan“ plamen koji se pali vanjskim upaljačem. Neki modeli imaju piezo električni upaljač ugrađen u plamenik. „Kartuša“ (spremnik plina) se pričvrsti u lemilicu. Trajanje lemljenja je ovisno o veličini spremnika i potrebnoj količini topline. Kod manjih modela 15-ak minuta do modela koji se spajaju na plinsku bocu i traju satima. Plinska lemilica sa gumenom cijevi koja se spaja na plinsku bocu.

Plinski pištoli koji se spajaju na plinsku bocu mogu mijenjati nastavke kojima se olakšava lemljenje. Tu spadaju različiti čekići, zaštitnici za vjetar, plamenici i usmjerivači plamena:

Alatni strojevi I


Kupka za meko lemljenje sa regulacijom temperature

Priprema zavojnica za lemljenje poranavanje izvoda

Iznad kupke

Lemljenje „umakanjem“ zavojnica

u kupku Transportna traka s pločama koje

se meko leme

Predgrijavanje

- Plinski pištolji za lemljenje s kružnim plamenikom za lemljenje cijevi - Plinski pištolj za lemljenje s čekićem za lemljenje olova Plinske lemilice mogu meko i tvrdo lemiti. Lemililce koje koriste acetilen imaju temperaturu plamena do 2500⁰C. Oprema plinskih lemilica Strojno lemljenje se korisi u serijskoj i masovnoj proizvodnji Podjela strojnog lemljenja je prema načinu na koji se lem nanosi. Kod mekoh lemljenja najjednostavniju strojevi su kupke. Kupka je opremljena grijačima koji rastale lem te regulacijskom elektronikom koja održava potrebnu temperaturu. Strojevi za lemljenje mogu biti - Protočni strojevi (transportni sustav) sa postupkom umakanja. - Strojevi sa valnim (zavjesnim) postupkom. - Strojevi za selektivno lemljenje - Tuneli za lemljenje Sustav transportnih traka sa postupkom lemljenja umakanjem Svi elementi moraju biti postavljeni na ploču koja je na transportnoj traci. Traka vodi elemente unaprijed definiranom brzinom kroz stroj, odnosno kroz postupak lemljenja. Pločica prolazi kroz faze pripreme,

Alatni strojevi I


Približavanje glave s rastaljenim lemom radnom elementu kod

selektivnog lemljenja

Lemljenje nožica Zalemljene komponente na pločici

Multi-yet je sistem mlaznica u tunelskoj peči koji uvodi vruči zrak

po cijelom prostoru peći

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

odstojnici nakoje se postavlja radni element

predgrijavanja, zagrijavanja te uranjanja u rastaljeni lem. Nivo rastaljenog lema u kupki mora biti konstantan. Po izlazu iz kupke lem se hladi. Zatim se zalemljeni elementi brusi kako bi svi spojevi bili iste visine. Lemljenje se, isto tako, može obaviti u zaštitnoj atmosferi. Cijeli proces je elektronski nadziran i kontroliran i može se utjecati na sve faktore lemljenja. Strojevi sa valnim lemljenjem Postupak je isti kao i prethodni, ali elementi se ne umaču u kupku. Umjesto toga u kupki je bubanj koji lagano rotira i prito na sebe veže rastaljeni lem te ga podiže i prebacuje u drugi dio kupke. Sloj lema na bubnju je dovoljne debljine da se prihvati na nailazeće elemente (metalne nožice komponenti na ploči) ze se kapilarnim efektom uvlači u međuprostor. Lem se zatim brzo hladi te se nastavlja postupak isto kao u prethodnom lemljenju

Val na bubnju

Alatni strojevi za selektivno lemljenje Kod selektivnog lemljenja glava alatnog stroja provodi žicu lema i na vrhu ga rastali i održava potrebnu temperaturu. Zbog površinske napetosti kapljica ostaje priljubljena za vrh radne glave stroja. Rastaljlena kapljica lema se dovodi do elementa , dodiruje se metalna nožica elementa te zbog kapilarnog efekta povuće se potrebna količina lema u međuprostor . Glava s kapljicom klizi dalje do slijedeče metalne nožice i postupak se ponavlja. Stroj ima temperaturno reguliranu glavu, koja se može pomicati po prostoru. Prostorno pomicanje se kontrolira numeričkim upravljanjem (CNC). Unešeni program definira koordinate u koje mora doći glava da bi se obavilo lemljenje.

