6

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Ireneusz Kocoń
Stosowanie podstawowych technik wytwarzania
elementów maszyn 311[05].O1.06
Poradnik dla ucznia
Wydawca:
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

1
Recenzenci:
mgr inż. Grzegorz Śmigielski
mgr inż. Andrzej Zych
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Ireneusz Kocoń
Konsultacja:
mgr inż. Henryk Stańczyk
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[05].O1.06
„Stosowanie podstawowych technik wytwarzania elementów maszyn”, zawartego
w modułowym programie nauczania dla zawodu technik budownictwa okrętowego.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Obróbka ręczna i mechaniczna 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzające 19
4.1.3. Ćwiczenia 19
4.1.4. Sprawdzian postępów 22
4.2. Połączenia nierozłączne 25
4.3. Połączenia rozłączne 34
4.4. Obróbka cieplna i plastyczna 43
5. Sprawdzian osiągnięć 54
6. Literatura 59

3
1. WPROWADZENIE
Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i umiejętności o podstawowych
technikach wytwarzania elementów maszyn.
W poradniku zamieszczono:
– wymagania wstępne, czyli wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,
aby bez problemów opanować treści nauczania w ramach jednostki modułowej
„Stosowanie podstawowych technik wytwarzania elementów maszyn” 311[05].O1.06,
– cele kształcenia, czyli wykaz umiejętności, jakie powinieneś nabyć podczas zajęć
w ramach tej jednostki modułowej,
– materiał nauczania, czyli niezbędne minimum wiadomości teoretycznych, wymaganych
do opanowania treści jednostki modułowej,
– zestaw zadań przydatny do sprawdzenia, czy już opanowałeś wymagane treści nauczania,
– ćwiczenia, podczas których będziesz doskonalił umiejętności praktyczne w oparciu
o wiedzę teoretyczną, zaczerpniętą z poradnika i innych źródeł,
– sprawdzian osiągnięć, czyli przykładowy zestaw zadań i pytań; pozytywny wynik
sprawdzianu potwierdzi, że dobrze wykorzystałeś zajęcia i uzyskałeś niezbędną wiedzę
i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej,
– wykaz literatury uzupełniającej.
Poradnik zawiera materiał nauczania składający się z 4 rozdziałów:
– rozdział „Obróbka ręczna i mechaniczna”, pomoże Ci się zapoznać ze metodami oraz
narzędziami, urządzeniami oraz maszynami do wykonania podstawowych operacji
obróbki ręcznej i mechanicznej,
– rozdział „Połączenia rozłączne” prezentuje właściwości połączeń rozłącznych oraz opis
technologii ich wykonania,
– rozdział „Połączenie nierozłączne” prezentuje najczęściej stosowane połączenia
nierozłączne oraz metody ich wykonania,
– rozdział „Obróbka cieplna i plastyczna”, ma Ci pomóc w zapoznaniu się z celami oraz
metodami wykonywania obróbki cieplnej, plastycznej i cieplno-plastycznej.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub
instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Po przerobieniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.
Przed przystąpieniem do obsługi maszyn i urządzeń powinieneś zapoznać się
z instrukcjami obsługi. W trakcie wykonywania ćwiczeń zwracaj uwagę na zagrożenia, jakie
mogą powstać w trakcie obsługi maszyn i urządzeń. W celu zminimalizowania zagrożeń
zawsze przestrzegaj zasad bezpiecznej eksploatacji oraz stosuj środki ochronne określone
w stanowiskowych instrukcjach BHP.

4
Schemat układu jednostek modułowych
311[05].O1
Podstawy zawodu
311[05].O1.01
Stosowanie przepisów bezpieczeństwa i higieny
pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony
środowiska
311[05].O1.03
Odwzorowywanie części maszyn
311[05].O1.04
Badanie materiałów stosowanych w przemyśle
okrętowym
311[05].O1.07
Stosowanie układów elektrycznych, układów
sterowania i regulacji, elektronicznych i automatyki
311[05].O1.06
Stosowanie podstawowych technik wytwarzania
elementów maszyn
311[05].O1.02
Wyznaczanie obciążeń i naprężeń
w elementach maszyn i urządzeń
311[05].O1.05
Wykonywanie pomiarów warsztatowych

5
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
– korzystać z różnych źródeł informacji,
– stosować przepisy prawne dotyczące pracownika i pracodawcy w zakresie
bezpieczeństwa i higieny pracy,
– stosować podstawowe zasady higieny i fizjologii pracy,
– organizować bezpieczne i ergonomiczne stanowisko pracy,
– oceniać ryzyko zawodowe na stanowisku pracy,
– dobierać i stosować odzież ochronną oraz środki ochrony indywidualnej w zależności od
wykonywanych prac,
– stosować procedury udzielania pierwszej pomocy w stanach zagrożenia zdrowia i życia,
– stosować zasady ochrony środowiska,
– korzystać z Polskich Norm, Kodeksu pracy oraz rozporządzeń dotyczących
bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony środowiska.

6
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
– przygotować stanowisko do wykonywanej pracy,
– dobrać narzędzia, elektronarzędzia, przyrządy, urządzenia i materiały do wykonywanych
zadań,
– obsłużyć wiertarkę i szlifierkę,
– wykonać trasowanie na płaszczyźnie,
– wykonać prace z zakresu obróbki ręcznej: ścinanie, cięcie, prostowanie, gięcie,
piłowanie, wiercenie, rozwiercanie, pogłębianie gwintowanie,
– naostrzyć narzędzia stosowane do obróbki ręcznej,
– rozróżnić podstawowe sposoby mechanicznej obróbki skrawaniem,
– wykonać prace z zakresu mechanicznej obróbki skrawaniem,
– scharakteryzować podstawowe procesy obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej,
– scharakteryzować proces odlewania,
– rozróżnić podstawowe rodzaje obróbki plastycznej,
– scharakteryzować połączenia nierozłączne,
– wykonać połączenia nierozłączne,
– scharakteryzować połączenia rozłączne,
– wykonać połączenia rozłączne,
– sprawdzić jakość wykonanej pracy,
– posłużyć się dokumentacją techniczną, DTR, PN, instrukcjami obsługi,
– zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej
i ochrony środowiska podczas wykonywania pracy.

7
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Obróbka ręczna i mechaniczna
4.1.1. Materiał nauczania
Obróbka ręczna polega na wykonywaniu różnych przedmiotów z metali i innych
tworzyw przy użyciu narzędzi ręcznych i elektronarzędzi (np. wiertarka ręczna elektryczna,
szlifierka kątowa). Większość tych prac wykonuje się na stole ślusarskim wyposażonym
w imadło, różnego rodzaju narzędzia i przyrządy ślusarskie. Stół ślusarki przedstawiony jest
na rysunku 1.
Rys. 1. Stół ślusarski dwustanowiskowy: 1 – lampa, 2 – imadło ślusarskie, 3 – szuflada na narzędzia [3, s. 9]
Na stanowisku do obróbki ręcznej powinien być utrzymywany porządek i ład (właściwe
ułożenie narzędzi, nie rzucanie nimi, nie układanie jednych na drugich). Sposób ułożenia
narzędzi przedstawiony jest na rysunku 2
1. Narzędzia pomiarowe.
2. Rysik, punktak.
3. Płyta do prostowania.
4. Szczotka do czyszczenia
pilnika.
5. Imadło ślusarskie.
6. Pilniki.
7. Młotki.
8. Wyposażenie dodatkowe.
Rys. 2. Rozmieszczenie narzędzi na stole ślusarskim [3, s. 13]

