„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Janusz Górny
Wykonywanie wyrobów w procesie kucia
812[01].Z2.05
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
Recenzenci:
mgr inŜ. Igor Lange
mgr inŜ. Marek Olsza
Opracowanie redakcyjne:
mgr Janusz Górny
Konsultacja:
dr inŜ. Janusz Figurski
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 812[01].Z2.05
„Wykonywanie wyrobów w procesie kucia”, zawartego w modułowym programie nauczania
dla zawodu operator maszyn i urządzeń do obróbki plastycznej.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
SPIS TREŚCI
1.
Wprowadzenie
3
2.
Wymagania wstępne
5
3.
Cele kształcenia
6
4.
Materiał nauczania
7
4.1. Wykonywanie wyrobów w procesie kucia swobodnego
7
4.1.1. Materiał nauczania
7
4.1.2. Pytania sprawdzające
13
4.1.3. Ćwiczenia
13
4.1.4. Sprawdzian postępów
17
4.2.
Wykonywanie wyrobów w procesie kucia matrycowego
18
4.2.1. Materiał nauczania
18
4.2.2. Pytania sprawdzające
21
4.2.3. Ćwiczenia
21
4.2.4. Sprawdzian postępów
23
4.3.
Maszyny stosowane do kucia swobodnego i matrycowego
24
4.3.1. Materiał nauczania
24
4.3.2. Pytania sprawdzające
28
4.3.3. Ćwiczenia
29
4.3.4. Sprawdzian postępów
30
5.
Sprawdzian osiągnięć
31
6. Literatura
37
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w nabywaniu umiejętności z zakresu wykonywania
wyrobów w procesie kucia.
W poradniku zamieszczono:
−−−−
wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć juŜ ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,
−−−−
cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
−−−−
materiał nauczania – podstawowe wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania
programu jednostki modułowej,
−−−−
zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy juŜ opanowałeś treści zawarte
w rozdziałach,
−−−−
ć
wiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,
−−−−
sprawdzian postępów,
−−−−
sprawdzian osiągnięć – przykładowy zestaw zadań testowych,
−−−−
literaturę uzupełniającą.
Z podrozdziałem Pytania sprawdzające moŜesz zapoznać się:
−−−−
przed przystąpieniem do rozdziału Materiał nauczania – poznając wymagania wynikające
z zawodu, a po przyswojeniu wskazanych treści, odpowiadając na te pytania sprawdzisz
stan swojej gotowości do wykonywania ćwiczeń,
−−−−
po opanowaniu rozdziału Materiał nauczania, by sprawdzić stan swojej wiedzy, która
będzie Ci potrzebna do wykonywania ćwiczeń.
Kolejny etap to wykonywanie ćwiczeń, których celem jest uzupełnienie i utrwalenie
wiadomości i ukształtowane umiejętności z zakresu wykonywania wyrobów w procesie
kucia.
Po wykonaniu zaplanowanych ćwiczeń, sprawdź poziom swoich postępów wykonując
Sprawdzian postępów.
Odpowiedzi Nie wskazują luki w Twojej wiedzy, informują Cię równieŜ, jakich
zagadnień jeszcze dobrze nie poznałeś. Oznacza to takŜe powrót do treści, które nie
są dostatecznie opanowane.
Poznanie przez Ciebie wszystkich lub określonej części wiadomości będzie stanowiło
dla nauczyciela
podstawę
przeprowadzenia
sprawdzianu
poziomu
przyswojonych
wiadomości i ukształtowanych umiejętności. W tym celu nauczyciel moŜe posłuŜyć
się zadaniami testowymi.
W poradniku jest zamieszczony sprawdzian osiągnięć, który zawiera przykład takiego
testu oraz instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas przeprowadzania
sprawdzianu i przykładową kartę odpowiedzi, w której, w przeznaczonych miejscach zakreśl
właściwe odpowiedzi spośród zaproponowanych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
Schemat układu jednostek modułowych
812[01].Z2
Technologia wytwarzania wyrobów
metodami obróbki plastycznej
812[01].Z2.02
Wykonywanie operacji obróbki
cieplnej i cieplno-chemicznej
812[01].Z2.01
Posługiwanie się podstawowymi
pojęciami z zakresu obróbki
plastycznej
812[01].Z2.03
Przygotowanie i nagrzewanie
wsadu do obróbki plastycznej
812[01].Z2.04
Wykonywanie wyrobów
w procesie walcowania
i ciągnienia
812[01].Z2.05
Wykonywanie wyrobów
w procesie kucia
812[01].Z2.06
Wykonywanie wyrobów
w
procesie tłoczenia
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
2.
WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−−−−
przestrzegać zasady bezpiecznej pracy, przewidywać zagroŜenia i zapobiegać im,
−−−−
posługiwać się dokumentacją techniczną,
−−−−
stosować materiały konstrukcyjne i narzędziowe,
−−−−
rozpoznawać elementy maszyn i mechanizmów,
−−−−
uŜytkować i obsługiwać maszyny oraz urządzenia,
−−−−
posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu obróbki plastycznej,
−−−−
wykonywać operację obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej,
−−−−
przygotować i nagrzewać wsad do obróbki plastycznej,
−−−−
wykonywać pomiary warsztatowe,
−−−−
korzystać z róŜnych źródeł informacji,
−−−−
interpretować związki wyraŜone za pomocą wzorów, wykresów, schematów, diagramów,
tabel,
−−−−
uŜytkować komputer,
−−−−
współpracować w grupie,
−−−−
organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
3.
CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
scharakteryzować kucie swobodne i matrycowe,
−
wykazać wpływ kucia na strukturę i właściwości metalu,
−
rozróŜnić urządzenia do kucia swobodnego i matrycowego,
−
wyjaśnić budowę i zasadę działania maszyn i urządzeń do kucia,
−
rozróŜnić rodzaje matryc,
−
rozpoznać wady odkuwek swobodnie kutych i matrycowych,
−
zorganizować stanowisko do kucia swobodnego,
−
dobrać narzędzia i urządzenia do kucia,
−
obsłuŜyć proste urządzenia grzewcze,
−
obsłuŜyć młot mechaniczny,
−
wykonać podstawowe operacje kucia swobodnego ręcznego i mechanicznego,
−
wykonać element w procesie kucia swobodnego ręcznego,
−
sprawdzić jakość wykonanej pracy,
−
zastosować zasady eksploatacji pras i młotów,
−
zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej
i ochrony środowiska na stanowisku pracy,
−
skorzystać z dokumentacji technologicznej, Dokumentacji Techniczno
−
Ruchowej, norm,
poradników.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1.
