Anyagismeret I. Gépipari mérnökasszisztens képzés I.évfolyam II. félév

Az előadások a következő témára: "Anyagismeret I. Gépipari mérnökasszisztens képzés I.évfolyam II. félév"— Előadás másolata:

1 Anyagismeret I. Gépipari mérnökasszisztens képzés I.évfolyam II. félév
Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

2 tananyag Óraszám Anyagismeret, anyagtudomány, anyagvizsgálat. Anyagok felosztása, csoportosítása. Ipari anyagok. Az anyagok tulajdonságai. Az anyagkiválasztás alapja. Az anyag körforgása. Igénybevételek és azok jellemzése. Az anyag viselkedése a terhelés hatására. 4 Az anyagok tulajdonságai (hővezetés, hőtágulás, villamos vezetés, mágneses és optikai tulajdonságok.) Statikus mechanikai igénybevételek. Szakítóvizsgálat. A vizsgálat eredményét befolyásoló tényezők: állapothatározók. 6 Nyomó és hajlító vizsgálat. Keménységmérés A törésmechanika alapfogalmai. Ütvehajlító vizsgálat, átmeneti hőmérséklet. Az ütőmunka valódi értékei. A K1C és a COD mérési lehetősége, információ tartalmának értelmezése. Technológia próbák. A mechanikai hiszterézis. Az ismétlődő igénybevétel hatása. Fárasztóvizsgálat, Smith diagram, szerkezetek fárasztása. Kúszás és relaxáció. Roncsolás mentes vizsgálatok: röntgen, izotóp, ultrahang, mágnesezhető poros vizsgálat, festékdiffúziós és vizuális eljárások. Mikro- és szubszerkezet. Felbontóképesség, mélységélesség, nagyítás. Mikroszkópok, spektrométer, mikroelemzés. Az anyagok szerkezeti felépítése. Kötéstípusok. Halmazállapot. A rácsszerkezet, kristályszerkezet, az ideális kristály. Krisztallit, rácshibák. Az alakváltozások értelmezése. Az allotróp átalakulás. A leggyakoribb fémek: vas, alumínium, réz, cink, ólom, ón. Ötvözet, rendszer, fázistípusok és tulajdonságaik, A diffúzió jelensége. A fázisszabály. A lehűlésgörbe. Az egyensúlyi diagram. Különböző egyensúlyi diagramok, eutektikum, peritektikum, eutektoid. Korlátozott oldóképesség, allotróp átalakulás az egyensúlyi diagram alapján. Az emelőszabály. Az Fe-Fe3C diagram. A fázisok és szövetelemek tulajdonságai. A képlékeny alakváltozás és az újrakristályosodás folyamata. Az Fe-C ikerdiagram. A kristályosodás és az átalakulás a metastabil és a stabil rendszerben. A Maurer és a Greiner-Klingenstein diagram. A vasötvözetek felosztása, tulajdonságaik 2 A képlékeny alakítás hatása a tulajdonságokra. Folyásgörbék, alakítási szilárdság és ellenállás. Hideg és meleg alakítás. Az alakítás hatása az anyagtulajdonságokra.

3 Anyagismeret, anyagtudomány, anyagvizsgálat
Az anyagok tulajdonságaival, rendszerezésével, vizsgálatával foglalkozó tudomány Mi az anyag?

