Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V.2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V.2.9 Materiály v automobilovém průmyslu Kapitola 8 1 Nízkolegované 2 a střednělegované oceli třídy 15 a 16 Mgr.Josef Grochovský 30.9.2012
Obsah Úvod - anotace...chyba! Záložka není definována.1 1 Nízkolegované a střednělegované oceli třídy 15 a 16...Chyba! Záložka není definována.2 2 Doporučená literatura...chyba! Záložka není definována.4 3 Použitá literatura a zdroje...chyba! Záložka není definována.5 4 Seznam obrázků...chyba! Záložka není definována.6
Ú v o d - anotace V této kapitole se žáci seznámí s nízkolegovanou a střednělegovanou ocelí třídy 15 a 16 a jejich využitím pro výrobu součásti v automobilovém průmyslu. Materiál uvádí i příklady nejvíce vyráběných součástí s uvedením požadavků na jejich složení, pevnost, tvrdost atd. Pro větší názornost je učivo doplněno obrázky. Materiál je určen pro výuku technologie v 1. ročníku vzdělávacího oboru 39-41-L/01 Autotronik, ale umožňuje rozšířit a lépe pochopit obdobné učivo i dalších automobilových oborů. V závěru kapitoly jsou otázky k procvičení učiva. 3
1 Nízkolegované a střednělegované oceli třídy 15 a 16 Oceli třídy 15 Jedná se nízkolegované oceli se specifickými vlastnostmi. Vyznačují se velmi dobrou prokalitelností a vhodností k zušlechťování s vysokou mezí pevností v tahu a mezí kluzu při normální teplotě. Většina těchto ocelí se používá na výrobu součástí tlakových energetických zařízení a součástí vystaveným vysokým teplotám a chemickým látkám. Oceli k povrchovému kalení (15 142, 15 241, 15 260, 15 341) se používají na velmi namáhané součásti motorových vozidel s požadavkem na vysokou pevnost v tahu a dostatečnou tažnost jako např. ozubená kola, pastorky, talířová kola, hřídele, torzní tyče. Obr. 13 - Talířové kolo s pastorkem Oceli k nitridování ( 15 230, 15330, 15 340) jsou vhodné pro součásti se střídavým namáháním, u nichž je požadována vysoká povrchová tvrdost a odolné jádro. Používají se na hřídele, válce motorů, části rozvodů, čepy apod. Oceli zvlášť vhodné k zušlechťování (15 230, 15 260) mají vysokou prokalitelnost až do průměru 90 mm. Používají se na zvlášť namáhané součásti strojů, např. klikové hřídele, vrtulové hlavy, torzní tyče, náročná ozubená kola apod. 1
Oceli třídy 16 Jsou to oceli legované hlavně Ni (až 5 %) a v kombinaci s Cr. Patří mezi nízko a středně legované Oceli k cementování (16 220,16 231, 16 420, 16 523) mají houževnaté jádro a jsou citlivé na přehřátí. Používají se na součásti zvlášť namáhané v průřezu i na povrchu jako drážkové hřídele, pastorky, kola diferenciálu, kardanové kříže apod. Oceli k zušlechťování (16 240, 16 440, 16 720) jsou pro kalitelné až do průměru 150 mm a používají se na namáhané strojní součásti spožadavky na vysokou houževnatost bez vzniku deformací po kalení. Vyrábějí se z ní výstředníkové hřídele, ozubená kola, součásti letadel, klikové hřídele, hřídele turbokompresorů. Oceli pro velké výkovky (16 121, 16 322,16 341, 16 540 aj.) tvoří až 15 druhů ocelí vhodných pro výrobu rotorů elektrických generátorů, turbín, kompresorů, klikových hřídelů, válců pro vysoké tlaky, turbínová kola, vysoce namáhaná ozubená kola. Některé z těchto ocelí mohou pracovat při teplotách až 400 C ( 16 221, 16 342, 16 444 aj.) nebo do 70 C (16 222, 16 320, 16 343). Obr.14 - Rotor generátoru střídavého proudu 2
