ŰRTECHNOLÓGIA

gyakorlati kérdések

Anyagválasztás és konstrukció

ea: dr. Bánfalvi Antal

V1/105

GY 1

GY 2

A Konstrukcióban a legizgalmasabb feladat az

ANYAGVÁLASZTÁS

(igénybevételek)

KÖLTSÉG

ANYAG TECHNOLÓGIA

FÉMEK

A színfémekből nem készítenek ipari felhasználásra

félkészterméket. Ok: rossz megmunkálhtóság.

Megoldás: ötvözetek

Az ötvözet látszatra egynemű fémes kinézetű elegy

melyet több fém összeolvasztásával nyerünk.

GY 3

A valóságban van az alapfém, valamennyi szennyező

anyag és az ötvözők.

Az ötvözők: - fémek pld.: Cr, V, Mo, W

- metalloid: C, Si, Sb

- nem fémes elem: S, P

- gáz: N2

Az alkotóelemek kapcsolata: - szilárd oldat (szénacél)

- fémes vegyület (NaCl)

- eutektikum (SnPb)

GY 4

ANYAGISMERET Fémek, néhány „közismert” fém illetve félkésztermék adatai:

GY 5

MŰANYAGOK

HŐRE KEMÉNYEDŐ: Hő hatására térhálósodnak és felveszik

végleges alakjukat. Az epoxigyanták és uretánok már

szobahőmérsékleten térhálósodnak.

A térhálósodás közben a láncmolekulák között keresztkötések

jönnek létre. Ezek biztosítják a merev 3D-s szerkezetet.

Hő hatására bizonyos mérvű lágyulás bekövetkezhet, de már

sohasem ömleszthetők újra.

Alkidgyanták, aminoplasztok, epoxik, poliészterek, kemény

Szilikonok.

Félvezetők és IC-k tokozása – „DIP” és azt követő rengeteg

betűszó, rövidítés.

GY 6

HŐRE LÁGYULÓ MŰANYAGOK:

Melegítéskor folyékony halmazállapotba mennek. Ennek

megfelelően a feldolgozásuk nyomás alkalmazásával történik:

fröccsöntés, extrudálás, termo-formázás.

Többször feldolgozhatók, de az újraömlesztések száma

korlátos.

ABS /akrilnitril-butadién-sztirol/, acetátok, poliészter, fluor-

szénhidrogének, teflon /CTFE/ , poliamídok, poliamíd-

imid /Kapton, 370°C/, polietilén, polisztirol, PVC.

CTFE: klórtrifluoretilén

A teflon anyagok felületi energiája kicsi. Ennek tulajdonítható,

hogy adhéziós hajlama más anyagokhoz kicsi. Ezért jól

alkalmazhatók acél ellenanyaggal párosítva tapadó-csúszás

-mentes mozgások megvalósítására.

GY 7

Az anyagok ragaszthatósága a felületi energaszintjüktől függ.

A felületi energia növelésére koronakisüléses kezelőket használnak az

iparban. Ezzel javúl a festékek, ragasztók kötődése a papírok műa. fóliák,

fém fóliák felületén.

GY 8

ELASZTOMEREK /elasztikus polimer/

Korábban a természetes gumi és néhány szintetikus

gumi volt forgalomban. A polimer-kémia fejlődésével

számos új gumiszerű anyagot fejlesztettek:

(természetes gumi), szintetikus gumi, neoprén,

sztirol, butadién, szilikon, uretán, akril.

Fluorgumi – vegyszerálló, lángálló;

Poliuretánok – beágyazásra;

SBR gumi – jól ragasztható;

Szilikongumik – jó szigetelők, hőállók, dielektrikumok

GY 9

TÖLTŐ és VÁZANYAGOK:

Elterjedtebben alkalmazzák a hőre keményedő műanyagoknál.

A hőre lágyuló műanyagok alapvetően szívósak, rugalmasak,

ami lehetővé teszi alkalmazásukat töltőanyag ill. vázanyag

nélkül is. Az adalékok merevítő vagy ömlesztő hatásúak.