Alatni strojevi I


Zagrijani obradak i infra crvenoj peći

Infracreno lemljenje

Elektromagnetska indukcijska kupka

Indukcijsko lemljenje pojedinačnih Proizvoda gdje se obradak umeće

u induktor i zagrijava

Indukcijska peć za lemljenje

Tuneli za lemljenje

Za razliku od strojeva gdje elementi moraju doću u kontakt s rastaljenim lemom, u tunelima lem prolazi zajedno s elementima, postepeno se zagrijava kao i element, talil se, ispunjava međuprostor, izlazi iz peći, hladi se i postupak time završava

Pohled u tunelsku plinsku peć

Prolazna – tunelska peć za lemljenje vručim zrakom u zaštitnoj atmosferi s plinom (dušikom) Peć je opremljena transportnom trakom na koji se stavljanj elementi sa nanesenim talilom te se postavi lem. Prema veličini elemenata definira se brzina trake i temperatura u peći. Dio gdje se postiže temeratura lemljenja može se dodatno zaštititi (atmosfera ispunjena dušikom) od utjecaja okoline. Ciijeli proces se kontrolira računalom Izvor topline može biti elektrogrijač, ali peč mora imati više ventilatora koji podjednako raspoređuju toplinu. Infracrvena tunelska peć za tvrdo lemljenje

Kroz peć prolazi transportni sustav koji provodi elemente kroz sekciju za predgrijanje, grijanje, hlađenje. Ovakve tunelske peći mogu postizati temperature do 900⁰C te su pododne i za druge termičke obrade (popuštanje, normalizaciju, žarenje) Infracrveno zračenje je zračenje u valnim dužinama od vidljive crvene svjetlosti do duljine radiovalova (od približno 750 nm (nanometar = 1·10

−9 m) do 3 mm. Te valove emitiraju

zagrijana tijela i neke molekule kada se nađu u pobuđenom stanju.

Alatni strojevi I


Stolni uređaj za elektro otporno lemljenje

Postupak elektrootpornog lemljenja

Elektrootporno lemljenje

Princip lemljenja laserom

Indukcijsko lemljenje je bezkontaktno zagrijavanje elemenata do temperature taljenja lema. Postupak može biti za pojedinačnu ili za serijsku proizvodnju. Bazira se na brzoj promjeni jakosti magnetskog polja koje se inducira u zavojnici. Zbog promjene magnetskog polja, u materijalu koji se u njemu nalazi dolazi do pojave otpora koji se pretvara u toplinu. Zato alatni stroj za indukcijsko lemljenje mora biti opremljen s: - uređaj za davanje srednje (od 1 do 10 kHz) ili visoke ( 0,1 – 5 MHz) frekvencije - transformatorom - induktorom, te - sistem za hlađenje induktora i uređaja Indukcijom se zagrijavaju kupke, pojedinačni predmet ili peći (indukcijske ormare ili tunelske). Elektro otporno lemljenje se koristi kod lemljenja spiralnih svrdala s pločicama od tvrdog metala. Toplinu potrebnu za taljenje lema stvara tranutni prolazak vrlo jake struje (A) kroz materijal. Za taj efekt potrbna se tri faktora: - Specijalni transformator koji može generirati struju

velike jakosti - Zatvoren strujni krug kroz obradak - Materijal koji pruža električni otpor Stroj za elektrootporno zavarivanje mora biti opremljen kliještima koja stisnu predmet sa umetnutim lemom, uređajem za određivanje snage lemljenja te uređajem za određivanje vremena lemljenja. Postupak je brz, zagrijava se samo mjesto lemljenja, kliješta se brzo hlade i mogu se odmah premještati, lao se preuređuju u lemilice za posebne primjene, pohodno za lemljenje u uskim, malim prostorima, štede energiju,...