Wykonywanie wyrobów w procesie kucia swobodnego
4.1.1. Materiał nauczania
Wytworzenie odkuwek dobrej jakości wymaga starannego i przemyślanego prowadzenia
procesu we wszystkich jego fazach począwszy od procesu wytapiania i odlewania wlewków
na stalowni. Wlewki kuźnicze odlewane do wlewnic są podstawowym wsadem do procesów
kucia swobodnego i półswobodnego. Inny wsad stanowią wlewki przetapiane elektroŜuŜlowo
stosowane na bardzo odpowiedzialne odkuwki oraz wlewki (kęsiska) otrzymywane z procesu
ciągłego odlewania stali. Na odkuwki mniejsze (o masie do kilkaset kilogramów) zwłaszcza
w kuźniach posiadających młoty uŜywa się kęsisk, kęsów i prętów stanowiących półwyroby
i wyroby walcowane. Typowe wlewki kuźnicze odlewane są ze stali uspokojonej (do wlewnic
z nadstawkami) o przekroju poprzecznym wielokątowym (np. 12
−
to kątne). Wewnętrzna
budowa wlewków jest niejednorodna i wynika z charakteru krzepnięcia stali we wlewnicy.
Oprócz segregacji krystalicznej występuje we wlewku zróŜnicowanie składu chemicznego
w obrębie poszczególnych części wlewka a więc segregacja strefowa (makrosegregacja).
Wlewki o masie kilkunastu i więcej ton a w przypadku stali stopowych o masach
znacznie mniejszych dostarcza się na prasownię (kuźnię)w stanie gorącym (w wagonach
termosach) i gorące załadowuje się do pieca grzewczego dla podgrzania ich do temperatury
kucia.
Podczas kucia wlewka spełnia dwa zasadnicze zadania. Pierwsze to rozbić pierwotną
strukturę laną wlewka (zwykle gruboziarnistą o niskich własnościach mechanicznych) a więc
polepszyć własności mechaniczne stali, natomiast drugie, to uzyskać z wlewka odkuwkę
o kształtach i wymiarach zbliŜonych do gotowego elementu.
Kucie swobodne polega na odkształceniu materiału przez wywieranie nacisku na część
jego powierzchni, gdy pozostała odkształca się względnie swobodnie. Stosuje się płaskie
kowadła i najprostsze normalne narzędzia kuźnicze.
Kucie półswobodne polega na odkształceniu materiału przy pomocy narzędzi
ograniczających częściowo swobodne płynięcie materiału na boki. Stosuje się specjalne
kowadła kształtowe i róŜnego rodzaju narzędzia oraz przyrządy kształtujące fragmenty
odkuwki.
Odkuwki swobodne i półswobodne w około 80% wykonuje się pod prasami w ok. 20%
pod młotami a niewielką część na kowarkach.
Pomimo znacznego rozwoju procesów kucia matrycowego, kucie swobodne
i półswobodne będzie w naszych warunkach w ciągu wielu lat jeszcze najwłaściwszym
sposobem produkcji w takich przypadkach jak:
−−−−
przy wykonywaniu odkuwek cięŜkich, których masy i wymiary przekraczają moŜliwości
produkcyjne najcięŜszych dysponowanych zespołów matrycowych,
−−−−
przy produkcji jednostkowej i małoseryjnej,
−−−−
przy wykonywaniu części zamiennych i do celów remontowych,
−−−−
przy wstępnej obróbce plastycznej wlewków ze stali stopowych lub stopów o specjalnych
własnościach na kęsiska i kęsy kute.
Proces technologiczny kucia swobodnego polega na zastosowaniu niezbędnej ilości i we
właściwej kolejności podstawowych operacji kuźniczych, do których zalicza się: spęczanie,
wydłuŜanie, przebijanie, gięcie, przecinanie, skręcanie i zgrzewanie.
Stosowane w procesie wydłuŜania operacje: rozszerzania, odsądzania i przesadzania
zalicza się do operacji pomocniczych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
Spęczanie
Operację, podczas której zwiększa się przekrój poprzeczny przekuwanego materiału
poprzez zmniejszenie jego wysokości lub długości nazywamy spęczaniem. Spęczanie
w procesach technologicznych stosuje się w celu:
−−−−
uzyskania przekroju gotowej odkuwki lub jej części większego od przekroju materiału
wyjściowego,
−−−−
zwiększania przekroju przed dalszymi operacjami, zwykle przed wydłuŜaniem
dla zapewnienia odpowiedniego stopnia przekucia,
−−−−
przygotowania wlewka lub kęsa do przebijania otworu,
−−−−
otrzymania odkuwek w kształcie kostek, krąŜków, pierścieni itp.,
−−−−
otrzymania lepszej jakości odkuwki przez dokładniejszy przerób struktury lanej wlewka,
rozdrobnienie i rozproszenie składników strukturalnych oraz zwiększenia masy właściwe
stali przez ogrzanie pustek i nieciągłości znajdujących się we wlewkach.
Przy spęczaniu naleŜy się kierować następującymi zaleceniami:
1)
materiał spęczany powinien być równomiernie nagrzany w całej swojej masie
do najwyŜszej temperatury kucia,
2)
wlewek przed spęczaniem naleŜy przekuć na okrągło,
3)
na powierzchni materiału wsadowego są niedopuszczalne wady zewnętrzne:
powierzchnie czołowe materiału (stykające się z kowadłami) powinny być wzajemnie
równoległe i prostopadłe do osi. Przy kuciu mało plastycznych gatunków stali skłonnych
do pęknięć na szybciej stygnących krawędziach zaleca się załamanie (fazowanie)
krawędzi czołowych,
4)
oś spęczanego materiału powinna się dokładnie pokrywać z osią prasy (młota),
5)
naleŜy
zachować
odpowiednie
stosunki
wymiarowe
materiału
wyjściowego
i tak dla materiału w kształcie walca stosunek wysokości do średnicy winien być
mniejszy od 2,5
−
2,8. Natomiast dla materiału w kształcie prostopadłościanu stosunek
wysokości do mniejszego toku podstawy winien być poniŜej 3,5,
6)
spęczanie naleŜy wykonywać silnymi uderzeniami młota, lub naciskami prasy. Na rys. 1a
podano prawidłowy a na rys.1b nieprawidłowy kształt spęczonego materiału. Wklęsły
kształt otrzymuje się kiedy działa się zbyt małą siłą nacisku (lub energią uderzenia).
Rys. 1. Kształt spęczanego walca w zaleŜności od wielkości siły nacisku (lub energii uderzenia):
a
−
dostateczna siła nacisku (lub energia uderzenia), b – zbyt mała siła nacisku (lub energia uderzenia)
[9, s. 217]
7)
przy spęczaniu materiału wsadowego o duŜych wymiarach, zwłaszcza ze stali
wykazujących przy ciągłym odkształcaniu umocnienie, naleŜy stosować krótkie przerwy
dla umoŜliwienia zajścia pełnej rekrystalizacji,
8)
stopień odkształcenia przy wstępnym spęczaniu wlewka powinien być większy od 0,5
(ε≥0,5) a stosunek wymiarów h/d po spęczaniu mniejszy od 1,
9)
dla zwiększenia równomierności odkształcenia stosuje się obracanie materiału
spęczanego między naciskami lub uderzeniami.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
Najczęściej operację spęczania przeprowadza się za pomocą kowadeł płaskich.
Do spęczania wlewków i kęsisk wstępnie przekutych z wlewka znajdują zastosowanie płyty
wklęsłe (rys. 2).
Rys. 2. Spęczanie między płytkami wklęsłymi [9, s. 218]
JeŜeli wlewek po spęczeniu ma być wydłuŜony, to dolna płyta ma otwór na czop.