A sajtolóporoknál leggyakrabban alkalmazott vázanyagok:

AlO, Al-por, azbeszt, bronz, korom, szénrost, őrölt szén, üveg-

szál, grafit, juta, kaolin, orlon, szizál rost, talkum.

A hőre lágyuló műanyagokat leggyakrabban üvegszállal,

üvegszövettel erősítik.

Az összes műanyagfóliából készítenek ragasztószalagot is.

Ciánakrilát ragasztók: rendkívül gyorsan térhálósodnak.

Anaerob ragasztók /O2 elvonás!/– csavarrögzítők.

GY 10

MŰANYAGBEVONATOK

Az egyéb műa. termékekhez hasonlóan ezek is hőre

keményedő ill. lágyuló osztályba sorolhatók.

Továbbá valamely adott műa.-ból készített bevonatnak a

végterméken kapott tulajdonságai hasonlók lesznek a

kinduló anyagként használt műa. tulajdonságaihoz.

Szigetelőlakkok,

Oldószermentes – toxitróp bevonatok: 0.025 ÷ 1.2mm.

Porbevonatok – fluidizált-ágyas eljárás.

Fluidágyas bevonás – mártás – pld. 100 nF fólia kond. Csepp Ta

kond.

Beágyazó anyagok – tokozás – burkolás – öntés pld. Monolit

kerámia kond.

A beágyazás valamely alkatrész v. szerelvény azonos

külső alakra való „hozását” – beágyazását jelenti.

GY 11

KERÁMIÁK

Dísz és

használati

Műszaki

darabok

GY 12

Történetileg:

Kína

GY 13

A műszaki kerámiák és a fémek sűrűsége és

hajlítószilárdsága.

Az alkatrészek

tömege és

szilárdsága

szerint nem

kétséges az

előny.

GY 14

KERÁMIÁK

GY 15

KERÁMIÁK

GY16

KERÁMIÁK

GY 17

Autogén hegesztő készülék

Védőgázos ívhegesztők

Rövidítések jegyzéke

Forrasztó pákák

Hullámforrasztó készülék

Tisztítási eljárások

GY 18

KERÁMIÁK

GY 19

KERÁMIÁK

A műanyagokhoz hasonlóan jó elektromos szigetelők, és a

hővezető képességük sokkal jobb. Magas üzemi

hőmérsékleten is mérettartóak. Könnyen elláthatók

fémbevonattal.

Műszaki kerámiák:

Bizonyos fémek oxidjaiból (Al, Ti, Cr, Zr, stb.) kerámiák készít-

hetők – ezeket nevezik műszaki kerámiának. A műszaki

kerámiák rendkívül kemények, kopásállóak, vegyileg ellenállók.

Az oxidokat poralakban állítják elő, melyekből többféleképpen

gyártanak különféle termékeket.

Drazsírozás vagy pelletezés: Ennek során egy magra

növesztik a réteget egy forgódobban. Kis átmérőjű golyók

készítéséhez használatos eljárás.

GY 20

Sajtolás: kisebb csúszógyűrűk, alakos testek gyártására

használható. Nagyobb darabokhoz azért nem, mert a sajtolóerő

igénye a mérettel meredeken nő, és a por belső súrlódása miatt a

termék sűrűsége inhomogénné válik.

Öntés: A porból masszát készítve azt egy gipszformába öntik.

A gipsz a nedvességet gyorsan kiszívja a masszából.

Izosztatikus sajtolás: Egy ballont megtöltenek kerámia porral,

majd azt egy vízzel teli tartályba lógatják. A tartály nyomását

fokozatosan 1500 bar-ig növelik, majd lecsökkentik. A vízzel teli

tartályban a nyomás eloszlása homogén, így az eredmény is

egy homogén, kréta állapotú tömb lesz.

Megmunkálás: A fenti eljárások során kapott előgyártmányok

megmunkálhatók, /eszterga, maró, fúró/, bár a szerszámok

hamar kopnak. Az így elkészült darabok kemencében 1600°C

-on kiégethetők, miközben térfogatuk akár 20-%ot is csökken.