Alatni strojevi I


SCARA robot za lemljenje

Portalni robot za lemljenje

„Robotska ruka“ za lemljenje

Postrojenje za dobivanje struje za elektrootporna zagrijavanja

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

Glava aparata za lasersko lemljenje

Laserska stanica za lemljenje

Prikazane vrste lemljenja, a time i strojevi za lemljenje mogu se također sistematizirati i prema načinu nanošenja lema: kontinuirano taljenjem, sekvencionalno i umakanjem,

Alatni strojevi I


7.1 Pitanja

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

Alatni strojevi I


Primjeri zavarivanja

Primjeri navarivanja

Snimka navarenog spoja

Šav zaverenog spoja

Idealni i realni zavareni spoj

8. Alatni strojevi za zavarivanje Zavarivanje je spajanje materijala u homogenu cjelinu zagrijavanjem rubnih dijelova do omekšavanja ili čak do rastaljivanja. Postupak može biti proveden uz primjenu pritiska ili bez pritiska. Hlađenjem naterijala na mjestu spajanja - zavarivanja dobiva se jedan dio umjesto prethodna dva (ili više). Mjesto spoja nazivamo šav zavara. Kod kvalitetno provedenog postupka zavarivanja, šav se po svojim mehaničkim karakteristikama jako malo razlikuje od materijala koji se spaja. Prema upotrebi postupka razlikuju sa dva – zavarivanje i navarivanje. Zavarivanje je spajanje uz dodavanje nekog „dodatnog“ materijali ili bez njega. Navarivanje je nanošenje dodatnog materijala na određenu površinu zbog postizanja traženih dimenzija ili svojstava materijala. Postupak zavarivanja se može provesti različitim tehnikama te se prema tome dijele i alatni strojevi za zavarivanje Podjela postupaka za zavarivanje na slijedeči način: - Zavarivanje pritiskom - Zavarivanje taljenjem 8.1 Zavarivanje pritiskom Kovačko zavarivanje Hladno zavarivanje Zavarivanje trenjem Zavarivanje eksplozijom Zavarivanje visokofrekventnom strujom Indukcijsko zavarivanje Zavarivanje difuzijom 8.1.1 Kovačko zavarivanje je ručni postupak koji se najčešće odvija na nakovnju i kuje čekičem. Moguće je kovački zavariti i na alatnom stroju - batu. Nakon zagrijavanja u kovačkoj vatri osnovni materijal se postavi u predviđeni položaj. Tada se udarcima čekiča rukom ili batom sabijaju površine toliko dugo dok se ne spoje u nerastavljivi spoj – zavare. Kovačko zavarivanje

Alatni strojevi I


Hladno zavareni spoj

Hladno zavareni predmeti

Ručne „škare“ za hladno zavarivanje sa različitim čeljustima

Stolni aparat za hladno zavarivanje

Čeljusti za hladno zavarivanje

8.1.2 Hladno zavarivanje je postupak spajanja obojenih metala i njihovih legura, bez dovođenja topline. Hladno se najčešće zavaruju okrugli dijelovi žica i šipki, različitih materijala, i različitih veličina. Mjesto zavarivanja – šav kod hladnog zavarivanja je obično jači od matičnog materijala i ima iste električne karakteristike. Kod drugih vrsta zavarivanja mjesto zavarivanja se mora pripremiti –očistiti od oksida, masnoća, ulja, kemikalija,... Kod hladnog zavarivanja pripreme su nepotrebne, jer se koristi tzv. prevrnuta tehnika. Materijal se tlači jedan na drugi te dolazi do klizanja materijala. Prvi slojevi koji se dodirnu poteku te dolaze slijedeči slojevi materijala. Mjesto spoja je obloženo naslagama plastično tečenog materijala. Stroj za hladno zavarivanje ima čeljusti koje najprije ravnaju žicu, zatim ju uvode u dio za „zavarivanje“ gdje se pod velikim pritiskom dvije strane osnovnog materijal tlače jedna na drugu Hladno zavarivanje se može izvršiti na ručnom alatima za hladno zavarivanje, stolnim, prijenosnim ili velikim alatnim strojevima sa automatiziranom kontrolom cijelog procesa zavarivanja.

