VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA STRUKOVNIH STUDIJA NOVI BEOGRAD

SEMINARSKI RAD IZ PREDMETAOBRADNI PROCESI

TEME: OBRADA STRUGANJEM OBRADA METALA PLASTIČNIM DEFORMISANJEM

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE

Profesor : Student: dr Aleksandar Raković Nebojša Popović 114/2009

Novi Beograd, 2010.

SADRŽAJ

1. Obrada struganjem.....................................................3

1.1 Strugovi........................................................................4

1.2 Elementi predmeta obrade..........................................5

1.3 Elementi režima rezanja..............................................6

2. Obrada metala plastičnom deformacijom…………..7

2.1. Sabijanje…………………………………………………..8

2.2. Istiskivanje………………………………………………..9

2.3. Savijanje…………………………………………………10

2.4. Alati i mašine alatke…………………………………...12

3. Elektrolučno zavarivanje……………………………..13

3.1. Električni luk……………………………………………13

3.2 Osnovno zavarivanje - Ravan spoj…………….……14

3.3 Priprema spojeva V-zakošenje……………………….15

Literatura……………………………………………………..16

2

1. Obrada struganjem

Obrada metala struganjem spada u najrasprostranjenije vidove obrade metala rezanjem sa skidanjem strugotine. Zastupljena je u izvođenju najrazličitijih operacija obrade:

uzdužna obrada (spoljašnja i unutrašnja) čeona obrada usecanje odsecanje fazonska obrada izrada konusa izrada zavojnice bušenje leđna obrada

Izvođenje svih ovih operacija se izvodi na univerzalnim, namenskim, specijalnim i automatskim strugovima.

Pri obradi na strugu neposredno učestvuju samo predmet obrade i alat, na čije međusobne odnose utiče više faktora koje ćemo svrstati u određene grupe kako bi preglednije analizirali njihov uticaj.

Za nas su od primarnog značaja:

elementi predmeta obrade geometrija alata elementi režima rezanja.

3

1.1 Strugovi

Njihova osnovna namena je obrada cilindričnih, konusnih, čeonih i fazonskih površina.

U savremnoj mašinskoj industriji srećemo različite vrste strugova:

1. Stoni strugovi sa šiljcima (malih dimenzija primenjeni u preciznoj mehanici)

2. Produkcioni strugovi sa šiljcima (imaju samo vučno vreteno)3. Univerzalni strugovi (sa vodećim i vučnim vretenom)4. Čeoni strugovi (za poprečnu obradu)5. Vertikalni strugovi6. Višesečni strugovi (sa dva ili više nosača alata)7. Revolver strugovi8. Poluautomatski strugovi9. Automatski strugovi10.Kopirni strugovi11.Strugovi za leđno struganje

U zavisnosti od obima i sistema proizvodnje strugovi se mogu svrstati u tri grupe:

strugovi za pojedinačnu proizvodnju strugovi za serijsku proizvodnju strugovi za masovnu proizvodnju

4

1.2 Elementi predmeta obrade

Obrada na strugu omogućuje nam da od pripremka posredstvom potrebnih operacija dobijamo izradak traženih dimenzija, oblika i kvaliteta obrađenih površina.

Na strugu možemo vršiti obradu cilindričnih, konusnih i čeonih površina. Na slici 1. prikazan je uzajamni položaj predmeta obrade i alata za slučaj uzdužne spoljašnje obrade.

Slika 1. Uzajamni položaj predmeta obrade i alata za slučaj uzdužne spoljašnje obrade

1. Glavno kretanje (obrtno kretanje predmeta obrade)2. Pomoćno kretanje (pravolinijsko kretanje noža) paralelno osi predmeta obrade3. Neobrađena površina (površina sa koje treba skinuti predviđeni dodatak za obradu) 4. Površina rezanja (površina koja spaja obrađenu i neobrađenu površinu, a formira se u samom procesu rezanja).5. Obrađena površina (površina dobijena na predmetu obrade posle svakog prolaza alata).6. Osnovna ravan (ravan u kojoj leži osnova noža paralelna pravcu pomoćnog kretanja i pravcu prodiranja, a upravna na pravac vektora brzine rezanja).