8
Podczas wykonywania prac należy stosować się do zasad bezpieczeństwa i higieny pracy
oraz ochrony środowiska.
Podczas pracy bardzo łatwo jest o wypadek lub uraz. Należy więc zachować ostrożność,
prace wykonywać spokojnie i dokładnie, narzędzia stosować zgodnie z przeznaczeniem.
Ponadto należy stosować środki ochrony indywidualnej. Rękawice ochronne używać do prac
przy gięciu, prostowaniu oraz tam, gdzie materiał może posiadać ostre krawędzie, np. blachy.
Okularów ochronnych używać tam, gdzie mogą wystąpić odpryski, wióry (np. przy
prostowaniu, wierceniu). Na warsztacie mogą leżeć na podłodze ostre przedmioty i odpady,
co wymaga stosowania obuwia na twardej podeszwie. Konieczne jest również stosowanie
ubrania roboczego.
Do podstawowych narzędzi do obróbki ręcznej zaliczamy: pilniki, młotki, piłki do
metalu, przecinaki, rysik, punktak, cyrkiel traserski, wiertła, gwintowniki, narzynki, narzędzia
pomiarowe. Zestaw narzędzi ślusarskich przedstawiono na rysunku 3.
Rys. 3. Narzędzia do obróbki ręcznej: a) młotek ślusarski, b) przecinak, c) pilnik ślusarski (1 – cześć robocza,
2 – cześć chwytowa, 3 – rękojeść, d) punktak, e) rysik, f, g) pokrętło do gwintowników, h) pokrętło do
narzynek, i) piłka do metalu [3]

9
Przy obróbce ręcznej powstaje dużo odpadów, wiórów (np. resztki materiałów
metalowych, z tworzyw sztucznych), stosuje się różne materiały pomocnicze (np. oleje,
smary). W związku z tym należy przestrzegać zasad ochrony środowiska. Wszelkie odpady
należy segregować i składać w odpowiednio oznakowane pojemniki. To samo należy robić
z innymi odpadami, np. zaoliwione czyściwo należy składać osobno).
Przy wykonywaniu przedmiotów w operacjach obróbki ręcznej konieczne jest dobranie
odpowiedniego materiału. Następnie należy przygotować odpowiedni jego kawałek
(np. odcinek pręta, kątownika). W obróbce ręczne operacje cięcia wykonuje się za pomocą
piłki do metalu (np. odcięcie odpowiednio długiego kształtownika), ręcznych lub
dźwigniowych nożyc do blach, przecinaka (np. przecięcie kawałka grubego drutu). Przecinak
i piłkę do metalu przedstawiono na rysunku 4.
Po ucięciu odpowiedniego kawałka materiału dalszą obróbkę możemy wykonać
pilnikami. Do piłowania stosuje się różne pilniki. Są to przede wszystkim pilniki ślusarskie
o różnym kształcie części roboczej (płaskie, kwadratowe, okrągłe, trójkątne, półokrągłe)
i różnej wielkości (długości części roboczej od 100 mm do 600 mm). Ponadto różnią się
wielkościami nacięć.
Rys. 4. Przecinak i piłka do metalu [3]
Są więc pilniki zdzieraki (o grubych nacięciach), pilniki równiaki (o średnich nacięciach)
i pilniki gładziki (o drobnych nacięciach). Do piłowania bardzo małych przedmiotów służą
pilniki igłowe (iglaki), które mają różny przekrój części roboczej (płaskie, okrągłe, owalne,
soczewkowe, kwadratowe) oraz pilniki kluczykowe. Piłowanie powierzchni płaskich
pokazano na rysunku 5. Na rysunku 5 a przedstawiono piłowanie zgrubne, a na rysunku 5 b,
piłowanie wykańczające.
a) b)
Rys. 5. Piłowanie płaszczyzn [3]

10
Na rysunku 6 przedstawiono piłowanie kształtowe pilnikami o różnym przekroju części
roboczej. Pilniki dobiera się w zależności od kształtu powierzchni piłowanej oraz od jej
wielkości (małe powierzchnie piłuje się pilnikami igłowymi o różnych kształtach, większe
pilnikami ślusarskimi).
Rys. 6. Dobór kształtu pilnika w piłowaniu kształtowym [3]
Trasowanie
Trasowaniem nazywamy wyznaczanie na powierzchni wyrobu (blachy, kształtownika)
środków kół, obrysów, linii pomocniczych za pomocą rys traserskich (kresek). Do trasowania
na metalu używa się następujących narzędzi traserskich:
– rysiki traserskie (do nanoszenia linii prostych),
– cyrkle traserskie (do trasowania kół),
– liniały i kątowniki (do prowadzenia rysika),
– punktak (do wybijania punktów).
Podstawowe narzędzia traserskie przedstawiono na rysunku 7. Przed trasowaniem należy
sprawdzić jakość i stan materiału przeznaczonego do trasowania. Należy zwrócić uwagę na
porowatość, skrzywienia i pęknięcia materiału. Następnie oczyścić dokładnie materiał
i sprawdzić ponownie jego stan. Następnie należy sprawdzić prawidłowość naddatków na
późniejszą obróbkę i pomalować materiał w celu zwiększenia czytelności trasowanych
powierzchni. Do malowania dużych nieobrobionych przedmiotów stosuje się kredę
rozdrobnioną w wodzie z dodatkiem oleju lnianego, natomiast przedmioty stalowe lub
żeliwne obrobione maluje się wodnym roztworem siarczanu miedzi.
W trakcie trasowania pierwszą czynnością jest przyjęcie podstawy – bazy, od której
wyznaczane będą kolejne wymiary. Podstawą mogą być: punkt, oś lub płaszczyzna, od
których odmierza się wymiary na przedmiocie. Podstawą mogą być dwie osie, dwa obrobione
boki, jeden obrobiony bok i prostopadła do niego oś symetrii. Ostatnim krokiem jest
nieniesieni linii na trasowany materiał.
Rys. 7. Podstawowe narzędzia traserskie: rysik traserski, punktak, cyrkiel traserski, liniał traserski, kątownik [3]

11
Obróbka mechaniczna
Obrabiarka, to każda maszyna do kształtowania przedmiotów z różnych materiałów
konstrukcyjnych za pomocą zamocowanych w niej narzędzi. W zależności od metody
kształtowania przedmiotów na obrabiarce rozróżniamy obrabiarki do obróbki plastycznej
i skrawające. Obrabiarki skrawające są stosowane do nadawania obrabianemu przedmiotowi
wymaganego kształtu przez oddzielenie nadmiaru materiału w postaci wiórów. Do obrabiarek
tych należą: tokarki, wiertarki, frezarki, strugarki, szlifierki.
Wiercenie
Wiertarka jest to obrabiarka skrawająca służąca do wiercenia, rozwiercania, pogłębiania
otworów, nawiercania, gwintowania, a w szczególnych przypadkach do wytaczania.
a) b)
Rys. 8. Budowa wiertła do metalu z chwytem: a) walcowym b) stożkowym [3]
Wierceniem nazywamy wykonywanie otworu za pomocą wiertła. Może to być wiercenie
w pełnym materiale lub powiększanie średnicy otworu (powiercanie). Budowę wiertła
przedstawia rysunek 8.
Wiertło zbudowane jest z chwytu, szyjki i części roboczej. W wiertłach do wiercenia
na wiertarkach przemysłowych chwyt może być walcowy lub stożkowy. Wiertła z chwytem
walcowym mocuje się w uchwytach (np. trzyszczękowy samocentrujący taki, jaki na ogół
posiada wiertarka elektryczna ręczna). Wiertła z chwytem stożkowym wbija się bezpośrednio
we wrzeciono wiertarki (stożek jest samozaciskający się i nie trzeba dodatkowo mocować
wiertła).
Podczas wiercenia wiertarką bardzo ważne jest mocowanie materiału obrabianego na
stole wiertarki. Przedmioty duże mocujemy w imadle maszynowym lub łapami bezpośrednio
do stołu wiertarki. Przedmioty małe trzymamy za pomocą dodatkowego uchwytu, np. za
pośrednictwem imadełka ręcznego. Przed rozpoczęciem pracy nawiercany przedmiot
mocujemy na stabilnej płaszczyźnie. Sprawdzamy zamocowanie wiertła w głowicy. Należy
stosować okulary ochronne. Podczas prac wiertarskich nie wolno używać rękawic roboczych,
ponieważ grozi to pochwyceniem palca przez obracające się narzędzie. Wiertarkę należy
trzymać dokładnie w osi wiercenia. Wiertarka powinna znajdować się prostopadle do
płaszczyzny wiercenia. Wiercić zaczynamy na wolnych obrotach zwiększając je w trakcie