Alatni strojevi I


Zavarivanje osovine turbine

Zavarivanje trenjem ravne površine

Alatni stroj za zavarivanje trenjem

Princip zavarivanja trenjem ravnih

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

Materijal zavarivanja najčešće aluminij

8.1.3 Zavarivanje trenjem je postupak spajanja metala bez dovođenja topline rotacijom i translacijom obradaka. Obradk se upinje u glavu stroja koja se giba rotacijski. Drugi obradak se upinje u stacionarnu čeljust koja se može gibati samo translacijski u smjeru osi rotacije Predmeti se približe. Zbog međusobnog klizanja, rotacijom jednog obratka po drugom, između obradaka dolazi do trenja i razvijanja visoke temperature koja je dovoljna

da se dodirne površine zažare i počnu taliti. Nastavljanjem procesa i dalje jedan obradak rotira, a drugi tlači u rotirajuči Područje zagrijavanja do

taljenja se povećava i dobije se kvalitetan zavareni proizvod bez dovođenja topline Alatni strojevi za zavarivanje trenjem rotirajučih obradaka opremljeni su rotirajućom glavom za prihvat obratka te stegom za prihvat obratka koja se može translatorno gibati. U usporedbi sa ostalim strojevima najsličniji su tokarilicama. Mogu imati ručno upravljanje, biti automatizirani ili se može cijeli proces nadgledati pomoću računala.

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

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

Alatni strojevi I


Princip zavarivanja eksplozijom

Postavljanje ploča

Postavljanje eksploziva

Postavljanje detonatora

Simulacija eksplozije

8.1.4 Zavarivanje eksplozijom je postupak spajanja metala površinskim zavarivanjem raznorodnih limova. Najčešće se na deblji lim privaruje kvalitetniji tanji lim koji ima bolja svojstva (nerđajuči čelik, bakar, titan, srebro,….). Postupak zavarivanja se odvija u sigurnosnim područjima (na otvorenom, u rudnicima, tunelima) kako ne bi bilo opasnosti za okolinu os eksplozije. Limovi koje je potrebno zavariti postave se jedan iznad drugog na udaljenodti 2 - 3 mm pod kutom od 2⁰ - 7⁰. Na gornji lim se postavi industrijski eksploziv. Postavljanje eksploziva

U jedan kut se postavi detonator i aktivira se eksplozija. Pri eksploziji se ostvaruje u kratkom vremenu pritisak od nekoliko tisuća atmosfera, koji pritisne gornji lim na donji, istiskuje zrak među limovima, idealno očisti površine spoja, koje se zatim plastično deformiraju i spoje djelomično sidrenjem, djelomično difuzijom.

Simulacija eksplozije

Ovisno o debljini lima koji se navaruje ovisi i kvaliteta eksploziva (brzina kojom se eksplozija širi) i količina eksploziva. Za deblje limove navarivanja treba puno više jačeg eksploziva. Time se definira pritisak i potrebna brzina zavarivanja. Presjek zavarenog spoja eksplozijom