Ezután csak gyémánt szerszámmal lehet megmunkálni.

GY 21

Nincs porozitás - a felületük tükörfényesre leppelhető.

Termékek: dugattyúk, csúszógyűrűk, perselyek, hüvelyek,

szelepgolyók, szelepek, kerámia szivattyúk, fúvókák.

GY 22

KÖTÉSEK

Szegecs, csavar, hegesztés, forrasztás - lágy és kemény forr.

SZEGECSEK:

Normál – Ferenc József híd – sok-sok szegecs.

Csőszegecs ld. minták.

Popszegecs ld. Minták.

CSAVAROK: Menetféleségek:

GY 23

Amerikai menet:

Csavarkötések biztosítása:

Rúgós alátétek, egymenetes r., hullám rúgó, belső vagy külső

fogazású, Nord-Lock alátétek, Loc-tite csavarrögzítők, /aneorob/,

műanyag betétes anyák, alakzárással-alátéttel, „roncsolásos”.

GY 24

GY 25

HEGESZTÉS, KÖTÉSTECHNOLÓGIÁK:

1. Autogén eljárások

Az autogéntechnikai eljárásokhoz égőgázra és oxigénre van szükség – de a

láng nem csak egyszerűen láng. Lánghegesztéshez pl. nagy égési

sebességű és pontszerű acetilén+oxigén láng kell. Forrasztáshoz ezzel

ellentétben kisebb égési sebességre van szükség, és ezt propán+levegő

lánggal lehet elérni. Az ismert égőgázok sorába a következők tartoznak:

acetilén, földgáz, etilén, propán, propilén, hidrogén, stb.

1.1 Autogénhegesztés / lánghegesztés

A kézi autogénhegesztés a legrégebbi hegesztési technológiák közé tartozik.

A hegesztendő fémet acetilén+oxigén lánggal hevítik olvadási olvadáspontra

a kötési zónában.

Hegesztési hozaganyag (hegesztőhuzal) hozzáadásával olvadnak össze az

összekötendő munkadarabok, amelyek között oldhatatlan KOHÉZIÓS kötés

keletkezik. Égőgázként kizárólag acetilént alkalmaznak.

Az autogénhegesztés előnye a redukáló láng, amely könnyen a hegesztési

feladathoz igazítható.

Acélokat és nemvas fémeket egyaránt lehet lánghegeszteni.

GY 25a

GY 26

2. Védőgázos ívhegesztés

A védőgázos ívhegesztés MAG, MIG (AFI), WIG (AVI) és

plazma változataival találkozhatunk.

A védőgáz jelentősen befolyásolja az ívszerkezetet, a varrat

minőségét, ezért nagyon fontos a kiválasztása.

A védőgázos hegesztésnél egykomponensű gázokat

használnak, a WIG és MIG esetében tiszta argont, a MAG

eljáráshoz tiszta szén-dioxidot. Az ötvözetlen acélokhoz

a Ferroline, alumíniumhoz az Aluline, ötvözött acélokhoz vagy

nikkel alapú ötvözetekhez az Inoxline néven optimalizált

keverékcsaládokat kínálnak a gyártók.

Előnyei: A hegfürdő védett, nem lép reakcióba a környezeti

atmoszférával, nagy a hegesztési sebesség, kicsi a vetemedés,

kevés a fröcskölés, tiszta a varrat, kevesebb az utómunkálat,

az ötvöző elemek kiégési foka alacsony.

Az autóiparban a lézersugaras védőgázos hegesztési

technikák terjedtek el.

GY 27

A lángforrasztáshoz szintén égőgáz+oxigén lángot használnak.

Az összekötendő munkadarabok felületét ebben az esetben

nem olvasztják meg, hanem a kötést egy kiegészítő

forrasztóanyaggal hozzák létre, amelynek olvadáspontja

alacsonyabb, mint az összeforrasztandó anyagoké. A többnyire

huzal formájú forrasztóanyagot folyamatos hevítés alatt vezetik

be, és a megolvadt anyag a befolyik munkadarabok közti

keskeny résbe.