4 Az anyag Az anyagot az ember nyeri ki a természetből és alakítja olyanná, ami az igényeknek leginkább megfelel. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

5 Az anyagok csoportosítása
Az anyagok csoportosíthatók: Halmazállapot szerint szilárd, folyékony, légnemű és plazma

6 Az anyagok csoportosítása Halmazállapotok

7 Az anyagok csoportosítása
Eredet szerint szerves anyagok, polimerek természetes eredetűek pl. gumi, fa, bőr stb. mesterségesen előállított műanyagok szervetlen fémek, kerámiák

8 Ipari anyagok, szerkezeti anyagok
Ipari anyagoknak vagy szerkezeti anyagoknak a technikailag hasznos tulajdonságú anyagokat nevezzük. Az ipari anyagok lehetnek: Fémek Kerámiák Polimerek Kompozitok Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

9 Az „ipari” anyagok relatív fontossága
Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

10 A szerkezeti anyagok kiválasztása
A termékek előállításához az anyagokat a megfelelő műszaki funkcióhoz célzottan kell kiválasztani, azaz optimális módon figyelembe véve: Az anyag és energia felhasználást Minőséget Megbízhatóságot Gazdaságosságot Élettartamot Környezetvédelmi követelményeket

11 Az anyagkiválasztás feltétele
tulajdonság járulékos saját tervezés Mechanikai tulajdonságok pl. Keménység, szilárdság Ár és alkalmasság gyárthatóság Nem mechanikai pl. hőtágulás Megjelenés, szerkezet Felületi tulajdonságok

12 Autó karosszéria anyagok (fémek)
acél alumínium

13 Autó karosszéria anyagok (nem fémes anyagok)
Fém vázon kompozit

14 Autó karosszéria anyagok (nem fémes anyagok)
Kompozit

15 Az anyag körforgása Eljárás technikai módszerekkel pl. kohászat stb. szerkezeti anyag Bányászat nyersanyagok Tervezés, gyártás Föld, földkéreg (ércek, természetes anyagok, szén kőolaj, földgáz stb) recycling TERMÉK Üzemeltetés, használat Elhasználódás, hulladék, szemét

16 A termékek feladatuk teljesítése után hulladékká válnak.
A hulladékot kezelni kell. Ez lehet: Újrafeldolgozás, újrahasznosítás Megsemmisítés Ártalmatlanítás Végleges elhelyezés

17 ANYAGVIZSGÁLAT

18 Az anyagvizsgálat célja
Az ipar és a technika fejlődése megkívánja, hogy a gyártási folyamatok során felhasznált anyagokról minél teljesebb ismereteink legyenek. Ez a felhasználandó anyagok alapvető tulajdonságainak meghatározásán kívül, a szerkezetekbe beépített anyagok várható viselkedésének, állapotának a meghatározását is jelenti.

19 Az anyagvizsgálat feladata
az anyagokról olyan adatokat szolgáltatni a gyártó, a felhasználó részére, amelyek lehetővé teszik annak eldöntését, hogy : az adott anyag az adott feladatra megfelel-e? (szilárdság, alakíthatóság stb.) adott felhasználási célra melyik anyag felel meg (anyag kiválasztás)

20 Az anyagvizsgálat feladata
feleletet adni arra, hogy az alapanyagok, vagy kész termékek tartalmaznak-e folytonossági hiányokat, hibákat. A használat során károsodott alkatrészek, szerkezetek károsodási okainak felderítése.(kárelemzés)

21 Az anyagvizsgálati módszerek felosztása
Az anyagvizsgálati módszerekkel ellenőrizhetjük: a szilárd halmazállapotú anyagok tulajdonságait pl. keménység, szakítószilárdság stb. a folyékony halmazállapotú anyagok tulajdonságait pl. viszkozitás, lobbanáspont stb. a gáz halmazállapotú anyagok tulajdonságait pl. füstgáz elemzés

22 Az anyagvizsgálati módszerek felosztása
A vizsgálatok csoportosíthatók az igénybevétel típusa szerint: statikus, ha az igénybevétel időben állandó, vagy csak igen lassan, egyenletesen változik, dinamikus , ha a terhelés időben változik, hirtelen, ütésszerű, lökésszerű pl. motorok indítása, ütközés stb. Ismételt igénybevétel (fárasztó), ha az igénybevétel időben változik, és sokszor ismétlődik.