Zavarivanje na otvorenom

Alatni strojevi I


Princip visokofrekventnog zavarivanja

VF zavarivanje cijevi

Alatni stroj za VF zavarivanje šavnih cijevi

VF generator

Pogled u VF generator

8.1.5 Zavarivanje visokofrekventnom strujom je postupak spajanja metala pomoću visokih elektromagnetskih frekvencija. Osnovni materijal se postavi u potreban međusobni položaj te se kroz njega pušta struja visoke frekvencije (27.12 MHz) Istovremeni se spoj tlači. Generator proizvodi potrebnu VF-elektromagnetsku energiju. Alat – elektroda preuzima energiju koju predaje osnovnom materijalu u zahvatu i dodatno tlači osnovni materijal. VF energija uzrokuje pokretanje molekula u materijalu što ima za posljedicu grijanje i omekšanje materijala. Nema dodavanja topline iz nekog drugog izvora, jer je nepotrebna. Toplina potrebna za omekšanje i taljenje osnovnog materijala se generira u samom materijalu Zbog dodatnog djelovanja tlačne sile elektrode osnovni materijal se na tom mjestu spoji - zavari . Nakon hlađenja zavarenih površina, mjesto spoja (šav zavara) je jedakih karakteristika kao i sam materijal, ako ne i boljih. Kod VF zavarivanja postoje faktori koji utječu na kvalitetu spoja: - Vrijeme zavarivanja - Vrijeme hlađenja - Pritisak elektroda - Učinak zavarivanja Svi ovi parametri se mogu kombinirati i mijenjati prema konkretnom slučaju. Alatni strojevi nogu biti snage od 1kW pa do nekoliko 1000 kW. Strojevi manjih snaga se koriste za zavarivanje plastike Alatni stroj za VF zavarivanje PVC folija dok se srojevi veće snage koriste za zavarivanje metalnih proizvoda.

Alatni strojevi I


Princip rada indukcijskog zavarivanja

Indukcijski grijači

Ručni indukcijski aparat za zavarivanje

25KW indukcijski stroj za zavarivanje

8.1.6 Indukcijsko zavarivanje je postupak spajanja materijala koji koristi elektromagnetsku indukciju za zagrijavanje obratka. Genetaror visoke frekvencije stvara visoko frekventno magnetno polje. Indukcijski grijač se sastoji od bakrene zavojnice (elektromagneta) kroz koji prolazi visoko frekventna izmjenična struja. Zbog elektromagnetske indukcije u obratku se stvaraju vrtložne struje (Foucault-ove struje). Materijala pruža otpor prolazu vrtložnih struja i dolazi do zagrijavanja metala. Duljina grijanja ovisi o veličini obratka, materijalu obratka, dubini penetracije,... Zavarivanje se koristi u proizvodnji koja zahtjeva brzo spajanje, visoku automatizaciju procesa. Dobro je kod zavarivanja šavnih cijevi jer se brzo prenosi puno snage na lokalizirana područja, tako da se spojne površine brzo rastope, a zatim pritisnu kako bi se formirao kontinuirani šav zavara. Strojevi za indukcijsko zavarivanje mogu biti ručni, prenosni, fiksni. Frekvencije rada indukcijskih strojeva za zavarivanje dijele se u tri osnovne grupe: Područje srednja frekvencije MF – medium frequency 1 KHz – 20 KHz Područje visoke frekvencije HF – high frequency 20 KHz – 80 KHz 30 KHz – 100 KHz 100 KHz – 250 KHz Područje jako visoke frekvencije UHF – ultra high frequency 1 MHz – 2 MHz

