Λύσεις — Κεφάλαιο 4: Θερμική Κατεργασία — Ερωτήσεις (σελ. 114) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις — Κεφάλαιο 4: Θερμική Κατεργασία — Ερωτήσεις (σελ. 114)
Λύσεις στις 22 ερωτήσεις κατανόησης της ενότητας 1.4 (σελ. 114): θερμικές κατεργασίες σιδηρούχων (σκλήρυνση, επαναφορά, ανόπτηση, εξομάλυνση, επιφανειακή σκλήρυνση) και μη σιδηρούχων μετάλλων (βαφή, ανόπτηση, γήρανση), σκληρόμετρα.
Ορισμός θερμικής κατεργασίας
Ερώτηση: Πώς ορίζεται η θερμική κατεργασία;
Απάντηση:
- §1.4.1. «Η θερμική κατεργασία γίνεται με ελεγχόμενη θέρμανση και ψύξη, κυρίως σε κράματα, για να επιτύχουμε τις επιθυμητές ιδιότητες για τις εφαρμογές τους.»
Σύνοψη: Ως η διαδικασία ελεγχόμενης θέρμανσης και ψύξης (κυρίως) κραμάτων, με σκοπό την επίτευξη των επιθυμητών ιδιοτήτων (σκληρότητα, ελαστικότητα, ευπλαστότητα, κατεργασιμότητα, αντοχή) για τη συγκεκριμένη εφαρμογή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ελεγχόμενη θέρμανση+ψύξη για επιθυμητές ιδιότητες
Θερμικές κατεργασίες χάλυβα
Ερώτηση: Αναφέρατε τις θερμικές κατεργασίες του χάλυβα.
Απάντηση:
- §1.4.1. «Οι κύριες θερμικές κατεργασίες των σιδηρούχων υλικών είναι σκλήρυνση, επαναφορά, ανόπτηση για εξομάλυνση, ανόπτηση και επιφανειακή σκλήρυνση.»
Σύνοψη: Σκλήρυνση, επαναφορά, ανόπτηση, εξομάλυνση και επιφανειακή σκλήρυνση (ενανθράκωση, εναζώτωση).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σκλήρυνση, επαναφορά, ανόπτηση, εξομάλυνση, επιφανειακή σκλήρυνση
Σκοπός θερμικής κατεργασίας
Ερώτηση: Σε τι αποσκοπεί η θερμική κατεργασία;
Απάντηση:
- §1.4.1. «Με τη θερμική κατεργασία μεταβάλλεται η σκληρότητα, ελαστικότητα, ευπλαστότητα, κατεργασιμότητα, αντοχή σε εφελκυσμό, αντοχή σε κρούσεις...»
Σύνοψη: Αποσκοπεί στη μεταβολή/βελτίωση ιδιοτήτων του υλικού όπως η σκληρότητα, η ελαστικότητα, η ευπλαστότητα, η κατεργασιμότητα και η αντοχή σε εφελκυσμό/κρούσεις, ώστε να ανταποκρίνεται καλύτερα στην εφαρμογή του.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μεταβολή σκληρότητας/ελαστικότητας/αντοχής/κατεργασιμότητας
Εξοπλισμός θερμικών κατεργασιών
Ερώτηση: Αναφέρατε τον εξοπλισμό που απαιτείται για θερμικές κατεργασίες.
Απάντηση:
- §1.4.1. «Ο βασικός εξοπλισμός των θερμικών κατεργασιών αποτελείται από κλίβανους και μανία.»
Σύνοψη: Κλίβανοι (ηλεκτρικοί ή καυσίμου, για τη θέρμανση) και μανία (δοχεία με υγρά ψύξης/βαφής, τοποθετημένα κοντά στους κλίβανους).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κλίβανοι + μανία
Υγρά ψύξης στα μανία
Ερώτηση: Αναφέρατε τα υγρά ψύξης στα μανία θερμικών κατεργασιών.
Απάντηση:
- §1.4.2. «Τα συνήθη υγρά ψύξης είναι: το αλατόνερο, το καθαρό νερό και το λάδι.»