23 Az anyagvizsgálati módszerek felosztása
A vizsgált minta a vizsgálat hatására tönkremegy vagy nem roncsolásos roncsolás mentes.

24 Az anyagvizsgálati eljárások főbb területei: (a legtöbb esetben roncsolással)
Kémiai vizsgálat. Legfontosabb feladata az anyagok vegyi összetételének megállapítása, de ide tartoznak a korróziós vizsgálatok is. Fizikai vizsgálatok. Célja az anyagok fizikai jellemzőinek pl. villamos vezetőképesség, villamos ellenállás, mágneses tulajdonságok hőtágulás, fajhő stb. meghatározása Fémtani vizsgálatok. Az anyagok szövetszerkezetének, szemcsenagyságának, a zárványosság mértékének stb. meghatározását jelenti.

25 Az anyagvizsgálati eljárások főbb területei:
Szilárdsági vizsgálatok. Egyszerű mechanikai igénybevételekkel szembeni ellenállás megállapítása a cél. Technológiai vizsgálatok. Legtöbb esetben az adott feldolgozási technológiára való alkalmasság eldöntése a cél Roncsolás mentes vizsgálatok

26 Az igénybevételek jellemzése (1)
Az igénybevétel hatása szerinti felosztás: Teljes anyagtérfogatra ható igénybevételek A felületre ható igénybevételek Az igénybevétel időbeli lefolyása szerinti felosztás: Statikus Dinamikus, lökésszerű Ismétlődő, fárasztó Az előbbi három kombinációja Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

27 Teljes anyagtérfogatra ható igénybevételek
Húzó Nyomó Hajlító Nyíró Csavaró Hajlítás Húzás Csavarás Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

28 A felületre ható igénybevételek
Vegyi Elektrokémiai Áramló közeg Koptató Sugárzás Biológiai Forgatás Szorító erő Kopás Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

29 Az igénybevétel az időbeli változása alapján lehet:
statikus, ha az igénybevétel időben állandó, vagy csak igen lassan, egyenletesen változik, dinamikus , ha a terhelés időben változik, hirtelen, ütésszerű, lökésszerű pl. motorok indítása, ütközés stb. fárasztó, ha az igénybevétel időben változik, és sokszor ismétlődik. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

30 Az igénybevétel időbeli lefolyása
Statikus Dinamikus Ismétlődő, fárasztó Az előbbi három kombinációja Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

31 A szerkezeti anyagok viselkedése az igénybevételekkel szemben
A szerkezeti anyagok legfontosabb tulajdonsága, hogy ellenállnak a külső igénybevételekkel szemben, tehát a terhelhetők. Az igénybevételek összetettek és különbözőek. A szilárdsági számítások során ezeket az összetett igénybevételeket jól definiálható alapesetekre un. egyszerű igénybevételekre vezetjük vissza, és ezek szuperpozíciójaként értelmezzük a szerkezet terhelését. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

32 Egyszerű igénybevételek
húzás, nyomás, hajlítás, csavarás és nyírás. Az igénybevétel számszerű értéke a felület egységre ható erő, a feszültség. Ha a feszültség a felület elemre merőleges, normál ( ) feszültségről, ha a felület síkjában hat, csúsztató () feszültségről beszélünk. Mértékegysége : N/mm2 vagy MPa, azaz MN/m2 Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

33 Az anyag viselkedése terhelés hatására
Az anyagok lehetnek: szívósak, képlékenyek és ridegek. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

34 Szívós vagy képlékeny anyag
a törést jelentős nagyságú maradó alakváltozás előzi meg, ami sok energiát emészt fel. A töretfelület szakadozott, tompa fényű Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE

35 Rideg, nem képlékeny törés
A rideg, nem képlékeny törés esetében a törést nagyon kicsi vagy semmi maradó alakváltozás sem előzi meg, és a repedés kialakulása után viszonylag kevés energiát kell befektetni az anyag eltöréséhez. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. SZE