12
pogłębiania się otworu. W czasie wiercenia należy regularnie cofać wiertło, aby ułatwić
wydostanie się urobku. Podczas wyciągania wiertła delikatnie zwiększamy obroty. W razie
zablokowania zmieniamy kierunek obrotów. Po zakończeniu wiercenia wiertło pozostawiamy
w głowicy, aż do ostygnięcia. Przy wymianie wiertła lub przeprowadzaniu regulacji wiertarki,
należy odłączyć ją od sieci.
Rozwiercaniem nazywa się sposób obróbki narzędziami wieloostrzowymi, zwanymi
rozwiertakami, polegający na powiększeniu średnicy otworu wywierconego. W czasie
obróbki rozwiertak wykonuje ruch obrotowy i posuwowy wzdłuż osi obrotu. Celem
rozwiercania jest uzyskanie otworu o żądanej dokładności i chropowatości powierzchni, nie
dającej się uzyskać wiertłami. Rozwiercać można otwory walcowe i lekko stożkowe.
Rys. 9. Rozwiertak [3]
Rozróżnia się rozwiercanie:
– zgrubne (wykonywane po wierceniu),
– wykańczające, w wyniku którego otrzymuje się ostateczny wymiar otworu.
Powiększenie otworu za pomocą wiertła o średnicy otworu już wywierconego lub
istniejącego w przedmiocie nazywa się wierceniem wtórnym lub powiercaniem.
W szczególnych przypadkach, z użyciem specjalnych wierteł i odpowiednich przyrządów,
metodą wiercenia wtórnego można obrabiać otwory nieokrągłe, np. trójkątne, kwadratowe lub
inne wielokątne.
Pogłębianiem otworów nazywamy sposób obróbki otworów, polegający na użyciu
pogłębiaczy do zrobienia miejsca na łby wkrętów, śrub lub sworzni, aby nie odstawały one od
powierzchni materiału. Wyróżniamy pogłębiacze:
– walcowe,
– stożkowe.
Przed rozpoczęciem wiercenia trzeba wytrasować dwie prostopadłe linie, w których
przecięciu ma się znaleźć środek otworu. Punkt przecięcia pogłębia się znacznikiem, robiąc
miejsce na ścin wiertła. Po unieruchomieniu przedmiotu ustawia się wiertło ścinem we
wgłębieniu i ustawia wiertło prostopadle do wierconej powierzchni.
Krawędzie skrawające wierteł należy okresowo ostrzyć, używając do tego specjalnych
ostrzarek lub szlifierek stołowych wyposażonych w przyrządy zapewniające właściwe
położenie wiertła w czasie ostrzenia. Prawidłowe i szybkie zaostrzenie wiertła wykonuje się
na ostrzarce specjalnej do wierteł krętych. Ręczne ostrzenie wierteł wymaga dużej
umiejętności i wprawy. Po naostrzeniu jednej krawędzi skrawającej obraca się wiertło o 180°
względem jego osi podłużnej i ostrzy drugą krawędź. Ostrzeniu podlegają tylko krawędzie
skrawające – nie wolno ostrzyć żadnych innych elementów wiertła.
W trakcie wiercenia należy pamiętać o przestrzeganiu zasad bezpiecznej pracy przy
wierceniu:

13
– stanowisko należy odpowiednio oświetlić, złe oświetlenie źle wpływa na dokładność
i jakość pracy, prowadzi do zmęczenia oczu, który często jest przyczyną wypadku,
– stanowisko do wiercenia powinno być wyposażone w takie przedmioty ochrony
osobistej, jak rękawice ochronne, okulary, ochronniki słuchu,
– mocowanie wierteł i innych narzędzi w uchwycie wiertarskim, zdejmowanie uchwytu
wiertarskiego oraz wszystkie czynności związane z mocowaniem nasadek mogą być
wykonywane dopiero po wyjęciu wtyczki z gniazda zasilania; zatrzymanie silnika przez
zwolnienie przycisku łącznika na rękojeści wiertarki nie jest wystarczające,
– niewielkie przedmioty w trakcie wiercenia powinny być unieruchomione np. w imadle.
Toczenie
Toczenie to najbardziej rozpowszechniony sposób obróbki skrawaniem, polegający na
oddzielaniu nożem tokarskim warstwy materiału z przedmiotu w celu nadania mu
odpowiedniego kształtu, wymiaru i gładkości. Tokarki stosowane są do obróbki skrawaniem
przedmiotów najczęściej o powierzchni brył obrotowych (wałki, stożki, kule, gwinty
wewnętrzne i zewnętrzne). Toczenie wykonuje się poprzez wprawienie obrabianego
przedmiotu, zamocowanego w uchwycie tokarki, w ruch obrotowy, a następnie odbywa się
skrawanie jego powierzchni narzędziem obróbczym. Narzędziem obróbczym w tokarkach są
najczęściej noże tokarskie. Obróbka na tokarce, nazywana jest toczeniem. W zależności od
kierunku ruchu posuwistego noża względem osi obrotu przedmiotu, rozróżniamy toczenie:
– wzdłużne (kierunek posuwu noża równoległy do osi obrotu przedmiotu),
– poprzeczne (kierunek posuwu noża prostopadły do osi obrotu przedmiotu),
– kopiowe tj. według wzornika sterującego ruchem posuwowym noża po dowolnej
w zasadzie linii,
– kształtowe tj. toczenie krótkich brył obrotowych niecylindrycznych za pomocą noża,
którego ostrze ma kształt obrabianego przedmiotu.
Na tokarce oprócz toczenia można wykonywać również inne operacje:
– wytaczanie,
– wiercenie,
– rozwiercanie,
– przecinanie i radełkowanie,
– frezowanie i szlifowanie z użyciem dodatkowych przyrządów.
Rys. 10. Tokarka uniwersalna [4]

14
Można wyróżnić następujące tokarki:
– kłowe, które dzieli się na: stołowe przeznaczone do wykonywania drobnych elementów
precyzyjnych, produkcyjne przeznaczone do mało- i średnio-seryjnej produkcji
dowolnych przedmiotów obrotowych, uniwersalne, które umożliwiają obróbkę w kłach,
w uchwycie lub z podparciem kłem.
– uchwytowe, są przeznaczone do obróbki przedmiotów sztywnych (tarcze, pierścienie,
krążki, krótkie tuleje) mocowanych w uchwycie wrzeciona.
– rewolwerowe, są obrabiarkami do zgrubnej i dokładnej obróbki przedmiotów
o złożonych kształtach w produkcji średnio i wielkoseryjnej. Charakterystyczną cechą
tokarek rewolwerowych jest zamocowanie wszystkich narzędzi potrzebnych do obróbki
części głowicy rewolwerowej oraz w suporcie poprzecznym, co zapewnia dużą
koncentrację zabiegów. Obrót głowicy rewolwerowej dla zmiany kolejnego narzędzia
odbywa się automatycznie w tylnym położeniu głowicy.
– tarczowe, są przeznaczone do obróbki przedmiotów o dużej średnicy (do 2400 mm),
małej długości, tzn. kół pasowych, tarcz, wirników, itp. Ze względu na duże momenty
bezwładnościowe i trudne zrównoważenie obrabianych przedmiotów są stosowane małe
prędkości obrotowe wrzeciona (do 20 obr/min.).
– karuzelowe charakteryzują się wrzecionem o pionowej osi obrotu, na którym jest
osadzony na stałe obrotowy stół przeznaczony do mocowania obrabianych przedmiotów.
Poziome usytuowanie stołu umożliwia obróbkę ciężkich przedmiotów.
– wielonożowe, są wyposażone w dwa lub więcej suportów narzędziowych niezależnie
napędzanych. W każdym suporcie można zamocować kilka noży. Układ taki zapewnia
dużą wydajność obróbki.
Przed rozpoczęciem toczenia należy zamocować element obrabiany w uchwycie, który
jest zamontowany na wrzecionie. Na suporcie zmontowany jest imak, w którym mocowany
jest nóż tokarski. Nóż powinien być zamocowany w imaku prostopadle do osi kłów.
Wysunięcie noża powinno wynosić od 1,5 do 2 wysokości trzonka noża. Wierzchołek ostrza
powinien znajdować się na wysokości osi kłów. W przypadku zastosowania podkładek, każda
z nich powinna mieć stałą grubość, a ponadto powinny one być dosunięte do brzegu imaka.
W zależności od materiału, z jakiego wykonany jest obrabiany detal, rodzaju
stosowanego noża należy dodatkowo dobrać:
– prędkość obrotową VC obrabianego przedmiotu [m/min.]: VC = Π×d×ω, gdzie: Π = 3,14
– stała, d – średnica obrabianego przedmiotu [m], ω – prędkość obrotowa obrabianego
przedmiotu [obr/min],
– prędkość posuwu VF – prędkość z jaką przesuwa się nóż względem obrabianego
przedmiotu [m/min.],
– głębokość skrawania g [mm] odległość miedzy powierzchnią obrobioną a obrabianą dla
jednego przejścia narzędzia,
Głębokość skrawania oraz posuw przy toczeniu zgrubnym przyjmuje się możliwie duże,
mając na uwadze sztywność przedmiotu obrabianego, dopuszczalne obciążenie noża oraz moc
tokarki. Należy dążyć do tego, aby naddatek na obróbkę zgrubną zdjąć w jednym przejściu.
Noże ze względu na ich przeznaczenie możemy podzielić na:
– noże ogólnego przeznaczenia, do których należą noże zdzieraki, noże boczne, noże różne
oraz wytaczaki,
– noże specjalnego przeznaczenia, jak na przykład noże do gwintów,
– noże specjalne, przeznaczone do obróbki ściśle określonej pod względem kształtu
powierzchni przedmiotu obrabianego.
Noże tokarskie ogólnego przeznaczenia możemy również podzielić na prawe i lewe,
a także na noże odgięte, noże odsadzone, noże boczne. Noże prawe i lewe rozróżniamy za
pomocą reguły prawej dłoni tzn. kładziemy nóż na prawej dłoni z wierzchołkiem zwróconym

