Gpgyrtstechnolgia II.

KplkenyalaktsI. elads

Dr. Bodzs Sndoregyetemi adjunktus

Felhasznlt szakirodalmak

Tisza M.: Kplkenyalakts, Miskolci Egyetem, Miskolc,2007., p. 107. ISBN 963 661 338 9

Kozma F.: Fmek kplkeny alaktsa (segdlet) Kozma F.: Trfogatalakt technolgik (segdlet) (1995) Kozma F.: Lemezek kplkeny alaktsa (segdlet) (1995) Gillemot - Ziaja: Fmek kplkeny alaktsa, Bp. Megyetemi

kiad 1991 Gl G. Kiss A. - Srvri J. Tisza M.: Kplkeny

hidegalakts, Tk. Bp. 1991.

A kplkenyalakts fogalma: a kplkenyalakts olyantechnolgiai eljrs, amellyel a gyrtand alkatrszek mrett,alakjt, szmos esetben elrt mechanikai tulajdonsgit marad(kplkeny) alakvltozssal valstjuk meg.

A kplkenyalakts klnbz eljrsaival gyrtott alkatrszektermksklja a parnyi mikroelektronikai alkatrszektl, aklnfle hztartsi eszkzkn, a technikai haladsszempontjbl mindig is kiemelt jelentsg autiparialkatrszeken keresztl, a cscstechnolgiai alkalmazsokig(replgpipar s rtechnika) terjed.

Az alakvltozs mechanizmusa: csszsi mechanizmus; ikreseds; knyksds;

szemcsehatrelcsszs; szemcserotci; diszlokcis kszs;

Kristlyrendszertl fgg mdon hideg melegalaktsnl

elfordulnak

Melegalaktsnlfordulnak el

A kplkeny alakvltozs kristlytani skok egymson valelcsszsval, diszlokcik mozgsval megy vgbe. Ez adiszlokcik klcsnhatsa rvn alaktsi kemnyedst okoz,megvltoznak a fm mechanikai tulajdonsgai,szemcseszerkezete. A hideg s melegalakts anyagszerkezetielhatrolsa ppen e megvltozott tulajdonsgok alapjntrtnik.

Hidegalaktsnl ugyanis az alakts kzben megvltozotttulajdonsgok az alakts utn is megmaradnak, e vltozsokmegszntetse, az eredetihez kzelll jellemzk visszalltsajrakristlyost izztssal lehetsges.

Ennek sorn, ndiffzival, csrbl az alakts kzben eltorzulttrrcs rszletekbl, j orientltsg, arnyos mret szemcskkeletkeznek, amelyekben az alakts folyamn megnvekedettdiszlokcisrsg kzel eredeti rtkre cskken.

A melegalaktst minden esetben az jrakristlyosodshmrskletnl nagyobb hmrskleten vgezzk.

gy az jrakristlyosods mg az alakts kzben (illetvekzvetlen utna, mg meleg llapotban) lezajlik, kvetke-zskppen a fm az alakts utn kzel az eredetitulajdonsgaival rendelkezik.

A kemnyeds az alakts kvetkeztben itt is fellp, de eztkisebb nagyobb ksssel kveti az jrakristlyosods, ezrt avltozsok a ksztermken lnyegben nem szlelhetk.

A hideg- s a melegalakts kztti klnbsg igenszemlletesen rzkeltethet a valdi feszltsg-valdi nylsgrbk alapjn (1. bra).

1. bra. Valdi feszltsg valdi nyls grbk

Az brbl jl lthat, hogy hidegalaktsnl a valdi feszltsgnagysga a marad alakvltozs fggvnyben n,melegalaktsnl viszont a valdi feszltsg gyakorlatilag azalakvltozstl fggetlenl kzel lland (idelisan kplkenyanyag), de igen rzkenyen fgg az alakvltozsi sebessgtl.

Ez a kvetkezkkel indokolhat: az alaktsi kemnyeds amint az az elzkbl nyilvnval az alakvltozs nagysgtlfgg s lnyegben igen kis idt ignyel. Ezzel szemben algyuls diffzis jelensg, amely az idtl jelentsen fgg.

Kvetkezskppen minl nagyobb az alakvltozs sebessge, algyuls annl inkbb ksik, amely a valdi feszltsgigrbn a valdi feszltsg nagyobb rtkben nyilvnul meg.

A melegalakts hmrskletn, amint az 1. bra alapjn islthat, adott alaktshoz sokkal kisebb alakter szksgesmint a hidegalaktsnl, ezrt a melegalakts a szobahmr-skleten nagy szilrdsg, s a nagy mret munkadarabokalaktstechnolgija.