Az olvadék megszilárdulásakor létrejön a diffúziós (adhézió)

kapcsolaton alapuló kötés. Folyósító szerek alkalmazásával

javulhat a forraszanyag folyékonysága és szétterülése a

munkadarabon.

A forrasztás szükséges feltétele a nedvesítés, és

elégséges feltétele a megfelelő hőmérséklet.

A hőmérsékletétől függően 450 °C alatti forrasztás esetében

lágy-, míg 450 °C felett kemény forrasztásról beszélünk.

GY 28

Az elektronikai iparban nem lánggal lágyforrasztanak. Pákával

vagy gépekkel dolgoznak.

A forrasztások jó minőségéhez

elengedhetelenül szükséges, hogy

a megolvadt forrasz anyag jól

nedvesítse a forrasztani kívánt

fémek felületét. Ezért a forrasztási

pontban a forrasztani kívánt

fémeket is a forrasz anyag olva-

dáspontján kell tartani.

Forrasz anyagok: Sn-Pb (60/40)

Ólommentes : Sn Cu, Sn Cu Ag

Az ólommentes forrasztások minden esetben nehezebben

végezhetők el jól, az ólmosokhoz képest.

Az egyetlen dolog amiért bevezették a környezetvédelem.

GY 29

Az ólommentes forr. anyagok törvényi szabályozása:

USA: nincs törv., az űrkut egyébként is kivétel.

Japán: Elkötelezett gyártók, nincs szükség törvényre

/különben is Japán „verte keresztül”!/

EU: WEEE és RoHS, 2006.06.01.-jétől

Waste Electronic and Electrical Equipments

/Hulladék elektronikus és elektromos készülékek/

Restriction of certain Hasardous Substances

/Az ismert veszélyes nyersanyagok felhasználásának

korlátozása/

Ázsia: Kína. D.Korea, Taiwan, üzleti érdekből betartják.

Az ólommentes forrasztási műveleteknél sokkal kisebb a

technológiai ablak az „ólmos” technikához képest.

GY 30

A kisebb a műveleti ablak „hozadéka”: sokkal nagyobb a

meghibásodási ráta.

A technológiai soroknál beállítási nehézségek tömkelege!

GY 31

A folyasztó szerek funkciója – a vékony felületi oxidréteg

oldása.

„Gyári” készítmények:

• folyadékok,

• porok – az „ónhuzal” töltése - 3÷5 csatornás huzalok.

FÉLELEM a vegyszermaradéktól ami hosszútávon korróziót

okozhat.

a) Megoldás:

Az alkoholban oldott fenyőgyanta házilag is elkészíthető.

A fenyőgyanta tisztító hatású, mert /rezinol/-savat tartalmaz.

b) Megoldás: alkoholos lemosás, vagy ultrahangos tisztítás.

Felhasznált irodalom:

Szépvölgyi János: Korszerű műszaki kerámiák

Tersztyánszky László: Ólommentes forrasztás

C. Harper: Elektronikus szerkezetek konstrukciója és gyártása

Izsák: Konstrukciós számítások

GY 32

Zh kédések:

1. Miért érdekes a műanyagok felületi energiája?

2. Mi a plasztik tokozás alapanyaga?

3. Az oxidkerámiák üzemi hőmérséklet határa?

4. Mire használhatjuk a ciánakrilát anaerob ragasztókat?

5. Műszaki kerámiák tömörítési eljárásai?

6. A világon elterjedt csavarmenetek?

7. Milyen módszereket ismer a csavarkötések biztosítására ?

8. Mi az autogén hegesztés lényege?

9. Mi a forraszthatóság szükséges és elégséges feltétele?

10. Mi a különbség a kemény és a lágy forrasztás között?

11. Mi az ólommentes forrasztás alapproblémája?

12. Miért használunk folyasztószert?