15
w stronę patrzącego, jeżeli główna krawędź skrawająca znajduje się po stronie kciuka to jest
to nóż prawy, jeżeli odwrotnie to jest to nóż lewy.
Nożami tokarskimi specjalnego przeznaczenia są noże do gwintów. Są to noże handlowe,
lecz ze względu na różne zarysy toczonych gwintów, są przeznaczone albo do gwintów
metrycznych, albo calowych, trapezowych lub innych. W zależności od sposobu
zamocowania noże do gwintów dzielimy na: imakowe i oprawkowe, natomiast w zależności
od liczby przejść niezbędnych dla nacięcia pełnego zarysu gwintu dzieli się je na noże
pojedyncze i wielokrotne.
Tabela 1. Najczęściej stosowane noże tokarskie [3]
Nóż szeroki z płytką Nóź szeroki Nóż boczno czołowy
z płytką
Nóż boczno czołowy
Nóż lewy z płytką Nóż lewy Przecinak prawy Wytaczak hakowy
Nóż do wycinania
gwintów prawy
Nóż do wycinania
gwintów z płytką
Nóż prosty prawy Nóż boczny wygięty
Warunkiem bezpiecznej pracy na tokarce jest:
– ustawienie tokarki w miejscu zapewniającym wygodne jej użytkowanie rozumiane przez
swobodny dostęp do wszystkich jej elementów,
– stosowanie do oświetlenia instalacji o napięciu 24 V,
– niedopuszczenie do nadmiernego gromadzenia się wiórów w strefie obróbki, ewentualny
nadmiar wiórów usuwa się za pomocą haczyków,
– mocowanie obrabianych przedmiotów powinno być dokładne i pewne,
– nie należy dotykać rękoma elementów obrabianych będących w ruchu,
– stosowanie okularów ochronnych,
– wyłączenie obrabiarki głównym wyłącznikiem w przypadku przerwy w pracy lub
odejścia użytkownika od tokarki.
Frezowanie
Frezowanie jest to obróbka mechaniczna skrawaniem za pomocą wirującego narzędzia
wieloostrzowego zwanego frezem. Cechą charakterystyczną frezowania jest ruch obrotowy
freza (prostopadle do osi posuwu) z jednoczesnym ruchem posuwistym przedmiotu
obrabianego względem freza lub freza względem przedmiotu obrabianego.
Obrabiarka, na której wykonuje się frezowanie nazywa się frezarką. Frezarki stosowane
są do obróbki powierzchni płaskich i kształtowych (tj.: rowki, gwinty, koła zębate).
Frezarki możemy podzielić na:
– frezarki wspornikowe,
– frezarki łożowe,
– kopiarkowe,
– karuzelowe i bębnowe (w produkcji seryjnej),

16
– wiertarko-frezarki,
– wielowrzecionowe,
– sterowane numerycznie CNC.
Frezarki wspornikowe budowane są jako: poziome i pionowe. Frezarka pozioma
w odróżnieniu od frezarki pionowej ma poziomo ułożyskowane wrzeciono.
Frezarki łożowe, przeznaczone są do obróbki dużych i ciężkich przedmiotów. Frezarki te
mają stół krzyżowy usytuowany na łożu obrabiarki; sanie wzdłużne stołu mogą się przesuwać
po prowadnicach łoża, a sanie poprzeczne po prowadnicach wykonanych na górnej
powierzchni sani wzdłużnych. Wrzeciennik frezarki może być przemieszczany pionowo, po
prowadnicach wykonanych w korpusie.
Frezarki wzdłużne przeznaczone są do obróbki korpusów maszyn. Stół frezarki może się
przemieszczać wzdłużnie po prowadnicach wykonanych na łożu. Narzędzia mocowane są we
wrzecionach wrzecienników górnych i bocznych. Każdy z wrzecienników ma samodzielny
napęd ruchu głównego. Wrzecienniki górne mogą, być przesuwane po prowadnicach
wykonanych w belce – belka może być przemieszczana pionowo po prowadnicach stojaków
Rys. 11. Frezarka narzędziowa FUW 315 Heckert [4]
Frezowanie może być:
– współbieżne, kiedy ruch obrabianego przedmiotu jest zgodny z kierunkiem obrotu freza,
– przeciwbieżne, kiedy kierunki ruchu przedmiotu i obrotu freza są przeciwne (rys. 12 i 13).

17
Rys. 12. Frezowanie przeciwbieżne [3] Rys. 13. Frezowanie współbieżne [3]
Podczas obróbki narzędzie zamocowane we wrzecionie bezpośrednio lub za
pośrednictwem trzpienia frezarskiego – wykonuje ruch główny.
Frezy nasadzane zamocowuje się je na trzpieniu frezarskim o średnicy odpowiadającej
średnicy otworu we frezie. Trzpień jest ponadto zaopatrzony w rowek wpustowy, podobnie
jak frez. Po nasadzeniu na trzpień unieruchamia się go za pomocą wpustu, łączącego trzpień
z frezem. Odległość freza od kołnierza trzpienia ustala się za pomocą pierścieni
dystansowych, nakładanych na trzpień. Po ustaleniu położenia freza nakłada się na trzpień
brakujące pierścienie dystansowe i tulejkę obrotową (służącą do uchwycenia w podtrzymce
maszyny) oraz całość skręca nakrętką. Tak przygotowany trzpień frezarski wkłada się
w stożkowe gniazdo we wrzecionie frezarki i panewce podtrzymki.
Przedmiot obrabiany mocowany jest na stole frezarki i wykonuje ruchy posuwowe oraz
nastawcze. Stół frezarski może przemieszczać się w następujących kierunkach:
– poziomo wzdłuż frezarki (posuw wzdłużny),
– poziomo w poprzek frezarki (posuw poprzeczny),
– pionowo (nastawianie głębokości skrawania).
Frezowanie może być wykonywane przy użyciu pojedynczego frezu, głowicy frezowej
lub zespołu frezów. Ze względu na kształt, frezy możemy podzielić na: walcowe, czołowe,
walcowo-czołowe, tarczowe, kątowe, kształtowe, palcowe, piłkowe, do kół zębatych.
Rys. 14. Frez walcowy [3] Rys. 15. Frez stożkowy [3]
Szlifowanie
Szlifowanie to obróbka skrawaniem za pomocą tarcz ściernych zwanych ściernicami, ma
ono na celu nadanie obrabianym powierzchniom żądanej gładkości. Do szlifowania używamy
obrabiarek zwanych szlifierkami.
frez frez
materiał materiał