Σύνοψη: Αλατόνερο, καθαρό νερό και λάδι (αλατόνερο/νερό για ανθρακούχους χάλυβες, λάδι για χαλυβοκράματα).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Αλατόνερο, καθαρό νερό, λάδι
Ονομασία κατεργασίας με εμβάπτιση σε αλατόνερο
Ερώτηση: Ένα εξάρτημα μετά τη θέρμανση στον κλίβανο εμβαπτίζεται σε αλατόνερο. Πώς θα ονομάζεται η θερμική αυτή κατεργασία;
Απάντηση:
- §1.4.2, Ψύξη-Βαφή. «Βαφή ονομάζεται η απότομη ψύξη με εμβάπτιση ενός υλικού σε ένα μέσο βαφής (αέρας, νερό, λάδι, κ.τ.λ.).»
Σύνοψη: Βαφή (απότομη ψύξη με εμβάπτιση σε μέσο βαφής) — αν στόχος είναι η αύξηση σκληρότητας, πρόκειται συγκεκριμένα για σκλήρυνση με βαφή σε αλατόνερο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Βαφή (σκλήρυνση με ταχεία ψύξη)
Αποτέλεσμα σκλήρυνσης
Ερώτηση: Τι επιτυγχάνεται με τη σκλήρυνση ενός χαλύβδινου εξαρτήματος;
Απάντηση:
- §1.4.2, Σκλήρυνση. «Σκλήρυνση ονομάζεται η κατεργασία με την οποία αυξάνεται η σκληρότητα ενός μετάλλου ή κράματος και η αντοχή του.»
Σύνοψη: Αυξάνεται η σκληρότητα και η μηχανική αντοχή του εξαρτήματος (με αντίτιμο μείωση της ολκιμότητας και ανάπτυξη εσωτερικών τάσεων).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Αύξηση σκληρότητας και αντοχής
Σκοπός επαναφοράς χάλυβα
Ερώτηση: Σε τι αποσκοπεί η επαναφορά του χάλυβα;
Απάντηση:
- §1.4.2, Επαναφορά. «Με την επαναφορά ο χάλυβας γίνεται μαλακός και αυξάνεται η μηχανική του αντοχή.»
Σύνοψη: Αποσκοπεί στη μαλακοποίηση ενός ήδη σκληρυμένου χάλυβα, με ταυτόχρονη αύξηση της μηχανικής του αντοχής (μείωση της υπερβολικής ευθραυστότητας που προκάλεσε η σκλήρυνση).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μαλάκωμα σκληρυμένου χάλυβα + αύξηση αντοχής
Κατεργασία σκληρού άξονα για μαλάκωμα
Ερώτηση: Ένας χαλύβδινος άξονας είναι σκληρός. Ποια θερμική κατεργασία πρέπει να υποστεί για να γίνει μαλακός και εύκολα κατεργάσιμος;
Απάντηση:
- §1.4.2, Ανόπτηση. «Αποσκοπεί στη μαλακοποίηση του υλικού για την εύκολη μηχανουργική του κατεργασία, διαμόρφωση και κοπή...»
Σύνοψη: Ανόπτηση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ανόπτηση
Στόχος ανόπτησης χάλυβα
Ερώτηση: Τι επιδιώκεται με την ανόπτηση του χάλυβα;
Απάντηση:
- §1.4.2, Ανόπτηση. «Αποσκοπεί στη μαλακοποίηση του υλικού για την εύκολη μηχανουργική του κατεργασία, διαμόρφωση και κοπή και στη μείωση της σκληρότητας. Απαλείφει τις εσωτερικές τάσεις και ομογενοποιεί το κράμα.»
Σύνοψη: Επιδιώκεται η μαλακοποίηση του υλικού (ευκολότερη μηχανουργική κατεργασία/διαμόρφωση/κοπή), η μείωση της σκληρότητας, η απάλειψη εσωτερικών τάσεων και η ομογενοποίηση του κράματος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μαλάκωμα, μείωση σκληρότητας, απάλειψη τάσεων, ομογενοποίηση
Ονομασία επιφανειακής σκλήρυνσης
Ερώτηση: Πώς ονομάζεται η θερμική κατεργασία με την οποία αυξάνουμε τη σκληρότητα της εξωτερικής μόνο επιφάνειας ενός εξαρτήματος;
Απάντηση:
- §1.4.2, Επιφανειακή Σκλήρυνση. «Εφαρμόζεται, όταν επιδιώκεται να είναι σκληρή μόνο η επιφάνεια του εξαρτήματος.»