Stosując płyty wklęsłe zapewnia się ustawienie materiału w ich środku oraz wypukły kształt
powierzchni czołowych wlewka, co zapobiega moŜliwości tworzenia się wklęsłych
powierzchni czołowych w operacji wydłuŜania. Przy kuciu krąŜków przeznaczonych na koła
zębate, kołnierze i tarcze z występami stosuje się spęczanie z podkładami pierścieniowymi
(rys. 3).
Rys. 3.
Spęczanie między płytkami pierścieniowymi (poosiowa część materiału niepodległa
bezpośredniemu oddziaływania narzędzi) [9, s. 219]
Jednocześnie ze spęczaniem zostają wykonane czopy.
Stosowane w praktyce schematy spęczania kołnierza czołowego i pośredniego
oraz spęczania długich, prętów podano na rysunku 4.
Rozpatrując proces spęczania pręta między dwoma płytami o równoległych
powierzchniach roboczych moŜna zauwaŜyć, Ŝe przebieg procesu zaleŜy przede wszystkim
od wartości sił tarcia, występujących na powierzchniach zetknięcia materiału z płytami.
Gdyby siły tarcia nie występowały, materiał byłby odkształcony jednorodnie. Wraz
ze zmniejszaniem
wysokości
pręta
wzrastałaby
jego
ś
rednica
przy
zachowaniu
prostoliniowości tworzących walca. W rzeczywistym procesie spęczania na skutek tarcia
materiału o powierzchnię kowadła średnica przekrojów poprzecznych elementu spęczanego
w pobliŜu zetknięcia z powierzchniami kowadeł powiększają się wolniej niŜ średnice
przekrojów bardziej oddalonych od tych powierzchni. W rezultacie spęczony pręt przyjmuje
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
kształt beczułkowaty (rys. 5). W podłuŜnym przekroju spęczanego pręta moŜna wyodrębnić
trzy charakterystyczne obszary:
Rys. 4.
Stosowane w praktyce przemysłowej sposoby spęczania: a
−
spęczanie kołnierza
czołowego, b
−
spęczanie kołnierza pośredniego, c
−
spęczanie długich prętów
[9, s. 220]
Rys. 5. Obszary nierównomiernych odkształceń spęczanego pręta [9, s. 220]
I
−
obszar przylegający do płaszczyzn, czołowych, odkuwki, odkształca się najmniej,
II
−
obszar intensywnego plastycznego płynięcia. W obszarze tym następuje przemieszczanie
się cząstek materiału na zewnątrz co przedstawiają strzałki pokazane na rysunku,
III
−
obszar zewnętrzny, który jest obszarem średnich, odkształceń.
Inne zabiegi i operacje kucia swobodnego
Niekiedy powstaje konieczność wydłuŜenia materiału. Zasadę wydłuŜania przedstawia
rys. 6, a sposób poszerzania rys. 7. Cyfry oznaczają miejsca kolejnych uderzeń. Przebijanie
grubych materiałów przedstawiono na rys. 8. Na rys. 9 wyjaśniono zasadę rozkuwania
pierścieni. Przeprowadza się je na stoŜkowym rogu kowadła lub na trzpieniu.
Operacją często stosowaną w procesach kucia stali, jest zgrzewanie. Polega
ono na nagrzaniu łączonych części do temperatury nieco niŜszej od temperatury solidusu,
oczyszczeniu powierzchni łączonych oraz złączeniu ich pod naciskiem prasy lub uderzeniami
młota. Podczas ogrzewania do temperatury białego Ŝaru (około 1300°C) stal utlenia
się na powierzchni, a produkty utleniania tworzące zgorzelinę, przywarte do nagrzanej
powierzchni, utrudniają łączenie się części metalowych.
Do oczyszczania nagrzanych części uŜywa się róŜnych topników, które topiąc
się w wysokiej temperaturze rozpuszczają w sobie zgorzelinę. Tworzący się w tych
warunkach ŜuŜel chroni metal przed ponownym utlenieniem. JeŜeli tak przygotowane
powierzchnie zostaną do siebie dociśnięte, to ciekły ŜuŜel zostanie spomiędzy nich
wyciśnięty, a czyste metaliczne powierzchnie połączą się ze sobą. Najtańszym topnikiem
uŜywanym do oczyszczania powierzchni podczas zgrzewania jest piasek kwarcowy, którym
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
posypuje się przedmiot podczas ogrzewania. Niekiedy do tego celu uŜywany bywa równieŜ
boraks.
Przed zgrzewaniem naleŜy materiał przygotować mechanicznie. Sposób przygotowania
zaleŜy od charakteru połączenia. Na rys. 10a przedstawiono łączenie na styk czołowy,
a na rys. 10b zgrzewanie na zakładkę. Rys. 10c przedstawia materiał przygotowany
do wykonania spoiny klinowej, stosowanej do łączenia ze sobą duŜych części.
Rys. 6. WydłuŜanie materiału: a
−
za pomocą nakładki,
b
−
za pomocą kowadeł wypukłych [8, s. 77]
Rys. 7. Poszerzanie [8, s. 77]
Rys. 8. Przebijanie grubych materiałów [8, s. 77]
Rys. 9. Rozkuwanie pierścieni na rogu kowadła
[8, s. 77]
Rys. 10. Zgrzewanie [8, s. 78]
Narzędzia kowalskie do kucia swobodnego
Do przeprowadzenia kaŜdego procesu technologicznego niezbędne są odpowiednie
narzędzia. Do kucia uŜywa się narzędzi pomocniczych, które bądź ułatwiają trzymanie
materiału, bądź słuŜą do nadawania mu odpowiedniego kształtu. Do trzymania materiału
podczas kucia swobodnego uŜywa się kleszczy (rys. 11). Składają się one z części
chwytającej materiał, zwanej szczękami 1, przegubu 2 oraz rękojeści 3. Przedstawiona na
rysunku nasuwka 4 ułatwia kowalowi stałe utrzymywanie kleszczy w stanie zaciśniętym bez
konieczności wywierania nacisku na rękojeść.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
Rys. 11. Kleszcze kowalskie [8, s. 74]
W procesach kucia swobodnego stosuje się róŜne rodzaje kleszczy kowalskich
w zaleŜności od kształtu przekuwanego materiału.
Kształt i wymiary kleszczy powinny być tak dobrane, Ŝeby zapewniały wygodne i mocne
uchwycenie materiału. Na rys. 12 przedstawiono nieprawidłowo i prawidłowo dobrane
kleszcze. Na rys. 12a przedstawiono materiał słabo uchwycony w kleszczach.
Pod uderzeniem młota materiał słabo trzymany wypadnie z kleszczy. Rysunek 12b
przedstawia kleszcze, które wprawdzie mocno uchwyciły materiał, lecz na skutek
nadmiernego rozwarcia rękojeści trzymanie ich w takiej pozycji byłoby uciąŜliwe. Rysunek
12c przedstawia kleszcze dobrane prawidłowo. Spełniony jest tu warunek wygodnego
i mocnego uchwycenia materiału.
Rys. 12. Dobór kleszczy: a, b
−
nieprawidłowy, c
−
prawidłowy [8, s. 75]
Do kucia ręcznego uŜywa się młotków. MoŜna je podzielić na jednoręczne o masie 1
−
3
kg i dwuręczne o masie 6
−
8 kg. Szersza część młota nazywa się obuchem, a węŜsza rabem.