5

7. Ravan rezanja (zamišljena ravan koja prolazi kroz glavno sečivo i vektor brzine, a tangira površinu rezanja).

1.3 Elementi režima rezanja

Da bi se proces stvaranja strugotine odvijao kontinualno na strugu potrebno je da postoji ravnomerno obrtno kretanje pripremka i ravnomerno kretanje sečiva alata paralelno sa osom pripremka ili upravno na osu pripremka.

Osnovni elementi režima rezanja su:

δ- dubina rezanjaS- koraka- debljina strugotineb- širina strugotineA- poprečni presek strugotineV- brzina rezanjaF- otpori rezanjatg- glavno vreme

Slika 1.1 Elementi režima rezanja

6

2. OBRADA METALA PLASTIČNOM DEFORMACIJOM

Metali kao kristalne strukture poseduju svojstva plastičnog deformisanja u hladnom i toplom stanju.Ovo služi kao osnova za niz metoda obrade metala plastičnom deformacijom ,sa i bez odvajanja,koje se primenjuju u svim industrijama .Sve metode obrade plastičnom deformacijom uglavnom definiše alat,za razliku od obrade rezanjem gde metode definiše,pre svega, kinematika, odnosno mašina.

U odnosu na druge metode obrade,obrada plastičnom deformacijom ima niz prednosti:

Jednostavna kinematika obradnih sistema. Jednim hodom izvršnog organa mašine mogu se oblikovati složena prostorna tela

Delovi,posle obrade plastičnim deformisanjem imaju poboljšana mehanička svojstva

Postoje dobre mogućnosti mehanizacije i automatizacije procesa Stepen iskorišćenja materijala ja vrlo visok,i dr.

ali i određene nedostatke:

Ekonomičnost primene samo u serijskoj i masovnoj proizvodnji Potreba za vrlo velikim deformacionim silama tj,teške i robusne

mašine Relativno skupi alati,i dr.

Plastično deformisanje je vrlo složen proces ,a pojavljuje se kao posledica prinudnog trajnog pomeranja grupe atoma u kristalnima metala.Osnovni mehanizam plastičnig deformisanja sastoji se u klizanju i dvojnikovanju u ravnima kristalnog konglomerata.Ravni klizanja se poklapaju sa mestimagde postoje linearni defekti kristalne rešetke,koji se nazivaju dislokacija(sl.2.1).

7

Sl.2.1.Pomeranje dislokacije kristalne rešetke pri plastičnom deformisanju

Teorija obrade metala plastičnim deformisanjem predpostavlja sledeća svojstva čvrstih tela:

neprekidnost,tj.određena supstanca ravnomerno i neprekidno ispunjava celu zapreminu

homogenost,tj.telo u svim tačkama ima ista mehanička svojstva i hemijski sastav

izotropnost,tj.svojstva tela u svim pravcima su ista nestišljivost,tj.telo u oblasti plastičnog deformisanja ne menja zapreminu.

Osnovni metodi obrade metala plastičnom deformacijom su:sabijanje,izvlačenje,istiskivanje,savijanje,plastično deformisanje sa odvajanjem.

2.1. Sabijanje

Sabijanje u suštini predstavlja zapreminsko oblikovanje materijala na presama i čekićima.Sabijanje može biti slobodno ili u kalupima.U zavisnosti od brzine deformisanja, postoji dinamičko i statičko sabijanje.Na čekićima se ostvaruje dinamičko sabijanje i naziva se kovanje,dok se na presama ,gdesu brzine deformisanja male,ostvaruje statičko sabijanje,koje se naziva presovanje.Pri slobodnom sabijanju bez trenja telo,posle deformisanja,zadržava sličan oblik.Na sl.2.1 prikazano je telo pre i posle deformisanja.Svaki deo tela isto se deformisao.

8

Sl.2.1.Deformisanje pri slobodnom sabijanju bez trenja

Na čeonim dodirnim površinama između materijala obratka i površine pritiskivača,odnosno stola mašine,postoji spoljašnje, kontaktno trenje koje ometa bočno širenje materijala (sl.2.2). Pojedini delovi tela nejednako se defomišu.