Alatni strojevi I


Princip difuzijskog zavarivanja korištenjem sile za međusobno

tlačenje obradaka te korištenjem električnog otpora za postizanje

potrebne temperature

FAZE DIFUZIJSKOG ZAVARIVANJA

Neravnine dolaze u dodir

1. faza deformacije i stvaranje granice sa graničnom formacijom

2. faza preseljenje zrna granice i uklanjanje šupljina

3. faza potpuno uklonjene šupljine i završena difuzija graničnog sloja

Primjeri difuzijskog zavarivanja

88.1.7 Difuzijsko zavarivanje je proces spajanja dva istovrsna ili različita materijala u jednu cjellinu. Difuzija uključuje premještanje atoma u zoni spajanja zbog uprešavanja jednog materijala u drugi pri povišenoj temperaturi (50-70% od temperature taljenja). Metoda zahtjeva specifične alate za svaku vrstu materijala koji se spaja te prema obliku obradaka. Materijali koji se spajaju su svi metali te različite vrste keramike. Proces ovisi o nizu parametara, a osobito o vremenu, pritisku, temperaturi i načinu primjene topline. Difuzijsko zavarivanje se može kategorizirati u nekoliko varijanti, ovisno o obliku tlaka, korištenje međuslojeva, formiranje prijelazne tekuće faze,... Svaka varijanta ima specifičan način primjene prema vrsti materijala i dimenzijama (geometriji) koje se trebaju spojiti. Alatni strojevi za difuzijsko zavarivanje Strojevi se izrađuju kao stacionarni, Velikih su dimenzija, jer moraju imati dio za postizanje temperature i dio za postizanje sile tlačenja. Temperatura do 1650⁰C Sila tlačenja do 15 t Preša za difuzijsko zavarivanje u vakuumu Sila tlačenja do 200 t

100 tonska preša za difuzijsko zavarivanje

Alatni strojevi I


Zavarivanje lima

Šav zavara kod plinskog zavarivanja

Dodatni materijal u zavarivanju

Boce za propan / butan

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

1 Pa =1 N/m2

8.2 Zavarivanje taljenjem Plinsko zavarivanje Zavarivanje propan - butan Zavarivanje acetilenom Elektrolučno zavarivanje - Grafitnom elektrodom - Obloženom elektrodom

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

Pod zaštitnim plinom MIG / MAG TIG

Pod zaštitnim praškom EEP - Elektrodom – punjenom žicom

Elektrootporno zavarivanje Točkasto Bradavičasto Šavno Čeono Aluminotermijsko Pod troskom Ljevačko Laserom Plazmom Elektronskim mlazom 8.2.1 Plinsko zavarivanje je postupak spajanja metala pri kojem se toplina za taljenje metala dobiva izgaranjem nekog plina. Najčešće se koristi acetilen. Upotrebljavaju se vodik, gradski plin, propan, butan, plinsko ulje i benzinske pare. Propan C3H8 je plin bez boje i mirisa. Transportira se u bocama, ukapljen. Ukapljivanje počinje pod tlakom od 22 bara. Ukapljivanjem se smanjuje volumen plinova oko 270 puta. Pri izgaranju u atmosferi kisika razvija temperaturu do 2500⁰C Butan C4H10 je plin bez boje i mirisa. Transportira se u bocama, ukapljen. Ukapljivanje počinje pod tlakom od

2,2 bara. Pri izgaranju u atmosferi kisika razvija temperaturu do 2300⁰C

Alatni strojevi I


Redukcijski ventil za propan / butan plin

Redukcijski ventil za kisik

Redukcijski ventil za acetilen Omogućuju održavanje radnog tlaka u cijevima bez obzira na

promjene tlaka u bocama

Gumene cijevi

Acetilen C2H2 je nestabilni plin bez boje, okusa i mirisa, koji je vrlo eksplozivan pri pritisku večem od 1,7 atm. Pri izgaranju u atmosferi kisika razvija temperaturu do 3200⁰C. Proizvodnja acetilena za industrijske potrebe je iz CaC3 kalcijevog karbida (garbure, karbita) i H2O vode. Skladištenje acetilena je u metalnim bocama. Postupak punjenja boca acetilenom je otapanje acetilena u acetonu uz posrednike (boca napunjena poroznim smjesom drvenog ugljena, infuzorijske zemlje i azbestnog praha) Boce za acetilen su bijele boje ili imaju bijelu traku na 2/3 visine. Pune se do tlaka od 15 bara. Na boce se spaja redukcijski ventil Princip rada redukcijskog ventila Boce za kisik su plave boje ili je na 2/3 visine plava traka. Pune se pod tlakom većim od 150 bara. Na boce s kisikom postavlja se redukcijski ventil.