Powierzchnia obucha jest wypukła dla zabezpieczenia kutego materiału przed pokaleczeniem
krawędzi młotka. Rąb młota moŜe być ustawiony poprzecznie lub podłuŜnie w stosunku do
trzonka.
Kucie swobodne wykonuje się najczęściej na kowadle. Do kucia ręcznego uŜywa
się przewaŜnie kowadła przedstawionego na rys. 13. Górna powierzchnia kowadła nazywa
się gładzią 1. Po jednej lub po dwóch stronach kowadła znajdują się rogi 2. Róg kanciasty
słuŜy do kucia i zginania, róg stoŜkowy do wykuwania. W gładzi kowadła znajdują
się otwory 3. Otwór kwadratowy słuŜy do zamocowywania w nim narzędzi pomocniczych,
jak np. podstawki lub podcinaki. Otwór okrągły ułatwia przebijanie otworów w materiale.
Dolną część kowadła stanowi wystający próg, słuŜący do spęczania dłuŜszych prętów.
Kowadło spoczywa na dębowym pniaku.
Rys. 13. Kowadło [8, s. 75]
Rys. 14. Płyta kowalska [8, s. 75]
Rys. 15. Podstawki i nadstawki [8,
s. 75]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
Rysunek 14 przedstawia płytę kowalską. UŜywa się jej do przebijania otworów o róŜnych
kształtach oraz do nadawania prętom Ŝądanych kształtów.
Przedstawione, na rys. 15, podstawki i nadstawki słuŜą do nadawania prętom
odpowiedniego kształtu, najczęściej okrągłego lub sześciokątnego.
Narzędzia słuŜące do cięcia metali to podcinaki lub przecinaki (rys. 16). Do odsądzania
materiału uŜywa się odsadzaków, a do przebijania otworów – przebijaków (rys. 17).
Rys. 16. Przecinaki: a
−
siekierowy, b
−
tępy, c
−
kształtowy
[8, s. 76]
Rys. 17. Przebijaki [8, s. 76]
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.
Co nazywamy kuciem swobodnym?
2.
Co nazywamy kuciem półswobodnym?
3.
W jakich przypadkach kucie swobodne jest najwłaściwszym sposobem produkcji?
4.
Jakie są podstawowe operacje kowalskie kucia swobodnego?
5.
Co to jest spęczanie?
6.
Jakie są sposoby rozkuwania pierścieni?
7.
W jaki sposób poszerzamy materiał kuty?
8.
W jaki sposób wydłuŜamy materiał kuty?
9.
W jaki sposób zgrzewamy materiały ze sobą?
10.
Jak naleŜy przygotować materiał do zgrzewania?
11.
Jakich narzędzi kowalskich uŜywamy w procesie kucia swobodnego?
12.
Jakie dobiera się kleszcze kowalskie tak aby zapewniały wygodne i mocne uchwycenie
materiału?
13.
Jakie naleŜy wykonać podstawowe operacje kucia swobodnego?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wpisz w tabeli nazwy, stosowanych w praktyce przemysłowej, sposobów spęczania.
Rysunek
Opis rodzaju spęczania
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
Rysunek do ćwiczenia numer 1 [9, s. 220]
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
zapisać nazwy, stosowanych w praktyce przemysłowej, sposobów spęczania,
3)
zaprezentować wyniki ćwiczenia.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
Ćwiczenie 2
Oznacz cyframi miejsca kolejno następujących po sobie uderzeń młotka, zgodnie
z technologią poszerzania materiału kutego.
Rysunek do ćwiczenia 2 [8, s. 77]
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
wpisać w puste miejsca cyfry oznaczające kolejność uderzeń młotka,
3)
zaprezentować rysunek.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
Ćwiczenie 3
Nazwij sposoby zgrzewania przedstawione na rysunkach.
Rysunki do ćwiczenia 3 [8, s. 78]
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)
rozpoznać sposoby zgrzewania przedstawione na rysunkach,
3)
podpisać rysunki,
4)
zaprezentować wyniki pracy.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
próbki prętów zgrzewanych róŜnymi sposobów,
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
Ćwiczenie 4
Dobierz odpowiednie kleszcze do prawidłowego uchwycenia materiału wyjściowego do
wykonania odkuwki.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
dokonać analizy róŜnych kleszczy kowalskich,
3)
uchwycić materiał w kleszcze i ocenić czy zapewniają one wygodne i mocne uchwycenie
materiału,
4)
zaprezentować swój wybór.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
róŜne rodzaje kleszczy kowalskich,
−−−−
materiał do kucia,
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
Ćwiczenie 5
Wpisz w puste miejsca w tabeli rodzaje przecinaków znajdujących się na rysunkach.
Rysunek
Rodzaj przecinaka
Rysunek do ćwiczenia 5 [8, s. 76]
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
dokonać analizy rysunków znajdujących się w tabeli,
3)
prawidłowo podpisać rysunki,
4)
zaprezentować wyniki pracy.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
przecinaki kowalskie,
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
Ćwiczenie 6
W procesie kucia swobodnego wykonaj odkuwkę zgodnie z otrzymanym rysunkiem.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
dokonać analizy rysunku,
3)
dobrać narzędzia do wykonania zleconej obróbki,
4)
przygotować narzędzia kowalskie,
5)
przygotować materiał do wykonania odkuwki,
6)
wykonać odkuwkę zgodnie z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy,
7)
zaprezentować gotowy element.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
rysunek gotowej odkuwki,
−−−−
materiał do wykonania odkuwki,
−−−−
piec indukcyjny,
−−−−
komplet narzędzi kowalskich,
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
wyjaśnić, na czym polega proces kucia swobodnego?
2)
wyjaśnić, na czym polega proces kucia półswobodnego?
3)
wykonać, podstawowe operacje kucia swobodnego?
4)
wyjaśnić, na czym polega proces spęczania?
5)
wykonać, inne operacje kucia swobodnego?
6)
dobrać narzędzia do podstawowych operacji kowalskich?
7)
dobrać odpowiednie kleszcze do uchwycenia materiału kutego?
8)
wykonać części maszyn w procesie kucia swobodnego zgodnie
z rysunkiem gotowej odkuwki ?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
4.2. Wykonywanie wyrobów w procesie kucia matrycowego
4.2.1. Materiał nauczania
Kucie matrycowe polega na nadawaniu kształtu wykonywanym przedmiotom za pomocą
udarowego działania narzędzia zwanego matrycą.
Matryca składa się z dwóch części odtwarzających, podobnie, jak forma odlewnicza,
kształty zewnętrzne wyrobu. Dolna część matrycy podczas pracy spoczywa na szabocie młota
lub stole prasy. Część górna, umocowana do bijaka młota lub suwaka prasy, uderza w dolną
nieruchomą część matrycy. JeŜeli w obszarze działania matrycy znajduje się dostatecznie
plastyczny materiał, to przybiera on postać przedmiotu, którego kształty zewnętrzne
odtworzone są w matrycy.