A kplkeny alakvltozs kvetkezmnyei1. Szubmikroszkpikus kvetkezmnyek: abban a tartomnyban

jtszdnak le, amit a mikroszkpon nem szlelnk. a diszlokcik szma n;

a diszlokci srsg n;

a kristly energiaszintjnek nvekedse;2. Mikroszkpikus kvetkezmnyek:

polikrisztalin (sokkristlyos) fmeket alaktunk alakts eltt:

o rszarnyos szemcseszerkezet;o a csszskok statikusan rendezetlenl helyezkednek el;o nincs kitntetett irny;

o izotrp mechanikai tulajdonsgok.

SzemcseCsszsk

FF

hzer

2. braAlakts eltti llapot

alakts utn:

Az alakts utn a szemcsk megnylnak illetve erre merlegesenrvidls lesz.

o torzult szemcseszerkezet;o a csszskok igyekeznek befordulni az alakt er

irnyba;o kialakul a kristlytani rendezettsg;

o anizotrpp vlnak a mechanikai tulajdonsgok;

FF 3. braAlakts utni llapot

3. Makroszkpikus kvetkezmnyek:RpRmAiZc

Rm

Rp

Ai Zc

szilrdsgi tulajdonsgok nvekednek;

alakvltozsi jellemzk cskkennek;

alakvltozsi kemnyeds

Nvekv alakvltozs megvalstshoz folyamatosan nvekvfeszltsgre van szksg.

Az alakvltoz kpessg cskken a gazdasgostovbbalakthatsg lehetsge kimerl.

Az alakvltoz kpessg helyrelltsa: jrakristlyostsalkalmazsa

RpRmAiZc

T

I. II. III.Ai Zc

Rp Rm

d (szemcsetmr)

I. MegjulsII. jrakristlyosods: helyrellnak a tulajdonsgok

III. Szemcsedurvuls

Szemcseszerkezeti vltozsok A szemcseszerkezet vltozst elemezve hidegalaktsnl, hrom

jl elklnthet stdiumot figyelhetnk meg. A lgytott llapot, fmben alakts eltt rszarnyos, kzel

egyenl trfogat szemcsket tallunk (4. bra a rszlete).

4. bra. A szemcseszerkezet vltozsa hidegalaktsnl

Az alakts sorn az eredetileg mindhrom irnyban kzelegyenl mret szemcsk az alakts irnyban egyre inkbbnyjtottakk vlnak (4. bra, b-rszlete), oly mdon, hogy anyjtott, alaktott szemcsk trfogata megegyezik a kiindulszemcsk trfogatval.

Az alakvltozs sorn minden kristly mkd csszsi skja sirnya igyekszik elfordulni a legnagyobb fnyls irnyba, s gyaz alakvltozs mrtknek nvekedsvel egyre tkletesebbkristlytani rendezettsg alakul ki.

E folyamatbl nyilvnvalan kvetkezik, hogy br a test alaktsutn is polikrisztallin, de a benne fellp rendezettsg miattsajtsgai (pl. Rp; Z; Rm; A) a vizsglat irnytl fggnek. Ez azalaktsi textrnak nevezett jelensg a kplkenyen alaktottfmek anizotrpijnak magyarzata.

jrakristlyostsnl, jrakristlyosodsi kristlycsirkblkiindulva, j orientltsg, arnyos mret, az alakts elttivelkzel azonos diszlokci-srsg szemcsk keletkeznek.

A rekrisztalizci utni szemcsk trfogata az alakvltozsmrtktl, az jrakristlyost izzts hmrsklettl sidejtl fgg, teht a kialakul szemcsk mrete az alaktseltti rtkkel megegyezhet, de annl kisebb s nagyobb islehet (4. bra, c-rszlete).

Melegalaktsnl elvileg, ugyancsak elklnthet az elzkbenismertetett hrom stdium; tekintettel azonban arra, hogy amelegalakts hmrskletn az jrakristlyosods is mindenesetben lejtszdik, mikroszkpi csiszolaton csak az a) s c)llapot figyelhet meg.

Alakthatsg Alakthatsg: komplex fogalom, az adott anyag az elrt

alakvltozst az anyag trse, repedse, tnkremenetele nlklelviseli.

llapottnyezk:o kls;o bels.

A bels llapottnyezk kztt az alakthatsg szempontjbl azatomszerkezet, a kristlyszerkezet, valamint a szemcse- sszvetszerkezet emltend.

A gpszmrnki mindennapi gyakorlat lehetsgeit elemezvemegllapthatjuk, hogy az atomszerkezet, mint belsllapottnyez vltoztatsa adott anyag alakthatsgaszempontjbl lnyegben nem jn szmtsba.