Σύνοψη: Επιφανειακή σκλήρυνση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Επιφανειακή σκλήρυνση
Στόχος εξομάλυνσης χάλυβα
Ερώτηση: Τι επιδιώκεται με την εξομάλυνση του χάλυβα;
Απάντηση:
- §1.4.2, Εξομάλυνση. «Βελτιώνει τις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα και αυξάνει τη σκληρότητα. Ο χάλυβας γίνεται πιο όλκιμος και πιο κατάλληλος για συγκολλήσεις και κατεργασίες σκλήρυνσης.»
Σύνοψη: Επιδιώκεται η βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων και αύξηση της σκληρότητας, με τον χάλυβα να γίνεται πιο όλκιμος και καταλληλότερος για συγκολλήσεις και μετέπειτα κατεργασίες σκλήρυνσης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Βελτίωση μηχανικών ιδιοτήτων, μεγαλύτερη ολκιμότητα, καταλληλότητα για συγκόλληση
Μέθοδοι επιφανειακής σκλήρυνσης
Ερώτηση: Αναφέρατε τις βασικές μεθόδους επιφανειακής σκλήρυνσης.
Απάντηση:
- §1.4.2, Επιφανειακή Σκλήρυνση. «Οι συνήθεις κατεργασίες επιφανειακής σκλήρυνσης είναι οι εξής: Ενανθράκωση... Εναζώτωση.»
Σύνοψη: Ενανθράκωση (εμπλουτισμός επιφάνειας με άνθρακα) και εναζώτωση (εμπλουτισμός επιφάνειας με άζωτο, σχηματισμός νιτριδίων σιδήρου).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ενανθράκωση, εναζώτωση
Κλίβανος με ατμόσφαιρα μονοξειδίου άνθρακα
Ερώτηση: Ένα χαλύβδινο εξάρτημα θερμαίνεται σε κλίβανο με ατμόσφαιρα μονοξειδίου του άνθρακα. α) Πώς ονομάζεται η θερμική κατεργασία; β) Τι αλλάζει στο εξάρτημα;
Απάντηση:
- §1.4.2, Ενανθράκωση. «Το μονοξείδιο του άνθρακα που παράγεται έρχεται σε επαφή με την εξωτερική επιφάνεια του εξαρτήματος και ο άνθρακας “διεισδύει” σε αυτήν.»
Σύνοψη: α) Ενανθράκωση. β) Εμπλουτίζεται με άνθρακα μόνο η εξωτερική επιφάνεια του εξαρτήματος (χωρίς να επηρεάζεται ο πυρήνας του), με αποτέλεσμα να αυξάνεται η σκληρότητα της επιφάνειας ενώ το εσωτερικό παραμένει πιο όλκιμο/ανθεκτικό σε κρούση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- α) Ενανθράκωση, β) εμπλουτισμός επιφάνειας με άνθρακα, χωρίς αλλαγή στον πυρήνα
Μέθοδοι βαφής κραμάτων αλουμινίου
Ερώτηση: Αναφέρατε τις συνήθεις μεθόδους βαφής των κραμάτων αλουμινίου.
Απάντηση:
- §1.4.3, Βαφή. «Υπάρχουν τρεις μέθοδοι βαφής... Βαφή σε Κρύο Νερό... Βαφή σε Θερμό Νερό... Βαφή με Ψεκασμό.»
Σύνοψη: Βαφή σε κρύο νερό, βαφή σε θερμό νερό και βαφή με ψεκασμό.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κρύο νερό, θερμό νερό, ψεκασμός
Τεχνητή γήρανση κραμάτων αλουμινίου
Ερώτηση: Τι χαρακτηρίζει η τεχνητή γήρανση στα κράματα αλουμινίου;
Απάντηση:
- §1.4.3, Τεχνητή Γήρανση. «Η γήρανση... επισπεύδεται με θέρμανση και παραμονή σε κλίβανο στους 100° C έως 200° C επί μία έως τρεις ημέρες... Με την τεχνητή γήρανση αυξάνει η μηχανική αντοχή και η σκληρότητα του υλικού και μειώνεται η ελατότητα και κατεργασιμότητά του.»