18
Szlifowanie polega na ścieraniu, skrawaniu wystających części materiału przez ziarna
tarczy szlifującej. Tarcza szlifująca obraca się z dużą prędkością, dlatego podczas szlifowania
wydziela się duża ilość ciepła. Wzrost temperatury powoduje powstawanie naprężeń
w materiale lub nawet może być przyczyną zmiany jego struktury. Dlatego przedmioty
szlifowane powinny być intensywnie chłodzone. Nie należy zmniejszać prędkości
szlifowania, ponieważ ściernica może zatrzeć się opiłkami z obrabianego materiału i przestać
szlifować.
Ze względu na dużą dokładność szlifowania, stosuje się ją jako obróbkę wykańczającą.
Wyróżniamy następujące rodzaje szlifierek:
– szlifierki ogólnego przeznaczenia,
– szlifierki specjalizowane,
– szlifierki specjalne.
Do szlifierek ogólnego zastosowania zaliczają się: szlifierki kłowe i bezkłowe do
wałków; szlifierki do otworów zwykłe, planetarne i bezkłowe; szlifierki do płaszczyzn
obwodowe i czołowe. Do szlifierek specjalizowanych zalicza się: szlifierki taśmowe,
szlifierki wygładzarki (honownice), szlifierki dogładzarki, szlifierki docieraczki Do szlifierek
specjalnych zalicza się: szlifierki do walców, szlifierki do zaworów i gniazd zaworowych,
szlifierki do wałów korbowych, szlifierki – ostrzałki.
Szlifierki narzędziowe (rys. 16) to szlifierki przeznaczone do ostrzenia narzędzi
produkowanych oraz stępionych w czasie pracy. Szlifierka-ostrzałka uniwersalna umożliwia
ostrzenie na niej różnych narzędzi dzięki wyposażeniu jej w specjalne przyrządy. Stół tej
szlifierki (1) ma posuw wzdłużny i nastawny posuw poprzeczny. Na kolumnie zamocowany
jest wrzeciennik szlifierki (2) ze ściernicą napędzany własnym silnikiem (3). Wrzeciennik ten
może być skręcany pod dowolnym kątem i podnoszony lub opuszczany zależnie od wymiaru
ostrzonego narzędzia. Na stole mogą być ustawiane koniki do zamocowania przedmiotów
w kłach lub wrzeciennik przedmiotu obrabianego, napędzany własnym silnikiem.
Na szlifierkach tych można szlifować wałki i stożki oraz powierzchnie natarcia
w ostrzach prostych i śrubowych.
Rys. 16. Szlifierka narzędziowa [4]
1
2
3

19
Ostrzenie
Ostrzenie stępionych narzędzi do obróbki ręcznej składa się z trzech etapów:
– podostrzanie,
– usunięcie opiłków,
– ostrzenie właściwe.
Podostrzenie to wstępna obróbka szlifierką, wyrównanie i przywrócenie prawidłowego
kąta krawędzi tnącej. Należy usunąć opiłki powstałe podczas podostrzania.
Następnie naostrzyć narzędzia za pomocą ściernicy drobnoziarnistej. Jeżeli narzędzie jest
bardzo uszkodzone, należy najpierw wyrównać jego powierzchnię tnącą a dopiero potem
ostrzyć.
Do ostrzenia wykorzystujemy ściernice kształtowe, pilniki i osełki. Ściernice mogą być
wykonane z ziaren sklejonych lub spiekanych bądź też z kamienia naturalnego. Pilnik do
ostrzenia jest pilnikiem o żłobieniach prostych, tzn. ułożonych w jednym kierunku.
W zależności od rodzaju narzędzia, które będziemy ostrzyć, należy wybrać odpowiednią
formę pilnika. Osełki do ostrzenia właściwego, są średniej ziarnistości a do wykończenia
krawędzi ostrza i nadania połysku – drobno i bardzo drobnoziarnistych. Korzystne jest
naostrzenie narzędzia, jeśli długo nie było używane. Bieżące ostrzenie jest o wiele szybsze
i łatwiejsze niż całkowita renowacja ostrza.
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co to jest obróbka ręczna?
2. W jaki sposób powinno być zorganizowane stanowisko do wykonywania obróbki
ręcznej?
3. W jakie narzędzia powinno być wyposażone stanowisko do obróbki ręcznej?
4. Co to jest trasowanie?
5. Czym różni się obróbka ręczna od obróbki mechanicznej?
6. Jakie prace można wykonać na wiertarce a jakie szlifierce?
7. Z jakich etapów składa się ostrzenie narzędzi?
8. Do czego służą wiertła?
9. W jaki sposób montuje się wiertła?
10. Jakie środki ochrony należy stosować w trakcie wiercenia i szlifowania?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zaznacz na rysunku 10 Poradnika dla ucznia, wszystkie istotne podzespoły tokarki.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać to ćwiczenie, powinieneś:
1) wyszukać w literaturze opis budowy tokarki,
2) zapoznać się z opisem,
3) odszukać na rysunku 10: suport, wrzeciono, konik, wrzeciennik, łoże, śrubę pociągową,
4) umieścić nazwy elementów na rysunku.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– przybory do pisania,
– literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia,
– instrukcje obsługi tokarek.

20
Ćwiczenie 2
Zaznacz na rysunku 11 Poradnika dla ucznia, wszystkie istotne podzespoły frezarki.
1) wyszukać w literaturze opis budowy frezarki,
2) zapoznać się z opisem obrabiarki,
3) odszukać na rysunku 11 istotne podzespoły frezarki,
4) umieścić nazwy elementów na rysunku.
– przybory do pisania,
– instrukcje obsługi frezarek.
Ćwiczenie 3
W próbce materiału grubości 8 mm wywiercić otwory według rysunku wymiarowego
przygotowanego przez nauczyciela. Wstawić suwliwie kołki o odpowiednich wymiarach
w odpowiednich odległościach od siebie, według pasowania H6/h6.
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z rysunkiem wymiarowym,
2) wytrasować zgodnie z rysunkiem otwory,
3) zapunktować punktakiem,
4) dobrać wiertła i przewiercić materiał,
5) dobrać rozwiertaki i rozwiercić otwory,
6) wpasować kołki do otworów,
7) sprawdzić poprawność wykonania,
8) omówić ewentualne błędy i znaleźć ich przyczynę.
– wiertarka stołowa WS16,
– przyrządy traserskie (rysik, punktak, młotek 300 g),
– komplet wierteł i rozwiertaków,
– próbki blachy 8 mm i kołki pasowane Ø6 H6, Ø8 H6, Ø10 H6,
– mikrometr, suwmiarka,
– środki ochrony osobistej.
Ćwiczenie 4
Dwie próbki do spawania, blachy o grubości 10 mm i 8 mm zukosować w celu
przygotowania do spawania.
1) znaleźć w tabelach parametry ukosowania dla blach o podanych grubościach,
2) zapoznać się z budową frezarki, sposobem obsługi,
3) umocować blachę przeznaczoną do ukosowania na stole roboczym,
4) dobrać i zamontować frez,

21
5) zukosować obie blachy,
6) sprawdzić jakość wykonanej pracy.
– frezarka uniwersalna,
– zestaw frezów,
– imaki ślusarskie,
– próbki blachy grubości 8 mm i 10 mm,
– środki ochrony osobistej.
Ćwiczenie 5
Naostrzyć wiertła kręte do wiercenia w stali i w aluminium.
1) pobrać wiertła, określić, jakie mają wady, posortować pod względem przydatności do
dalszego użytkowania,
2) odszukać w literaturze wartości kątów wierzchołkowych wiertła do wiercenia w stali i do
wiercenia w aluminium,
3) umocować wiertło w uchwycie ostrzarki, ustawić kąty ostrzenia na obrabiarce,
4) naostrzyć wiertło,
5) sprawdzić jakość wykonanej pracy przy pomocy wzorników,
6) sprawdzić długości ostrzy głównych (mają być równe) i kąta wierzchołkowego,
7) sprawdzić kąt przyłożenia i położenia ścina (ostrza poprzecznego) względem ostrzy
głównych,
8) powtórzyć te same czynności z wiertłem do aluminium.
– szlifierka – ostrzałka narzędziowa,
– zużyte wiertła kręte,
– wzorniki do sprawdzania poprawności ostrzenia wierteł.
Ćwiczenie 6
Przygotuj tokarkę do toczenia zewnętrznego (zgrubnego i dokładnego) i wykonaj z wałka
o średnicy 20 mm i długości 80 mm element o wymiarach podanych na rysunku.
Dobór warunków skrawania Nazwa, typ, szkic, wielkości
Noże tokarskie
Parametry obróbki do toczenia zgrubnego
stali zwykłej jakości (obroty, posuw)
Parametry do obróbki dokładnej stali
zwykłej jakości (obroty, posuw)