Alatni strojevi I


Osigurači protupovrata plina

Set plamenika za plinsko zavarivanje

Cijevi za plinske vodove se izrađuju od gume ojačane (armirane) platnom. Moraju biti fleksibilne kako bi se lako mogle voditi od boce do mjesta zavarivanja. Plava cijev je za kisik, dok je crvena za plin (acetilen, butan, propan). Protupovratni osigurači plina služe za sprećavanje eksplozije plina u bocama. U slučaju eksplozije povratni udar plamena stiže do osigurača gdje se u poroznom ulošku naglo ohladi i nepovratni ventil se zbog povećanog pritiska momentalno zatvara. Mješalice s plamenikom za plinsko zavarivanje služe za direktno zagrijavanje i topljenje materijala koji se zavaruje. Mogu se podijeliti na dva načina – preme tlaku plinova ili prema načinu protoka plinova. Prema tlaku u mješalici dijele se na: - istotlačne - kod kojih kisik i acetilen dolaze u komoru za mješanje pod istim tlakom - niskotlačne ili injektorske - kod kojih kisik dolazi pod većim tlakom i ususava acetilen koji je pod nižim tlakom Prema protoku plina kroz mješalice dijele se na: - stalnog protoka – kod kojih se protok može regulirati u malim okvirima - promjenjljivog protoka – moguća široka regulacija protoka

Alatni strojevi I


Različiti plamenici za plinsko zavarivanje

Mlaznice za zavarivanje i rezanje plinom

Mini set za plinsko zavarivanje

Način paljenj plamena je slijedeći - Malo otvoriti ventil kisika – kisik polako izlazi - Otvoriti ventil acetilena - Zapaliti plamen Postaviti odnose kisika i acetilena (plamen je oksidirajući, neutralni ili reducijarući). Neutralni ima odnos acetilena i kisika C2H2 : O2 = 1 : 1,1-1,2 Gašenje plamena je obrnutim redom – zatvori se ventil acetilena pa se zatvara ventil kisika. Mlaznice se postavljanju na vrh plamenika. O izboru mlaznice ovisi koliko je dobar zavareni spoj. Izbor mlaznice ovisi o: debljini materijala koji se zavaruje, promjeru mlaznice, veličini komore za mješanje, radnom pritisku kisika… Kompletan set za plinsko zavarivanje se sastoji od - Boca (za kisik i plin) - Redukcijskih ventila - Nepovratnih ventila i prptupovratnih ventila - Gumenih cijevi - Mješalice s plamenikom - Mlaznica

Alatni strojevi I


Prenosni 5 litarski set za plinsko zavarivanje

Stanadrdne set s velikim bocama za zavarivanje

Zaštitne naočale i kacige

Alatni strojevi I


Princip zavarivanja električnim lukom

Princip rada transformatora

Primar i sekundar u transformatoru

Aparat za ručno elektrolučno zavarivanje s izmjeničnom strujom

Transformator u aparatu za REL zavarivanje

8.2.2 Elektrolučno zavarivanje je postupak spajanja metala pri kojem se toplina za taljenje metala dobiva iz iskre električnog luka. Strojevi za elektrolučno zavarivanje dijele se prema vrsti izvora struje na: - Izmjenične strojeve za zavarivanje - Istosmjerne strojeve za zavarivanje Izmjenični strojevi su - Transformatori - Pretvarači frekvencije

Istosmjerni strojevi za zavarivanje mogu biti - Ispravljači - Pretvarači - Agregati

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

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

Transformator s kontinuiranom Transformator s prigušnicom promjenom napona sekundara

Alatni strojevi I


Pretvaranje frekvencije

Invertorski aparat za REL zavarivanje (MMA)

Poluvalni ispravljač izmjenične struje u istosmjernu

400 A ispravljač

Aparat za zavarivanje s transduktorom

8.2.2.2 Pretvarači frekvencije spadaju u izvore izmjenične električne struje za zavarivanje. Koriste se dvije vrste pretvarača: statički i rotacijski. Statičkim pretvarači su slični transformatorima i koriste se do 150 Hz

Rotacijski pretvarači su slični agregatima za zavarivanje i daju struju do 300 Hz.