Na rys. 18a przedstawiono matrycę jednowykrojową. Górna część matrycy
2 jest połączona z bijakiem 3 młota za pomocą klina 5 i wpustu 6, a dolna część
1 zamocowana jest w obsadzie 4 klinem 7 i wpustem 8. Obsada spoczywa w szabocie 10.
z którą jest połączona za pomocą klina 9. Na dolnej części matrycy spoczywa materiał 11,
który pod działaniem młota lub prasy odkształci się plastycznie i wypełni wgłębienia
matrycy, zwane wykrojem.
Rys. 18. Kucie matrycowe [8, s. 79]
Wykrój odpowiadający kształtem gotowej odkuwce (rys. 18b) w płaszczyźnie podziału
jest otoczony rowkiem, w którym zbiera się nadmiar materiału, czyli tzw. wypływka.
Wypływkę obcina się w następnej operacji w specjalnej okrojnicy.
Na rys. 19 przedstawiono jedną z części matrycy wielowykrojowej (wielozabiegowej),
w której wykonuje się kolejno cztery zabiegi: wydłuŜanie, podkuwanie, gięcie
oraz matrycowanie wykańczające dźwigni.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
Rys. 19. Matryca wielowykrojowa [8, s. 79]
Kucie matrycowe ma wiele zalet w porównaniu z kuciem swobodnym. Jako główne
moŜna wymienić:
−
krótki czas wykonywania odkuwki,
−
moŜność wykonywania odkuwek o skomplikowanych kształtach,
−
moŜność uzyskania dokładnych wymiarów produktu,
−
oszczędność materiału wskutek małych naddatków na obróbkę,
−
moŜność zatrudnienia robotników przyuczonych.
Dobrze zaprojektowana matryca powinna umoŜliwiać prawidłowe przemieszczanie się
w niej materiału podczas kucia. Zapewnia to otrzymanie odkuwki pełnej i pozbawionej fałd.
W projektowaniu matryc przyjmuje się zasadę, Ŝe w płaszczyźnie podziału matrycy powinny
leŜeć dwa największe wymiary obrysu. Podobnie jak w formach odlewniczych, powierzchnie
idące w głąb matrycy powinny być nieco zbieŜne, a krawędzie złagodzone duŜymi
promieniami. Ułatwia to wypełnienie materiałem wykroju oraz wyjęcie odkuwki
po skończonym kuciu.
Rys. 20. Okrojnica do obcinania wypływki [8, s. 80]
Rys. 21. Matryca bezwypływkowa [8, s. 80]
Tworząca się podczas kucia wypływka jest następnie odcinana na okrojnicy. Okrojnica
(rys. 20) składa się z płyty tnącej 3 wspartej na podstawie (niewidocznej na rysunku) oraz
stempla 2 dopasowanego do kształtu odkuwki, który naciskając na odkuwkę 1 przetłacza ją
przez otwór płyty tnącej. Odcięta wypływka 4 pozostaje na powierzchni płyty tnącej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
Rys. 22. Kucie sekcyjne [8, s. 80]
W przypadku kucia dokładnego stosuje się matryce bezwypływkowe. Zasadę konstrukcji
takiej matrycy przedstawia rys. 21. W przypadku kucia duŜych przedmiotów stosuje
się matryce sekcyjne (rys. 22). UmoŜliwiają one zmniejszenie siły nacisku, gdyŜ materiał
jest odkształcany kolejno uruchamianymi sekcjami przyrządu (matrycy). Obecnie najlepsze
wyniki zapewnia matryca wahliwa (rys. 23), umoŜliwiająca odwzorowanie kształtu przy
zmniejszonym nacisku (metoda Z. Marciniaka).
Rys. 23. Kucie za pomocą matrycy wahliwej: 1
−
odkuwka, 2
−
matryca dolna, 3
−
matryca górna, 4
−
trzon
wahliwy, 5, 6
−
przekładnia ślimakowa [8, s. 81]
Wady odkuwek
Wadliwa konstrukcja matrycy lub złe jej ustawienie na młocie czy prasie mogą być
przyczyną powstawania wadliwych odkuwek – niepełnych lub przesuniętych. Dalszą
przyczyną powstawania wadliwych produktów jest nieodpowiedni pod względem
wymiarowym dobór materiału. W związku z tym moŜe nastąpić niezupełne wypełnienie
matrycy, gdy materiału jest mało, albo nie zamknięcie się matrycy przy jego nadmiarze.
W drugim przypadku otrzyma się odkuwkę nadmiernie grubą. Trzecią grupę przyczyn
powstających wad stanowią złe warunki procesu, np. zbyt niska temperatura kucia moŜe
spowodować pęknięcia w odkuwce, a zbyt mała siła uderzenia moŜe spowodować
niedostateczne wypełnienie matrycy. Wady mogą równieŜ powstawać wskutek niedbałej
pracy i złego transportu. Najczęściej występującymi w tej grupie wadami są skaleczenia,
wgniecenia lub skrzywienia powstałe juŜ po wykonaniu odkuwki.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
Ze względu na moŜliwość powstawania wad naleŜy odkuwki sprawdzać przed
ich wysłaniem do dalszej obróbki i sztuki wadliwe odrzucać. Kontrola jakości i analiza
przyczyn
powstawania
wad
umoŜliwia
poprawienie
procesu
technologicznego
i zaoszczędzenie zbędnych kosztów.
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.
Na czym polega proces kucia matrycowego?
2.
Z czego składa się matryca?
3.
Jaka jest róŜnica pomiędzy matrycą jednowykrojową a wielowykrojową?
4.
Jakie są zalety i wady kucia matrycowego?
5.
Do czego słuŜy okrojnica?
6.
Jakie są metody kucia matrycowego?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Opisz wady i zalety kucia matrycowego. Wyszczególnij najwaŜniejsze z nich – uzasadnij
wybór.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
dokonać analizy procesu technologicznego kucia matrycowego,
3)
opisać wady i zalety kucia matrycowego,
4)
wyszczególnić najwaŜniejsze z nich i uzasadnić wybór,
5)
zaprezentować wykonane ćwiczenie.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
gotowe części maszyn wykonane w procesie kucia matrycowego
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
Ćwiczenie 2
Zidentyfikuj rysunek znajdujący się poniŜej oraz określ wskazane jego części.
1)……………………………
2)……………………………
3)……………………………
4)……………………………
5)……………………………
6)……………………………
Rysunek do ćwiczenia 2 [8, s. 81]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
dokonać analizy rysunku,
3)
zidentyfikować rysunek i opisać wskazane jego części,
4)
zaprezentować wyniki ćwiczenia.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
foliogramy
−−−−
schematy
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
Ćwiczenie 3
W procesie kucia matrycowego wykonaj odkuwkę zgodnie z otrzymanym rysunkiem.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
dokonać analizy rysunku,
3)
określić sposób wykonania odkuwki,
4)
dobrać materiał do wykonania odkuwki,
5)
przygotować prasę kuzienną do pracy,
6)
nagrzać materiał do odpowiedniej temperatury.