22
Rysunek 1 do ćwiczenia 6
1) odszukać w katalogu noże tokarskie i wpisać je do tabeli (nóż do obróbki zgrubnej,
dokładnej i do toczenia poprzecznego – planowania),
2) zapoznać się ze sposobem dobierania parametrów toczenia,
3) dobrać parametry obróbki (z poradnika tokarza),
4) porównać swoją tabelę z tabelami kolegów,
5) zamocować przedmiot obrabiany i ustawić parametry obróbki,
6) zgłosić nauczycielowi przygotowanie tokarki do pracy
7) wykonać detal.
– tokarka,
– zestaw noży tokarskich,
– wałek stalowy o średnicy ok. 20 mm i długości ok. 80 mm,
– katalog noży tokarskich,
– suwmiarka,
– dokumentacja techniczna tokarki,
– poradnik tokarza.
4.1.2. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) scharakteryzować poszczególne operacje obróbki ręcznej?  
2) dobrać narzędzia i urządzenia do wykonania podstawowych operacji
obróbki ręcznej?  
3) dobrać narzędzia i urządzenia do wykonania podstawowych operacji
obróbki mechanicznej?  
4) planować kolejność wykonywania poszczególnych operacji?  
5) przeprowadzić samokontrolę wykonanych operacji?  
6) dobierać narzędzia skrawające do maszyn i urządzeń?  
7) przewidywać i minimalizować prawdopodobieństwo zaistnienia
zagrożeń dla zdrowia i życia?  
8) wykonać na podstawie dokumentacji element toczony?  
9) wykonać na frezarce proste operacje technologiczne?  
Φ16
Φ10
50
25 16

23
4.2. Połączenia nierozłączne
Połączenia części jest to jedna z podstawowych grup elementów maszyn, bez których
maszyny nie mogłyby powstać. Dzielimy je na rozłączne i nierozłączne. Połączenia
konstrukcyjne nierozłączne to takie połączenia, których rozłączenie powoduje zniszczenie
bądź uszkodzenie elementów łączących i łączonych. Wyróżniamy następujące rodzaje
połączeń nierozłącznych:
– połączenie nitowane,
– połączenie zgrzewane,
– połączenie skurczowe,
– połączenia spawane,
– połączenie lutowane,
– połączenie klejone.
Połączenia rozłączne, to takie, które można rozłączać i łączyć ponownie bez uszkodzenia
części złączonych i łączników. Wyróżniamy następujące typy połączeń rozłącznych:
– połączenia wciskowe,
– połączenia kołkowe,
– połączenia sworzniowe,
– połączenia wpustowe,
– połączenia gwintowe,
Połączenia nierozłączne:
Połączenie nitowane najprościej przedstawić na przykładzie łączenia dwóch blach. Obie
blachy nakłada się na siebie, wierci otwory. W otwory te wkłada się kolejno nity. Pod łeb nitu
podstawia się wspornik, a na trzpień zakłada się zakownik i uderzając w niego formuje się
zakuwkę zamykając w ten sposób nit. Nitowanie jest procesem pracochłonnym, jest
zastępowany przez spawanie Nit składa się przed zanitowaniem z łba i trzonu, po zanitowaniu
z łba, szyjki i zakuwki.
a) b)
Rys. 17. Połączenie nitowane: a) nit, b) przekrój połączenia nitowanego dwóch blach [4]
Nity stosujemy przeważnie z tych samych materiałów, jakie łączą. Blachy stalowe
łączymy nitami stalowymi, a gdy łączymy różne materiały nit stosujemy taki jak materiał
o większej odkształcalności. Materiały najczęściej stosowane na nity to stal: St2N, St3N,
St4N, miedź, mosiądz, aluminium.

24
Nity zamyka się na zimno lub na gorąco. Na zimno zamyka się nity do łączenia cienkich
blach. Są to nity o średnicach mniejszych niż 9 mm. Średnica otworu pod takie nity jest
większa od średnicy trzonu nitu od 0,2 do 0,5mm. Nity o średnicach trzonu większych niż
9 mm zamyka się na gorąco. Średnica otworu nitowego jest większa od średnicy trzonu
o 0,1 mm, dla ułatwienia włożenia weń rozgrzanego nitu. Zamykanie nitów może odbywać
się uderzeniowo, młotkiem ręcznym lub mechanicznym (pneumatycznym lub elektrycznym),
lub naciskowo, za pomocą nitownic (mechanicznych, hydraulicznych, pneumatycznych lub
elektrycznych).
Polskie normy obejmują następujące rodzaje nitów w ogólnej budowie maszyn:
– nity ze łbem kulistym, PN-70/M-82952,
– nity ze łbem płaskim , PN-70/M-82954,
– nity ze łbem soczewkowym zwykłym, PN-70/M-82957 i niskim, PN-70/M-82956,
– nity ze łbem grzybkowym, PN-70/M-82958,
– nity ze łbem trapezowym, PN-70/M-82959,
– nity rurkowe ze łbem płaskim, PN-80/M-82972, i odwijanym, PN-80/M-82973,
– nity drążone ze łbem płaskim, PN-80/M-82974, i grzybkowym, PN-80/M-82975.
Rys. 18. Rodzaje nitów: a) nity z łbem kulistym, b) nity z łbem płaskim, c, d) nity z łbem soczewkowym
zwykłym, i niskim, e) nity z łbem grzybkowym, f) nity z łbem trapezowym, g) nity rurkowe z łbem
płaskim, h) nity rurkowy z łbem odwijanym, j, k) nity drążone z łbem płaskim [7]
Połączenia nitowe, dzieli się umownie na mocne, mocno-szczelne, szczelne i specjalne.
Połączenia nitowe mocne są stosowane wtedy, gdy zachodzi potrzeba przenoszenia dużych
obciążeń, a nie jest wymagana szczelność połączenia (mosty, maszty, konstrukcje budowlane)
Połączenia nitowe mocno-szczelne są to połączenia stosowane w konstrukcji naczyń
ciśnieniowych, gdzie wymagana jest duża szczelność i przenoszenie dużych obciążeń.
Połączenia nitowe szczelne są to połączenia stosowane w konstrukcji zbiorników na płyny
i gazy, gdzie nie występuje duże obciążenie, a wymagana jest szczelność. Połączenia specjalne
są to połączenie nitowe w drobnych mechanizmach, połączenie materiałów plastycznych
z kruchymi (stal-szkło), materiałów miękkich (pasy skórzane) z metalowymi, itp.
Połączenia zgrzewane
Połączenie zgrzewane to połączenie metali bądź tworzyw sztucznych, podczas którego
następuje trwałe złączenie elementów bez dodania spoiwa. Polega ono na nagrzaniu
łączonych elementów do stanów ciastowatości i silnym dociśnięciu.
Stosuje się następujące rodzaje zgrzewania:
– zgrzewanie cierne – zgrzewane elementy trą o siebie, wytwarzając przy tym znaczną
temperaturę, konieczną do trwałego ich złączenia. W ten sposób łączy się rury i wałki.
– zgrzewanie wybuchowe – przebiega gwałtowniej. Tu wysoka temperatura jest
wytwarzana dzięki zamianie energii mechanicznej na cieplną, np. wskutek uderzenia
ciężkiego młota. Przy kuciu natomiast młot uderza w nagrzany do czerwoności
zmiękczony metal – jest to tradycyjna technika używana przez kowali.
– zgrzewanie elektryczne. Dwa arkusze blachy są ściskane przy jednoczesnym przyłożeniu
napięcia w zgrzewanym obszarze, które powoduje miejscowe rozgrzanie materiału.
Wyróżniamy zgrzewanie elektryczne doczołowe (zgrzewanie jednoczesne większej

