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 μπάνια 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 από τη διαμόρφωση). Επειδή κατά την ψυχρή κατεργασία τα υλικά σκληραίνουν, ορισμένες φορές απαιτούνται διαδοχικές ανοπτήσεις για να μη δημιουργηθούν ρωγμές.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Καταλληλότητα για ψυχρή κατεργασία· διαδοχικές ανοπτήσεις ώστε να μη δημιουργηθούν ρωγμές
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)