7)
wykonać odkuwkę zgodnie z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
rysunek gotowej odkuwki,
−
materiał do wykonania odkuwki,
−
piec indukcyjny,
−
prasa kuzienna,
−
matryca,
−
filmy instruktarzowe oraz tablice poglądowe,
−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
Ćwiczenie 4
Na rysunku poniŜej przedstawiono okrojnicę. Opisz zastosowanie okrojnicy. Zidentyfikuj
zaznaczone na rysunku elementy okrojnicy.
Rysunek do ćwiczenia 4 [8, s. 80]
1)……………………………
2)……………………………
3)……………………………
4)……………………………
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
dokonać analizy rysunku,
3)
zidentyfikować, zaznaczone na rysunku elementy okrojnicy,
4)
zaprezentować wykonane ćwiczenie.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
foliogramy z budową okrojnic,
−−−−
tablice poglądowe dotyczące okrojnic,
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
wskazać róŜnice pomiędzy kuciem matrycowym a kuciem
swobodnym ?
2)
rozróŜnić podstawowe zabiegi kucia matrycowego?
3)
wskazać zastosowanie okrojnicy ?
4)
scharakteryzować róŜne metody kucia matrycowego?
5)
wykonać proste części maszyn w procesie kucia matrycowego?
6)
wskazać wady i zalety odkuwek wykonywanych matrycą?
7)
wymienić
róŜnice
pomiędzy
matrycą
jednowykrojową
a wielowykrojową?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
4.3.
Maszyny stosowane do kucia swobodnego i matrycowego
4.3.1. Materiał nauczania
Młoty spadowe
UŜywane są głównie do kucia matrycowego, mają najprostszą konstrukcję. RozróŜniamy
dwa rodzaje młotów spadowych: deskowe (rys. 24a) i pasowe (rys. 24b).
Zasada pracy obu młotów jest podobna. Bijak 1, umocowany do deski lub pasa 2,
jest za pomocą mechanizmu rolkowego podnoszony na pewną wysokość. Mechanizm
podnoszący składa się z dwóch rolek, z których jedna 3 jest zwykle napędzana za pomocą
przekładni pasowej. Druga rolka 4 ma za zadanie okresowo dociskać deski lub pas
do pierwszej rolki. Po naciśnięciu dźwigni 5 do dołu rolka 4 dociskana jest do deski lub pasa.
Zwiększone wskutek tego tarcie między deską lub pasem a napędzającą rolką 3 powoduje
przesunięcie bijaka do góry. Uniesienie dźwigni 5 zwalnia nacisk rolki 4, dzięki czemu bijak
spada swobodnie na szabotę. Główne wady młotów deskowych to szybkie zuŜywanie
się desek oraz konieczność budowania wysokich pomieszczeń. Dlatego lepsze są młoty
spadowe pasowe.
Rys. 24. Młoty spadowe: a
−
deskowy, b
−
pasowy [8, s. 82]
Młoty przeciwbieŜne
Młoty przeciwbieŜne (rys. 25) nadają się specjalnie do kucia matrycowego. Działanie
tych młotów polega na ruchu dwóch bijaków w kierunkach przeciwnych. Górny bijak
2 jest poruszany ciśnieniem pary lub powietrza wtłaczanego do cylindra 4. Bijak dolny
3 jest połączony z bijakiem górnym za pomocą taśmy stalowej 1 lub układu dźwigni.
Jak widać na rysunku, ruch bijaka górnego ku dołowi musi spowodować ruch bijaka dolnego
do góry. Oba bijaki spotykają się w połowie drogi, wywierając nacisk na znajdujący
się między nimi materiał.
Młoty przeciwbieŜne nie wymagają cięŜkich fundamentów, a zatem mogą być ustawione
w zwykłej hali produkcyjnej. Wyroby kute na młotach przeciwbieŜnych, nawet cienkościenne
i o skomplikowanych kształtach, odznaczają się duŜą dokładnością wykonania.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
Rys. 25. Młot przeciwbieŜny [8, s. 85]
Rys. 26. Młot spręŜynowy [8, s. 82]
Młoty spręŜynowe
Młoty spręŜynowe (rys. 26) są stosowane do kucia swobodnego. Bijak jest w tych
młotach napędzany za pomocą płaskiej spręŜyny 1, umocowanej przegubowo w środku swej
długości w korpusie młota. Jeden jej koniec jest połączony z bijakiem młota, a drugi za
pośrednictwem dźwigni 2 z mimośrodowym mechanizmem napędzającym. Po uruchomieniu
mechanizmu napędzającego dźwignia 2 wprawia spręŜynę w ruch wahadłowy, a wraz z nią
bijak. Bijak przesuwa się ruchem prostoliniowym w prowadnicach korpusu młota. Skok
bijaka reguluje się ustawieniem mimośrodu 3 bliŜej lub dalej od środka obrotu. Masa bijaka
w młotach spręŜynowych nie przekracza 200 kg. Młoty tego typu wychodzą juŜ z uŜycia.
Młoty spręŜarkowe
Młoty spręŜarkowe (rys. 27) stosowane są głównie do kucia swobodnego. MoŜna na nich
wykonywać równieŜ inne operacje kowalskie, jak np. gięcie lub skręcanie, gdyŜ bijak przez
dłuŜszy czas moŜe dociskać materiał do kowadła ze znaczną siłą.
W młotach spręŜarkowych bijak 1 jest napędzany za pomocą spręŜonego powietrza
dostarczanego przez połączoną z młotem spręŜarkę. Tłok 2 napędzany z silnika 3 za pomocą
przekładni pasowej spręŜa w cylindrze spręŜarki powietrze, a następnie przetłacza
je do cylindra bijaka. Znaczny wzrost ciśnienia nad tłokiem bijaka powoduje jego opadanie.
Równocześnie powietrze spod tłoka bijaka przepływa pod tłok spręŜarki. Zmiana kierunku
ruchu spręŜarki powoduje przetłaczanie spręŜonego powietrza pod tłok bijaka, a tym samym
jego podnoszenie. Siłę uderzenia bijaka moŜna regulować w szerokim zakresie za pomocą
zaworów 4 i 5. Młoty spręŜarkowe buduje się róŜnej wielkości, zaleŜnie od masy bijaka.
Masa bijaka najmniejszego młota spręŜarkowego nie przekracza 50 kg, a największego
2000 kg.
Młoty spręŜarkowe wykazują w stosunku do młotów spręŜynowych wiele zalet,
jak np. łatwość obsługi i duŜy zakres regulacji energii uderzenia. Z tego powodu
są one obecnie szeroko stosowane w przemyśle.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
Rys. 27. Młot spręŜarkowy [8, s. 83]
Rys. 28. Schemat budowy i zasada działania młota
parowego [8, s. 85]
Młoty parowo-powietrzne
Młoty parowo-powietrzne, równieŜ szeroko stosowane, mogą być napędzane zarówno
parą, jak i spręŜonym powietrzem pobieranym z przemysłowej instalacji. Ciśnienie robocze
pary lub powietrza w tych urządzeniach wynosi 0,5
−−−−
0,8 MPa.
RozróŜnia się młoty o pojedynczym lub o podwójnym działaniu. W młotach
o pojedynczym działaniu bijak jest unoszony pod wpływem ciśnienia pary lub powietrza,
a następnie opada pod własnym cięŜarem. W młotach podwójnym działaniu para lub spręŜone
powietrze nie tylko podnoszą bijak, lecz równieŜ zwiększają energię jego uderzenia podczas
opadania.