Sl.2.2Deformisanje pri slobodnom sabijanju sa trenjem

2.2 Istiskivanje

Obrada istiskivanjem podrazumeva da se materijal u obliku valjka,koluta i sl.istikuje u otvorenom kalupu pod dejstvom istiskivača oblikujući se u izradak željenog oblika.Najčesće se vrši istiskivanje rotacionih delova i to uglavnom u hladnom stanju.Istiskivanjem se izrađuju delovi manjih mera,posebno tanjih zidova,posebno u vojnoj industriji.

Osnovne karakteristike istiskivanja su:

9

visoka tačnost mera i visok kvalitet površina poboljšana mehanička svojstva materijala posle istiskivanja visoka proizvodnost

U zavisnosti od smera kretanja istiskivača i materijala koji se istiskuje postoji: suprotnosmerno istosmerno kombinovano istiskivanje

Pripremak se pod dejstvom deformacione sile,koja se saopštava istiskivačem,plastično deformiše.Smer kretanja deformisanog materijala,koji ispunjava prostor između kalupa I istiskivača,je suprotan smeru kretanja istiskivača(sl.2.3a).Po završetku procesa,stupa u dejstvo izbacivač koji vrši izbacivanje obratka iz alata.Kod istosmernog istiskivanja ,smer kretanja istiskivača i deformisanog materijal je isti(2.3b).

Sl.2.3.Istiskivanje a) suprotnosmerno b) istosmerno

2.3. Savijanje

Savijanje ima značajnu primenu pri obradi lima gde se dobijaju različiti profili ili doboši za rezervoare i kotlove.Zavisno od mera i oblika delova,savijanje limova izvodi se u alatima za savijanje na mehaničkim ili hidrauličnim presama i na specijalnim mašinama za savijanje.

10

U opštem slučaju,prema obliku delova dobijenih savijanjem,razlikuju se: kružno savijanje fazonsko savijanje,i ispravljanje,kao obrnuti proces savijanja.

Kružno savijanje limova izvodi se na specijalnim mašinama za savijanje sa tri valjka,gde je gornji valjak obično pomerljiv radi podešavanja prečnika savijanja Ro,dok su donji valjci fiksni(sl.2.4).

Sl.2.4.Kružno savijanje lima

Fazonsko savijanje vrši se postepeno,obaranjem svake ivice pojedinačno za prav ili neki drugi ugao.Na sl.2.5 prikazano je fazonsko savijanje lima,a na primeru dvostranog savijanja pod uglom od 90°.Alat je dosta skup jer je namenski.

11

Sl.2.5.Fazonsko savijanje lima

Ispravljanje limova,kao obrnut proces savijanju,vrši se na taj način što se iskrivljene ili talasaste trake propuštaju kroz sistem dvorednih valjaka na mašini za ispravljanje.Valjci su obrtni I međusobno rastojanje između gornjeg i donjeg reda valjaka može se podešavati zavisno od debljine lima(sl.2.6).

Sl.2.6.Ispravljanje lima

2.4. Alati i mašine alatke

U obradi plastičnimdeformisanjem metoda obrade je,pre svega,definisana alatom.Zato u ovom slučaju ne postoji tako stroga podela mašina prema metodama obrade,kao kod mašina alatki za obradu rezanjem.Međutim,najčešće

12

primenjivane su:čekići,prese,mašine za savijanje,mašine za odsecanje,mašine za probijanje.

Osnovne karakteristike mašina alatki su: relativno jednostavan kinematički sistem znatna masa mašina zbog velikih deformacionih sila relativno jednostavno upravljanje relativno je jednostavno ostvariti mehanizaciju i automatizaciju rukovanja

materijalom potreba za pouzdanim sistemima za bezbedno rukovanje od strane

proizvodnih radnika

Alati za obradu plastičnom deformacijom predstavljaju deo obradnog sistema za oblikovanje.Oni direktno definišu sam metod obrade.U obradi plastičnom deformacijom svaki alat je specijalan,jer su njegovi radni organi prilagođeni obliku dela.Generalno gledano ovakvi alati su relativno vrlo skupi,pa su ekonomični samo u primeni u serijskoj proizvodnji.Neki od njih su:alati za kovanje,alati za istiskivanje,alati za obradu lima...