Zbog visokih frekvencija izmjenične struje lako se formira luk, jednostavno se održava, nema puhanja luka. Pogodni su za zavarivanje različitim elektrodama.. Mana je visoki zvuk koji se javlja tijekom zavarivanja i komlpicirano održavanje. 8.2.2.3 Ispravljači su najbolji izvori istosmjerne električne struje za zavarivanje. Sastoje se od tri dijela – transformatora, regulatora i ispavljača

Današnji ispravljači su silicijski ili germanijski, jer nisu podložni starenju i kemijskim utjecajima, manjih su dimenzija i lagani za održavanje. Reugulacijski elementi su transduktori (elektrotehnički elementi za pretvorbu energije,

najčešće namotaji

zavojnice) – daju dobru

regulaciju, troše malu snagu.

Transduktor

Alatni strojevi I


Princip rada generatora istosmjerne struje

Pretvarači za zavarivanje

Stari apretvarač za zavarivanje

8.2.2.4 Pretvarači su izvori istosmjerne struje koji se sastoje od trofaznog elektromotora i istosmjernog generatora koji su na istoj osovini. Koriste se isto kao i ispravljači, ali su bučniji u radu i skupi za održavanje. Regulacija struje zavarivanja ovisi o konstrukciji generatora Agregati za zavarivanje su slični pretvaračima, ali im je pogon benzinski ili diesel motor. Pogodni su za upotrebu na mjestima gdje nema mogućnosti spajanja na električnu energiju. Agregat za zavarivanje snage motor 8.8 KS pri 3000o/min i struje 20-100A, odnosno 90 – 190A

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

Agregati za zavarivanje Uljanik

Alatni strojevi I


Princip rada REL zavarivanja

Grafitne elektrode

Obložene elektrode

Inverterski aparat za REL zavarivanje istosmjernom /

izmjeničnom strujom

8.2.3 Uređaji za ručno elektrolučno zavarivanje (REL) koriste se elektrodom za uspostavljanje i održavanje luka. Ako je elektroda metalna služi i kao dodatni materijal. Elektrode mogu biti: - grafitne - gole - obložene - punjene

Najčešće se koriste obložene elektrode Karakteistike koje moraju biti zadovoljene kod uređaja ja REL zavarivanje su: - napon praznog hode oko 60 V – ne smije preći 80 V - napon zavarivanja (U) - tijekom zavarivanja je između 18 i 26 V - jakost struje zavarivanja (I) ovisi o promjeru elektrode i iznosi orjentacijske vrijednosti 40*Delektrode (A) - moraju podržavati brzinu zavarivanja (v) orijentacijski od 1,5 do 2,5 mm/s, što ovisi o promjeru elektrode. - stupanj iskorištenja 0,7 – 0,85 Monofazni transformatorski uređajii za REL zavarivanje Monofazni invertorski aparat za REL zavarivanje. Napajanje 230V 50-60Hz. Prazan hod 70V. Zavarivanje elektrodama Φ 1,6 do 3,2 mm (rutilnim, bazičnim, prokrom,...). Hlađenje ventilatorom Prenosiv (4,3kg).

Alatni strojevi I


Kabel za elektrodu kod REL zavarivanja

Kabel za masu kod REL zavarivanja

Čekić za skidanje troske sa šava zavara

Maska za REL zavarivanje

Talina ispod vrha elektrode

Trofazni ispravljački uređaj za REL zavarivanje s tiristorskim isparavljačem Tiristorski ispravljači GW 400/600 namijenjeni su za ručno-elektrolučno zavarivanje sa svim vrstama obloženih elektroda i za žljebljenje sa ugljenim elektrodama. Odlične dinamičke karakteristike, daljinska regulacija struje, te funkcije podešavanja snage luka (ARC force) i funkcije smanjenja lijepljenja elektrode (anti-stick) omogućavaju im široku primjenu u industriji. Postupak REL zavarivanja

REL zavarivanje u moru

Nadglavno REL zavarivanje

alatni strojevi 1 - ii dio

Documents