25
powierzchni), liniowe i punktowe. Stosuje się je w przemysłowych instalacjach
montażowych.
– zgrzewanie gazowe. Łączone materiały nagrzewa się przy zastosowaniu palnika
acetylenowego. Stosuje się je przy zgrzewaniu elementów w nietypowych warunkach.
– zgrzewanie szamotowe. W tym rodzaju zgrzewania elementy łączone są podgrzewane
w szamotowych formach przez ciekły żużel i następnie dociskane.
– zgrzewanie termitowe. Gdzie elementy są podgrzewane przez spalanie mieszaniny
tlenków metali i sproszkowanego aluminium. Umożliwia ona bardzo szybkie nagrzanie
części;
– zgrzewanie tarciowe. W którym ciepło wytwarza się poprzez tarcie powierzchni styku
przy zastosowaniu odpowiedniego docisku.
Połączenia zgrzewane uzyskuje się również poprzez wywarcie dużego nacisku (na
zimno) lub innymi metodami, stosując zgrzewanie zgniotowe, wybuchowe lub
ultradźwiękowe.
Rys. 19. Zgrzewanie punktowe i garbikowe [4]
Łączenia zgrzewane elementów maszyn to najczęściej zgrzewanie elektryczne.
Przedmioty łączone w ten sposób są dociskane przez cały czas trwania procesu. Elektrody
przeważnie są wykonane w postaci obejm zaciskanych na zgrzewanych elementach. Dzięki
temu docisk części utrzymuje się jeszcze przez krótki czas po wyłączeniu prądu.
Podczas zgrzewania iskrowego (czołowego) po włączeniu prądu przedmioty są zbliżone
do siebie. W tworzonej szczelinie powstaje łuk elektryczny, w którym topią się powierzchnie
styku. Po nagrzaniu całej powierzchni łączonych części przerywa się dopływ prądu i dopiero
wówczas wywiera się silny docisk części, aż do momentu ich zgrzania.
Zgrzewanie elektryczne wykonuje się na specjalnych maszynach – zgrzewarkach. Do
zgrzewania metali o małej oporności (aluminium, miedź i ich stopy), niezbędne są
nowoczesne zgrzewarki automatyczne, w których zarówno czas przepływu prądu jak
i trwania nacisku, oraz wartość natężenia prądu i siły nacisku są sterowane bardzo precyzyjnie
przez układy elektroniczne.
Najłatwiej zgrzewa się dwa takie same lub podobne metale, np. stale węglowe oraz stale
węglowe ze stalami stopowymi lub narzędziowymi itp. Zgrzewanie w stanie plastycznym
stopów o różnych składach chemicznych jest możliwe tylko wtedy, gdy tworzą one ze sobą
roztwory stałe lub wchodzą w związki chemiczne. Przy odpowiednim prowadzeniu procesu
zgrzewania możliwe jest więc zgrzewanie różnych metali, tworzyw termoplastycznych
(np. polietylenu), a nawet metali i materiałów niemetalowych, np. stopów aluminium ze
szkłem (za pomocą ultradźwięków).

26
Elektrody stosowane w zgrzewaniu liniowym mają kształt krążków; obracają się one
ruchem jednostajnym, co powoduje mechaniczny przesuw, np. łączonych blach. Zgrzewanie
liniowe umożliwiają wykonanie połączeń szczelnych z cienkiej blachy: rur ze szwem,
pojemników, a także połączeń kształtowych, stosowanych w różnych dziedzinach przemysłu.
Połączenia spawane
Spawanie to proces łączenia elementów metalowych z jednoczesnym doprowadzaniem
dużej ilości ciepła, najczęściej z użyciem spoiwa z tego samego materiału, co materiał
spawany. Podczas spawania krawędzie elementów topią się i zespalają ze sobą, a spoiwo
uzupełnia braki, powstaje ścieg – spoina. Na rysunku 20 pokazano elementy spoiny.
Rys. 20. Spoina spawana: a) spoina, b) strefa częściowego przetopu, c) strefa przegrzania o strukturze
gruboziarnistej, d) strefa normalizacji o strukturze drobnoziarnistej, e) strefa rekrystalizacji, f) strefa
największej twardości i kruchości [3]
Wyróżniamy spawanie:
– elektryczne (łukiem elektrycznym),
– elektryczne łukiem w atmosferze gazu ochronnego,
– termitowe,
– gazowe.
W spawaniu elektrycznym źródłem ciepła jest łuk elektryczny, powstający miedzy
elektrodą w postaci pręta lub drutu a elementem spawanym. W spawaniu elektrycznym
stosuje się przeważnie elektrody topliwe, otulone, składające się z metalowego rdzenia
i warstwy specjalnej otuliny, której zadaniem jest tworzenie żużlowej i gazowej osłony przed
utlenianiem.
W spawaniu elektrycznym w atmosferze gazu ochronnego stosuje się osłonę przed
utlenianiem z gazu ochronnego, dla stali węglowych dwutlenek węgla, dla stali stopowych
gazy obojętne jak argon lub hel. Stosowane są metody: metodę spawania elektrodą
wolframowa nietopliwa (metoda TIG) oraz spawanie elektroda topliwa (metoda MIG i MAG)
lub łukiem krytym. Używając gazów szlachetnych otrzymujemy lepsze i czystsze
wykończenie spawanej powierzchni, są one jednak drogie.
Rys. 21. Spawanie w atmosferze ochronnej elektrodą topliwą: 1 – elementy łączone, 2 – źródło prądu, 3 – drut
elektrodowy, 4 – szpula z drutem, 5 – rolki podające, 6 – uchwyt, 7 – gaz, 8 – spoina, 9 – osłona
gazowa łuku [2]

27
Dobre wykończenie można także uzyskać bez stosowani kosztownych mieszanek
gazowych, zastępując prostą elektrodę w formie drutu elektrodą w postaci metalowej rurki
wypełnionej odpowiednim topnikiem. W zależności od jego składu elektrody takie mogą być
stosowane z dwutlenkiem węgla lub bez żądnego gazu ochronnego. Elektrody wypełnione
topnikiem pozwalają na uzyskanie większego tempa osadzania się spoiny przy mniejszym
wydatku cieplnym, a co tym idzie przy mniejszym ryzyku odkształcenia spawanych części.
Inną zaletą wynikającą ze stosowania takich elektrod jest możliwość pracy w miejscach
odsłoniętych bez użycia osłony gazowej.
Połączenia spawane mają szereg zalet, między innymi łatwość i szybkość wykonania, nie
trzeba trasować czy wiercić. Istnieje możliwość pełnej automatyzacji spawania za pomocą
automatów spawalniczych. Połączenia spawane mają uniwersalne zastosowanie w procesach
wytwórczych. Ciężar łączników w porównaniu do nitów i śrub jest ewidentnie mniejszy.
Jednak połączenia takie posiadają pewne wady. Występują trudności przy spawaniu stali
o dużej zawartości węgla oraz niektórych stali stopowych. Podczas spawania w materiale
powstają naprężenia i odkształcenia spawalnicze. Spoiny muszą być wykonywane przez
wykwalifikowanych spawaczy. Koszt urządzeń i materiałów do spawania jest wysoki. Na
rysunku przedstawiono spawanie w atmosferze ochronnej.
Rys. 22. Spawanie w atmosferze ochronnej elektrodą topliwą: 1 – elementy łączone, 2 – dysza, 3 – elektroda
wolframowa, 4 – stopiwo [2]
Wykonywanie spoin
Przygotowanie materiału do spawania uzależnia się od rodzaju i grubości materiału. Przy
spawaniu blach o grubości do 2 mm należy zagiąć krawędzie blachy na wysokość trzech
grubości blachy. Podczas spawania elementów, których grubość waha się pomiędzy 2–4 mm
odsuwa się je od siebie na odległość równą pół grubości materiału. Spawanie metali
grubszych, między 4–12 mm, wymaga by krawędzie tych elementów ukosować jednostronnie
w kształcie litery V. Przy spawaniu elementów grubych, powyżej 12 mm, krawędzie
materiałów ukosuje się obustronnie, w kształcie litery X.
Przed spawaniem brzegi łączonych przedmiotów powinny być dokładnie oczyszczone
z wszelkich zanieczyszczeń zakłócających prawidłowy przebieg procesu i obniżających
jakość złącza takich jak: smary, farby, lakiery, żużel po cięciu termicznym. Stosuje się w tym
celu czyszczenie mechaniczne, chemiczne i fizyczne.
Każdy sposób spawania stali konstrukcyjnych i większości stali niskostopowych jest do
przyjęcia, zakładając prawidłowość wykonywania spawu i właściwy dobór materiału
dodatkowego (elektrody). Spawanie w atmosferze gazów obojętnych umożliwia otrzymanie
złącza o wysokiej jakości.
Spawania stali nierdzewnych nie powinno się wykonywać przy użyciu palnika
acetylenowego, gdyż grozi to wystąpieniem silnej korozji w czasie eksploatacji konstrukcji.
Występujące zagrożenie wiąże się z procesem nawęglania spoiny oraz wydzielania się w niej
węglików w procesie spawania.