Na rys. 28 schematycznie przedstawiono młot parowy dwustojakowy dwustronnego
działania. W cylindrze parowym 1 porusza się tłok połączony z trzonem tłokowym 5,
na którego drugim końcu umocowany jest bijak 6, a do niego przymocowane jest kowadło
górne 8.
Para jest doprowadzona do cylindra przez zawór 4 i mechanizm rozrządu. W zaleŜności
od połoŜenia suwaka 3 para moŜe się przedostać do cylindra albo od góry, albo od dołu.
Gdy suwak znajduje się w górnym połoŜeniu, para wpływa do cylindra od dołu i powoduje
uniesienie bijaka. Para znajdująca się w tym czasie w górnej części cylindra przedostaje
się pod suwakiem do rury wylotowej 2. JeŜeli teraz za pomocą ręcznej dźwigni zostanie
zmienione połoŜenie suwaka, to zmieni się równieŜ kierunek przepływu pary. Otworzy
się wówczas wlot do górnej części cylindra, a wpływająca para, naciskając na tłok, spowoduje
jego opadanie. W krańcowym połoŜeniu kowadło górne 8 uderzy o kowadło dolne 9 wsparte
na szabocie 7.
Młoty parowo-powietrzne mogą być uŜywane do kucia swobodnego jak i matrycowego.
Zwykle jednak młoty tego typu przeznaczone do kucia matrycowego mają stojaki wsparte
bezpośrednio na szabocie. Taka konstrukcja młota zapewnia współosiowość dolnej i górnej
części matrycy, a tym samym duŜą dokładność kształtu i wymiarów odkuwki.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
Prasy kuzienne
Oprócz młotów do wykonywania odkuwek uŜywa się pras kuziennych. Istotna róŜnica
między działaniem młota i prasy tkwi w sposobie wywierania nacisku na przerabiany
materiał. Młot działa gwałtownie na materiał i z tego powodu odkształcają się głównie
warstwy zewnętrzne. Podczas prasowania naciski wywierane przez prasę na materiał
są długotrwałe i to jest powodem, Ŝe odkształcenia sięgają głęboko do wnętrza materiału,
korzystnie wpływając na jego własności.
Rys. 29. Prasa korbowa [8, s. 86]
Rys. 30. Prasa cierno
-
ś
rubowa [8, s. 86]
Najczęściej stosowane są prasy korbowe, cierno-śrubowe i hydrauliczne. Zasadę pracy
prasy korbowej przedstawia rys. 29. Silnik 6 napędza koło zamachowe 5, które przez sprzęgło
4 łączy się z wałem wykorbionym 1. Ruch przenosi się z wału na suwak prasy za pomocą
korbowodu 2. Podczas pracy dolna część matrycy umocowana jest na stole, górna w suwaku
prasy 3.
Rysunek 30 przedstawia prasę cierno-śrubową. Suwak prasy 1 moŜe się przesuwać
w prowadnicach 2 pod działaniem śruby 3 o duŜym skoku, która jest napędzana przez
przekładnię cierną. Na górnym końcu śruby umocowane jest poziomo duŜe koło zamachowe
4 wyłoŜone na obrzeŜu pasem skórzanym. Z kołem zamachowym współpracują na zmianę
dwie tarcze Ŝeliwne 5 i 6 osadzone na wspólnym wale napędzanym przez przekładnię
pasową. Za pomocą dźwigni 7 moŜna wał poziomy przesuwać poosiowo tak, aby z kołem
zamachowym współpracowała raz jedna, raz druga tarcza. Wskutek tego śruba napędzająca
suwak wykręca się z nakrętki ku górze, a po zmianie połoŜenia dźwigni wkręca się ku dołowi,
posuwając ze znaczną siłą suwak w kierunku stołu prasy.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
Rys. 31. Prasa hydrauliczna [8, s. 86]
Prasa hydrauliczna jest przedstawiona na rys. 31. Pompa 1 tłoczy pobieraną ze zbiornika
2 wodę przez rozdzielacz 3 do cylindra 4. Pod naciskiem wody nurnik 5 przesuwa
się ku dołowi. Razem z nurnikiem i stołem górnym 6 obniŜają się tłoki w cylindrach 7 i 8.
Po wykonaniu pracy naleŜy dźwignię rozdzielacza przestawić w połoŜenie przeciwne,
a wówczas pompa będzie wtłaczać wodę do cylindrów 7 i 8, powodując podnoszenie
się górnego stołu. W tym czasie woda z cylindra roboczego przelewa się do zbiornika 2.
W okresach małego zapotrzebowania wody pompa tłoczy ją do zbiornika 9, zwanego
akumulatorem, gdzie gromadzi się ona pod znacznym ciśnieniem. W czasie pracy
zapotrzebowanie wody jest większe niŜ wydajność pompy. Jej niedobór uzupełnia
się czerpiąc z akumulatora.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.
Jak dzielimy maszyny uŜywane w procesie kucia?
2.
Jakie młoty są najczęściej stosowane w procesie kucia swobodnego a jakie w procesie
kucia matrycowego?
3.
Jaka jest róŜnica pomiędzy młotem a prasą kuźniczą?
4.
Jakie są zalety i wady młotów kuźniczych?
5.
Z jakich elementów składa się prasa hydrauliczna?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Określ wskazane elementy młota spadowego pasowego.
1)…………………….
2)…………………….
3)…………………….
4)…………………….
5)…………………….
Rysunek do ćwiczenia 1
[8, s. 82]
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
dokonać analizy rysunku,
3)
wpisać wskazane elementy młota spadowego pasowego,
4)
zaprezentować wyniki swojej pracy.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
foliogramy,
−−−−
tablice poglądowe,
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
Ćwiczenie 2
Zidentyfikuj rysunek znajdujący się poniŜej. Określ wskazane na rysunku elementy.
1)……………………………
2)……………………………
3)……………………………
4)……………………………
5)……………………………
6)……………………………
Rysunek do ćwiczenia 2 [8, s. 86]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
dokonać analizy rysunku,
3)
zidentyfikować rysunek,
4)
wpisać wskazane na rysunku elementy,
5)
zaprezentować wyniki ćwiczenia.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
foliogramy,
−−−−
tablice poglądowe,
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
Ćwiczenie 3
Narysuj rysunek schematyczny prasy hydraulicznej i opisz zasadę jej działania.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
zorganizować stanowisko pracy,
2)
narysować rysunek schematyczny prasy hydraulicznej,
3)
opisać zasadę działania prasy hydraulicznej,
4)
zaprezentować wyniki ćwiczenia.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−−−−
schematy pras hydraulicznych,
−−−−
zdjęcia pras hydraulicznych,
−−−−
literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
dokonać podziału ze względu na budowę maszyn i urządzeń
stosowanych w procesie kucia ?
2)
wymienić podstawowe rodzaje młotów stosowanych w procesie
kucia?
3)
wymienić podstawowe rodzaje pras kuźniczych stosowanych
w procesie kucia?
4)
wskazać róŜnicę pomiędzy młotem a prasą kuźniczą?