3. Elektrolučno zavarivanje

Pod pojmom elektrolučnog zavarivanja podrazumevaju se postupci zavarivanja koji kao izvor toplote koriste električni luk uspostavljen između elektrode i osnovnog materijala, a dodatni materijal je sama elektroda (postupci sa topljivom elektrodom) ili žica za zavarivanje (postupci sa netopljivom elektrodom). Konvencionalni postupci elektrolučnog zavarivanja su E (obložena elektroda), MAG/MIG (topljiva elektrodna žica u zaštiti inertnog ili aktivnog gasa), TIG (netopljiva elektroda i dodatni materijal oblika žice, u zaštiti inertnog gasa), EPP (topljiva elektrodna žica pod praškom) i zavarivanje punjenom elektrodnom žicom u zaštiti gasa ili bez nje (samozaštitna žica). Svaki od ovih postupaka koristi toplotu električnog luka za topljenje dodatnog i osnovnog materijala i odgovarajuće izvore električne struje (uređaje za zavarivanje). Topljenje dodatnog materijala i njegov prenos u metalnu kupku je praćen pojavom sila, kao što su elektromagnetna i gravitaciona, sile od strujanja i eksplozije gasova, sila od pritiska plazme i sila od površinskog napona, koje bitno utiču na proces zavarivanja.

13

3.1. Električni luk

Električni luk je stabilno električno pražnjenje (usmereno kretanje elektrona) kroz jonizovani vazduh ili gas. Da bi vazduh bio jonizovan u njemu moraju da postoje elektroni i joni, koji svojim usmerenim kretanjem obezbeđuju protok električne struje. Elektroni i joni u vazduhu nastaju kao posledica procesa koji se odvija pri uspostavljanju električnog luka. Ovaj proces može da se objasni u osnovnim crtama na primeru uspostavljanja luka kratkim spojem, što se koristi kod E postupka (dodir elektrode i osnovnog metala, sl.3. Zbog mikroskopskih neravnina na dodirnim površinama, sl.3, kontakt i protok struje se uspostavlja na veoma maloj površini, gustina struje je veoma velika, pa se dodatni i osnovni materijal tope gotovo trenutno, a delimično i isparavaju.

Slika 3. Šema uspostavljanja luka

3.2 Osnovno zavarivanje - Ravan spoj

14

U elektrolučnom zavarivanju strujni luk topi metal stvarajući zavarivački rastop sa kojim se meša materijal od istopljene elektrode. Ovo dozvoljava da se deblji materijali vare u više prolaza bez potrebe da se poveća amperaža ili prečnik elktrode. Ravan spoj znači da su delovi sastavljeni (bez pripreme) i vari se odozgo. To se opisuje kao 1G pozicija. Horizontalni i vertikalni spojevi mogu kasnije da se popune, veoma je teško variti spojeve bez pripreme sa velikim ili nejednakim razmakom. Ako varite spojeve bez pripreme prodor vara u metal je veoma slab. Elektroda od 3.2 mm sa 120 amp. daje oko 1.5 mm prodora vara u metal i plus debljina varnog šava iznad, to vam ukupno iznosi - debljina vara je 4mm. Ako je ploča debljine 6 mm to je slab varni šav s obzirom da je ploču potrebno kasnije prebrusiti. Moguće je povećati prodor vara u ploču povećanjem amperaže i debljine elektrode, ali je efikasnije pripremiti spojeve.

3.3 Priprema spojeva V-zakošenje

Priprema spojeva radnih delova uglavnom se odnosi na zakošenje ivica u obliku slova V. Slovo V se formira brušenjem ivica (ili mašinskim sečenjem za veće serije) na svakoj strani po 30 ° što ukupno iznosi 60 °. Slov V se ne pruža do samog dna radnih delova već se ostavlja takozvani "korenski zazor" koji je obično veličine prečnika elektrode, a ostavlja se da se spreči progorevanje. Raspon slova "V" je normalno širi od prečnika elektrode i potrebno je variti u više prolaza dok se ne popuni varom. Prvi osnovni ili "korenski prolaz" je najvažniji jer treba da ostvari prodor vara do donje površine radnog dela a istovremeno da ne dođe do progorevanja.

15

Literatura

1. Lazić, M., Tehnologija obrade metala rezanje, Mašinski fakultet, Kragujevac, 2002. god.

2. П. Станковић, Машинска обрада-обрада метала резањем, Београд 1971. god.

3. V.Đorđević, Mašinski materijali, prvi deo, Mašinski fakultet, Beograd 2000. god.

16