Oceli třídy 17 Jsou to oceli středně vysoko legované s obsahem legovacích prvků nad 10 %. Podle účelu použití je dělíme na korozivzdorné, žáruvzdorné, žáropevné, odolné proti opotřebení, odolné proti opotřebení, pro nízké teploty a se zvláštními fyzikálními vlastnostmi. Většina ocelí je označena písmeny AK antikorozní, v praxi vžilo označování podle výrobce POLDI. Hlavním cílem vývoje korozivzdorných ocelí je zlepšování houževnatostí a zvyšování meze kluzu. Otázky k opakování 1. Které oceli se používají pro výrobu hřídelí, os a ozubených kol? 2. Ze kterých ocelí se vyrábějí klikové hřídele? 3. Kterými prvky se nejvíce legují oceli třídy 14? 4. Z jaké oceli se vyrábějí talířová kola diferenciálu a kardanové kříže? Slitiny železa na odlitky Nelegované oceli na odlitky obsahují max. 0,6 % C (42 2630, 33,40, 43, 50, 60 a 42 2670). Odlitky se žíhají a zušlechťují, používají se na součásti elektrických strojů, ložiska vozidel, armatury a součásti parních kotlů a turbín do pracovní teploty 450 C i na složitější součásti spalovacích motorů. Perspektivně by se měly nahrazovat kvalitními odlitky z šedých litin. (Pozn.: Autodíly společnosti SKF patří významným dodavatelům náhradních dílů pro automobilový průmysl. Ložiska SKF, díly rozvodů, kladky, vodní pumpy, atd. najdeme v prvovýrobě téměř u všech evropských značek automobilů. SKF dodává ložiska a ostatní náhradní díly také pro aftermarket (autodíly) a to ve stejné kvalitě jako OEM díly. K dalším kvalitním značkám patří např. ložiska značky FAG, SNR, KOYO). 3
Obr.15 - Dvouřadé válečkové ložisko ložisko Obr.16 Dvouřadé válečkové Legované oceli na odlitky Nízkolegované a středně legované oceli na odlitky (tvoří skupinu 42 2709 až 42 2771). Jsou legovány různými legovacími prvky, nejčastěji Mn a dalšími přísadami Si, Si +Cr. Tyto oceli jsou velmi odolné proti opotřebení a zachovávají si své vlastnosti i za teplot do 450 C. Používají se např. na články traktorových pásů, namáhaná ozubení kola, součásti parních kotlů a turbín. Opakování 1. Charakterizujte slitiny železa na odlitky. 2. Vyjmenujte značky kvalitních dodavatelů ložisek. 3. Charakterizujte legované oceli na odlitky. 4
1 Doporučená literatura: HLUCHÝ M., KOLOUCH J. - Strojírenská technologie 1. Praha, Scientia 2007, ISBN 80-7183-265-0 POŠTA J. A KOLEKTIV - Opravárenství a diagnostika II. Praha, Informatorium 2002,ISBN 80-86073-88-2 DOSEDLA Z. - Materiály a technologie Brno: MU, 2000. 62 s. VONDRÁČEK F. - Materiály a technologie I a II Praha: SPN, 1986.. 5
2 Použitá literatura a zdroje: HLUCHÝ M., KOLOUCH J. - Strojírenská technologie 1. Praha, Scientia 2007, ISBN 80-7183-265-0 POŠTA J. A KOLEKTIV - Opravárenství a diagnostika II. Praha,Informatorium 2002 ISBN 80-86073-88-2 ELEKTRO odborný časopis pro elektrotechniku, ročník 21, duben 2011 AUTOEXPERT odborný časopis pro autoopravárenství, prosinec 2011, leden+únor, 2012, březen 2012, duben 2012, říjen 2012 AUTOBENEX - odborný časopis společnosti Autobenex, č. 2Q/2012 Hodnocení nárazových testů - www.autembezpecne.cz,13.1.2013 Hodnocení závad podle autoklubu ADAC - ADAC duben 2011 Hodnocení výskytu závad v % podle stáří vozidel - společnost TÜV (duben 2010) www.ahaonline.cz Obrazová dokumentace převzato z nabídkových katalogů autodílů (e- shopy dodavatelských firem). Konzultace s pracovníky firmy Opravy silničních vozidel, Ostrava - Koblov, ul. Hřbitovní 6
3 Seznam obrázků 1 Obr. 13 Talířové kolo s pastorkem 1 2 Obr. 14 - Rotor generátoru střídavého proudu..2 3 Obr. 15 - Dvouřadé válečkové ložisko..4 4 Obr. 16- Dvouřadé válečkové ložisko.4 7
8