5)
opisać budowę i zasadę działania prasy hydraulicznej
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1.
Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.
2.
Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.
Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.
Test zawiera 20 zadań o róŜnym stopniu trudności. Wszystkie zadania są zadaniami
wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.
5.
Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową
odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).
6.
Test składa się z dwóch części o róŜnym stopniu trudności: I część – poziom
podstawowy, II część – poziom ponadpodstawowy
7.
Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8.
Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego
rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 16–20, gdyŜ są one na poziomie trudniejszym niŜ pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.
9.
Czas trwania testu
−
45 minut.
10.
Maksymalna liczba punktów, jaką moŜna osiągnąć za poprawne rozwiązanie testu
wynosi 20 pkt.
Powodzenia!
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
1. Spęczaniem nazywamy operację podczas której
a)
zwiększa się przekrój poprzeczny kutego materiału kosztem jego długości lub
wysokości.
b)
zwiększa się wysokość kutego materiału kosztem jego przekroju poprzecznego lub
długości.
c)
zwiększa się długość kutego materiału kosztem jego długości lub przekroju
poprzecznego.
d)
zmienia się skład chemiczny materiału.
2. Rysunek przedstawia
a)
część maszynową wykonaną w procesie kucia
swobodnego.
b)
przymiar uniwersalny.
c)
płytkę kowalską.
d)
szabot kuźniarki.
3. Prawidłowe uchwycenie materiału kutego w kleszczach obrazuje
a)
rys. a i rys. b.
b)
rys. b.
c)
rys. c i rys. b.
d)
rys. c.
4. Na rysunku przedstawiono róŜne rodzaje
a)
przecinaków.
b)
przebijaków.
c)
odsadzaków.
d)
podstawek i nadstawek.
5. Kucie matrycowe polega na wykonywaniu przedmiotu za pomocą
a)
matrycy.
b)
okrojnicy.
c)
przecinaków.
d)
przebijaków.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
6. Okrojnica słuŜy do
a)
obcinania wypływka.
b)
ostrzenia matrycy.
c)
regulacji matrycy.
d)
obliczania naddatku na obróbkę skrawaniem.
7. Na rysunku przedstawiono młot
a)
deskowy,
b)
pasowy,
c)
przeciwbieŜny,
d)
spręŜynowy.
8. Zasada działania młota parowo-powietrznego polega na tym, Ŝe bijak jest podnoszony
a)
pod wpływem ciśnienia pary lub powietrza a następnie opada pod własnym
cięŜarem.
b)
pod wpływem ciśnienia pary lub powietrza i dodatkowo para lub spręŜone powietrze
zwiększają jego energie podczas opadania.
c)
pod wpływem pola elektro-magnetycznego a następnie po odcięciu zasilania
swobodnie opada.
d)
przez wyciągarkę mechaniczną a następnie po zwolnieniu blokady swobodnie opada.
9. Fałszywie, róŜnicę pomiędzy prasą kuzienną a młotem opisuje zdanie, Ŝe
a)
młot działa gwałtownie na materiał kuty, natomiast prasa wywiera nacisk
długotrwały.
b)
młot wywiera nacisk długotrwały, natomiast prasa działa w sposób gwałtowny
na materiał kuty.
c)
młot odkształca głownie warstwy zewnętrzne materiału kutego, natomiast
odkształcenia podczas prasowania sięgają głęboko w strukturę materiału kutego.
d)
prasowanie korzystnie wpływa na własności materiału kutego.
10. Medium roboczym w prasie hydraulicznej jest
a)
powietrze.
b)
woda.
c)
prąd elektryczny.
d)
azot.
11. Na rysunku poniŜej przedstawiono spęczanie
a)
kołnierza czołowego.
b)
kołnierza pośredniego.
c)
długich prętów.
d)
krótkich prętów.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
12. W prawidłowy sposób zobrazowano zasadę poszerzania materiału kutego na rysunku
a)
b)
c)
d)
13. Na rysunku przedstawiono wydłuŜanie materiału za pomocą
a)
nakładki.
b)
kowadeł wypukłych.
c)
kowadeł wklęsłych.
d)
nastawki.
14. Element, oznaczony cyfrą 1, na rysunku kowadła to
a)
powierzchnia podziału.
b)
powierzchnia przyłoŜenia.
c)
gładź.
d)
powierzchnia natarcia.
15. Na rysunku przedstawiono
a)
matrycę bezwypływkową.
b)
matrycę wielowykrojową.
c)
okrojnicę.
d)
matrycę wahliwą.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
16. Kucie sekcyjne umoŜliwia
a)
zmniejszenie siły nacisku.
b)
zwiększenie siły nacisku.
c)
automatyzację procesu kucia.
d)
zmniejszenie materiałochłonności.
17. Na rysunku przedstawiono
a)
prasę cierno-śrubową,
b)
prasę korbową,
c)
młot powietrzno-parowy,
d)
prasę hydrauliczną.
18. W prasie cierno-śrubowej ruch przenosi się z wału na przekładnię cierną prasy za pomocą
a)
paska klinowego.
b)
łańcucha.
c)
korbowodu.
d)
przekładni zębatej.
19. PoniŜej przedstawiono fragment schematu prasy hydraulicznej. Element oznaczony
numerem 9 to
a)
akumulator.
b)
multiplikator.
c)
reduktor.
d)
siłownik.
20. Młoty spręŜarkowe są stosowane głównie do kucia
a)
matrycowego.
b)
swobodnego.
c)
sekcyjnego.
d)
matrycą wahliwą.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko …………………………………………………….
Wykonywanie wyrobów w procesie kucia
Zakreśl poprawną odpowiedź.
Nr
zadania
Odpowiedź
Punkty
1
a
b
c
d
2
a
b
c
d
3
a
b
c
d
4
a
b
c
d
5
a
b
c
d
6
a
b
c
d
7
a
b
c
d
8
a
b
c
d
9
a
b
c
d
10
a
b
c
d
11
a
b
c
d
12
a
b
c
d
13
a
b
c
d
14
a
b
c
d
15
a
b
c
d
16
a
b
c
d
17
a
b
c
d
18
a
b
c
d
19
a
b
c
d
20
a
b
c
d
Razem:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
6. LITERATURA
1.
Brodziński A.: Maszyny i urządzenia do obróbki plastycznej. Laboratorium
Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 1993
2.
Gabryszewski Z., Gronostajski J.: Mechanika procesów obróbki plastycznej.
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1991
3.
Gadziński S.: Obróbka plastyczna metali. Wyd. PŁ, Bielsko
−
Biała 1996
4.
Dobrucki W.: Zarys obróbki plastycznej metali, Wydawnictwo Śląsk, 1974
5.
Kajzer S. Kozik R., Wusatowski R.: Wybrane zagadnienia z procesów obróbki
plastycznej metali. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997
6.
Karpiński T.: InŜynieria produkcji. Wydawnictwa Naukowo
−
Techniczne, Warszawa
2004
7.
Kubiński W.: Praktyka technologiczna. Wydawnictwo AGH, Kraków 1991
8.
Okoniewski S.,: Technologia Metali. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne,
Warszawa 1980
9.
Weroński W.: Obróbka plastyczna. Technologia. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej,
Lublin 1993