Kristlytani tanulmnyainkbl ismert, hogy a klnbzkristlyrendszer fmek csszsi rendszereik klnbzsgefolytn - jelentsen klnbz alakthatsggal rendelkeznek.Mivel szmos gyakorlati fm s tvzet rendelkezik olyan allotrptalakulsi hmrsklettel, amely a fm kristlyszerkezetnekmegvltozsval jr, kijelenthetjk, hogy ezt a lehetsgetgyakorlati-technolgiai eljrsoknl is viszonylag egyszerenhasznosthatjuk.

A bels llapottnyezk kzl a szemcse- s szvetszerkezetmdostsa adja a legkzenfekvbb lehetsget azalakthatsg befolysolsra. Ez klnfle hkezelsieljrsokkal befolysolhat.

Az alakts, az alakthatsg anyagszerkezeti elemzsnlklnleges figyelmet rdemel a rideg s lgy fzist tartalmaz,ktfzis anyagok viselkedse.

Ilyen esetben a fm alakthatsga alapveten fgg a rideg fzismennyisgtl, alakjtl, mrettl s eloszlstl.

Ezenkvl szerepet jtszik mg a rideg s lgy fzis szilrdsga, akt fzis kztti kristlytani kapcsolat s a fzishatrok energija.

Egyfzis szvetszerkezeti anyagok alakthatsga:o ha az egy fzis alakthat az anyag alakthat;o ha az egy fzis rideg az anyag nem alakthat.

Ktfzis szvetszerkezetek alakthatsga:o fgg, hogy mi a mtrix (begyaz) anyag s mi a

begyazott anyag;o ha a mtrix s a begyazott anyag alakthat a mtrix

alakthat;o ha mindkett rideg rideg, nem jl alakthat;

o ha az egyik fzis alakthat, a msik rideg:ha a mtrix rideg rideg, nem jl alakthatha a mtrix alakthat, a begyazott anyag rideg:

Pl.: perlit ferrit + rideg cementitbe gyazott fzis

Az alakthatsg fgg a begyazott fzis: o mrettl;o alakjtl;o eloszlstl;o mennyisgtl.

Az alakthatsg szempontjbl kiemelt jelentsge van a klsllapottnyezknek, nevezetesen a feszltsgi llapot, ahmrsklet s az alakvltozsi sebessg hatsnak.

Az alakthatsg szempontjbl a kls llapottnyezk kzttis kiemelked szerepe van a feszltsgi llapotnak.

Kzismert hogy egy anyag kplkeny alakvltoz kpessgealapveten az n. hidrosztatikus feszltsg-komponenstlfgg: minl negatvabb a hidrosztatikus feszltsg-komponens,annl nagyobb az anyag kplkeny alakvltoz kpessge, azazaz alakthatsga.

123m

123m

Hasonlan fontos szerepe van az alakthatsg mdostsban ahmrskletnek, mint llapottnyeznek.

ltalnos rvny szablyknt kimondhat, hogy a fmek stvzetek alakthatsga a hmrsklet nvelsvel monotonnvekszik, kivve, ha allotrp talakuls kvetkezik be,ugyanis ez a kristlyszerkezet vltozs rvn akr ellentteshatst is eredmnyezhet.

Ai

T

A hmrsklet, mint kls llapottnyez hatst hasznostjk aklnbz flmeleg- s melegalaktsok.

A harmadik kls llapottnyez az alakvltozsi sebessg azelzknl sszetettebb hatst gyakorol a fmek s tvzetekalakthatsgra.

ltalban elmondhatjuk, hogy hidegalaktsnl a hagyomnyosalakt eljrsoknl szoksos alakvltozsi sebessg tartomnyban(10-2 [1/s] < < 102 [1/s]), az alakvltozsi sebessg azalakthatsgot szmotteven nem befolysolja.

&

A szlssgesen kis alakvltozsi sebessgeknl ( < 10-410-5 1/s),illetve a szlssgesen nagy alakvltozsi sebessgi tartomnyban (

> 102 1/s), egyes anyagoknl az alakthatsg igen jelents esetenknt tbb nagysgrendi nvekedse szlelhet.

&

&

Az elbbit pldul a szuperkplkeny alaktsnl, az utbbit azaz aszlssgesen nagy alakvltozsi sebessgek kedvez hatst aklnfle nagy energia-srsg eljrsoknl hasznlhatjuk.

ltalban igaz, hogy a nagyobb alakvltozsi jellemzkkelrendelkez anyag, azonos felttelek kztt nagyobbalakthatsggal rendelkezik.

Klnbz anyagok azonos felttelek kzttialakthatsgnak sszehasonltsra a szaktvizsglattalmeghatrozott kontrakci (Z) a legltalnosabban hasz-nlhat mrszm.