Σύνοψη: Χαρακτηρίζεται από την επιτάχυνση της γήρανσης με θέρμανση/παραμονή σε κλίβανο στους 100-200 °C για 1-3 ημέρες, με αποτέλεσμα αύξηση της μηχανικής αντοχής/σκληρότητας και μείωση της ελατότητας/κατεργασιμότητας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Θέρμανση 100-200°C, 1-3 ημέρες· ↑αντοχή/σκληρότητα, ↓ελατότητα
Φυσική vs τεχνητή γήρανση
Ερώτηση: Σε τι διαφέρει η φυσική από την τεχνητή γήρανση;
Απάντηση:
- §1.4.3, Γήρανση. «Φυσική Γήρανση. Τα κράματα αλουμινίου οριστικοποιούν την αντοχή και σκληρότητά τους στις οκτώ πρώτες ημέρες... σε θερμοκρασία περιβάλλοντος... Τεχνητή Γήρανση. Η γήρανση... επισπεύδεται με θέρμανση...»
Σύνοψη: Η φυσική γήρανση συντελείται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, φυσιολογικά, μέσα στις πρώτες οκτώ ημέρες. Η τεχνητή γήρανση επισπεύδεται τεχνητά με θέρμανση και παραμονή στον κλίβανο (100-200 °C, 1-3 ημέρες), πετυχαίνοντας γρηγορότερα το αποτέλεσμα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Φυσική: θερμοκρασία περιβάλλοντος, 8 ημέρες· Τεχνητή: επισπευσμένη με θέρμανση σε κλίβανο
Κατεργασία σκληρού εξαρτήματος αλουμινίου για μαλάκωμα
Ερώτηση: Ένα εξάρτημα κράματος αλουμινίου είναι πολύ σκληρό. Ποια θερμική κατεργασία πρέπει να υποστεί για να γίνει μαλακό και κατεργάσιμο;
Απάντηση:
- §1.4.3, Ανόπτηση. «Με την ανόπτηση τα υλικά γίνονται καταλληλότερα για ψυχρή μηχανική κατεργασία...»
Σύνοψη: Ανόπτηση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ανόπτηση
Σκοπός ανόπτησης κραμάτων αλουμινίου
Ερώτηση: Σε τι αποσκοπεί η ανόπτηση κραμάτων αλουμινίου;
Απάντηση:
- §1.4.3, Ανόπτηση. «Με την ανόπτηση τα υλικά γίνονται καταλληλότερα για ψυχρή μηχανική κατεργασία, στην οποία σκληρύνονται...»
Σύνοψη: Αποσκοπεί στο να γίνουν τα υλικά καταλληλότερα για ψυχρή μηχανική κατεργασία (μαλάκωμα πριν τη διαμόρφωση), μειώνοντας τον κίνδυνο ρωγμών κατά τη μετέπειτα σκλήρυνσή τους.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Καταλληλότητα για ψυχρή κατεργασία, μείωση κινδύνου ρωγμών
Ορισμός σκληρότητας
Ερώτηση: Πώς ορίζεται η σκληρότητα ενός μεταλλικού αντικειμένου;
Απάντηση:
- §1.4.4. «Ως σκληρότητα ορίζεται η αντίσταση που προβάλλει ένα υλικό στη διείσδυση (παραμόρφωση) της επιφανείας του.»
Σύνοψη: Ως η αντίσταση που προβάλλει το υλικό στη διείσδυση/παραμόρφωση της επιφάνειάς του από έναν εντυπωτή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Αντίσταση στη διείσδυση/παραμόρφωση επιφάνειας
Μέθοδοι ελέγχου σκληρότητας
Ερώτηση: Αναφέρατε τις βασικές μεθόδους ελέγχου σκληρότητας.
Απάντηση:
- §1.4.4. «Οι βασικότερες μέθοδοι ελέγχου σκληρότητας είναι η μέθοδος Brinell και Rockwell... Υπάρχουν επίσης και οι μέθοδοι ελέγχου σκληρότητας Vickers και Barcol.»
Σύνοψη: Brinell, Rockwell, Vickers και Barcol.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Brinell, Rockwell, Vickers, Barcol
Κατεργασία ελάσματος με εσωτερικές τάσεις
Ερώτηση: Ένα έλασμα κράματος αλουμινίου έχει εσωτερικές τάσεις που πρέπει να εξαλειφθούν. Ποια θερμική κατεργασία πρέπει να υποστεί;
Απάντηση:
- §1.4.2/1.4.3, Ανόπτηση. «Απαλείφει τις εσωτερικές τάσεις και ομογενοποιεί το κράμα.»
Σύνοψη: Ανόπτηση (αποτατική ανόπτηση), η οποία απαλείφει τις εσωτερικές τάσεις.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ανόπτηση (αποτατική)