28
Spoina powinna być równa i dobrze uformowana, bez wgłębień i szczelin. Musi być
także dokładnie oczyszczona z żużlu oraz rozbryzgów metalu. Przy łączeniu blach
i kształtowników różnej grubości, fragment elementu o większej grubości powinien być
umieszczony od strony stykającej się ze środowiskiem o mniejszej agresywności korozyjnej,
a węższa część spoiny zwrócona w kierunku czynnika wywołującego korozję.
Kontrola spoin
Po wykonaniu spawu należy skontrolować spoinę pod względem jej wytrzymałości.
Najprostszym sposobem sprawdzenia są oględziny zewnętrzne. Obserwujemy spoinę
i sprawdzamy czy nie widać odkształceń konstrukcji, niewłaściwych kształtów, nierówności
lica spoin, podtopienia materiału rodzimego, braku przetopu, pęknięcia. Następnie należy
wykonać pomiary spoin w celu stwierdzenia, czy ich kształt i wymiary są zgodne
z dokumentacją wykonawczą oraz czy nie zawierają wad. Jeżeli istnieje taka potrzeba można
wykonać kontrolę radiologiczną. Polega ona na wykonaniu radiogramów spoin za pomocą
promieni X lub gamma, na ich podstawie sporządza się opis i ocenę wad. Inną metodą jest
kontrola ultradźwiękowa, polegająca na wykorzystaniu fal ultradźwiękowych. Za pomocą
sondy, stosując odpowiedni płyn tworzący sprzężenie akustyczne, bada się spoinę.
Niejednorodności materiału, jak pęknięcia pęcherze czy żużle odbijają część wiązki fal
zmniejszając ich energie, osłabiona fala dochodzi do odbiornika gdzie jest rejestrowana. Na
podstawie pomiaru ubytku energii, można ustalić szacunkową wielkość, rodzaj i położenie
wady.
Rys. 23. Najczęściej spotykane wady spoin: 1 – brak przetopu grani, 2 – zlepienie (brak wtopieni spoiwa
w metal rodzimy), 3 – nawis, wynikający z nieprzetopienia krawędzi metalu, 4 – wyciek stopiwa po
stronie grani, 5 – podtopienie metalu rodzimego w formie karbów, 6 – kratery na powierzchni spoiny,
7 – pęcherze gazowe, 8 – pory jako włoskowate puste miejsca, 9 – wtrącenia, gniazda zażużleń,
10 – rysy, włoskowate pęknięcia wewnątrz spoiny, 11 – pęknięcia poprzeczne i podłużne w spoinie
i metali [2]
Połączenia lutowane
Połączenie lutowane jest połączeniem, w którym metalowe elementy łączone są przy
użyciu podwyższonej temperatury oraz spoiwa mającego temperaturę topnienia znacznie
niższą niż spajane metale. Lutowanie jest jednym z najstarszych sposobów łączenia metali.
Jest jedną z nielicznych metod umożliwiających łączenie ze sobą różnych metali i stopów
o różnych własnościach. Połączenia lutowane dobrze przewodzą prąd i dlatego są stosowane
zamiast spawania w przypadkach, gdy spoiny nie muszą przenosić dużych obciążeń, ale
powinny zapewnić dobre przewodzenie prądu.
Rozróżniamy, ze względu na zastosowane luty: lutowanie miękkie i twarde. Lutowanie
miękkie stosuje się do łączenia części o niedużych naprężeniach w złączu i niewysokiej
temperaturze pracy, jak również do uszczelniania połączeń zawalcowanych i innych
(np. cienkościennych zbiorników, pojemników, rynien, rurociągów). Luty miękkie są
wykonywane w postaci prętów, drutu, płytek, proszków, a najczęściej pałeczek. Stosowane są

29
spoiwa ołowiowo-cynowe niektóre z nich zawierają ponadto drobne domieszki antymonu,
srebra i miedzi, a prawie wszystkie zanieczyszczenia w postaci śladowej zawartości żelaza,
bizmutu, arsenu, aluminium, cynku i kadmu
Przebieg lutowania miękkiego jest następujący: po nagrzaniu lutownicy szybko zanurza
się koniec grota na chwilkę w paście lutowniczej i przykłada do lutu, który roztapia się
i przylepia do ostrza lutownicy. Następnie grot lutownicy przykłada się do miejsca
lutowanego i pociąga ostrzem wzdłuż szwu. Lutując większe połączenia należy lut trzymać
lewą ręką nad spoiną. Lutownica trzymana prawą ręką rozgrzewa materiał łączony
i jednocześnie topi lut. Roztopiony lut ścieka i łączy powierzchnie, zastygając między nimi.
Gdy zachodzi potrzeba, to lutownicę kilkakrotnie przesuwa się wzdłuż szczeliny łączącej.
W czasie lutowania należy tak prowadzić lutownicę, żeby lut nie rozpływał się po wierzchu,
lecz spływał w głąb szwu. Po zalutowaniu usuwa się nadmiar lutu za pomocą skrobaka lub
pilnika i przemywa się szew letnią wodą.
Lutowanie twarde. Stosuje się w nim spoiwa o temperaturze topliwości w granicach
600–1080°C. Stosuje się przy znacznych naprężeniach w złączu i wysokiej temperaturze
pracy (ponad 150°C). Jest używane do połączeń ślusarskich, w budowie ram rowerowych,
w kołnierzach połączeń rurociągów, do łączenia części mechanizmów precyzyjnych,
w produkcji narzędzi skrawających. Jako czynnik odtleniający podczas lutowania ma
zastosowanie boraks. Lutami twardymi są miedź lub stopy miedzi, stopy srebra z miedzią,
cynkiem i in. oraz prawie czysty nikiel z dodatkiem manganu.
Lutowanie twarde odbywa się następująco: powierzchnie łączone dokładnie czyści się
i dopasowuje do siebie. Następnie smaruje się je pędzlem zanurzonym w roztworze boraksu
i kładzie się między te powierzchnie blaszkę lutu, a potem wiąże się obie części drutem. Po
posypaniu boraksem związanych części nagrzewa się je w ognisku kowalskim, palnikiem
gazowym lub lampą lutowniczą tak długo, aż lut się roztopi i zwiąże części łączone. Do
podgrzewania można używać także palnika acetylenowego, lecz trzeba bardzo uważać, aby
nie przegrzać spoiny. W niektórych przypadkach lut umieszcza się nie między
powierzchniami łączonymi, lecz na zewnątrz wzdłuż szwu. Wiązanie drutem łączonych
elementów nie zawsze jest konieczne, zwłaszcza podczas nagrzewania palnikiem. Łączone
elementy można zamocować w imadle, położyć na stalowej płycie lub stole spawalniczym,
ale trzeba wtedy bardzo uważać, aby łączone elementy i lut nie zmieniły swojego położenia
podczas lutowania. Po wykonaniu lutowania wyjmuje się połączone części i zostawia je do
powolnego ostygnięcia, a następnie przemywa szew wodą zakwaszoną i usuwa nadmiar lutu
pilnikiem.
Połączenie lutowane należy poddać sprawdzeniu zwracając uwagę na równomierne
rozłożenie lutu i estetyczne wykonanie spoiny. Następnie należy sprawdzić połączenie na
szczelność. Wstępnego sprawdzenia szczelności dokonuje się próbą wodną obserwując, czy
nie ma przecieku przez spoinę. Dokładne sprawdzenie szczelności spoiny wykonuje się
w następujący sposób: jedną stronę spoiny pokrywa się warstwą kredy, a na drugą stronę
wlewa się niewielką ilość nafty obserwując, czy na warstwie kredy nie pojawiają się tłuste
plamy.
Połączenia klejone
Połączenia klejone to połączenia wykorzystujące właściwości klejów do silnego
przyciągania międzycząsteczkowego. Łączenie metali za pomocą klejenia jest coraz częściej
stosowane ze względu na dużą wytrzymałość połączenia, brak naprężeń w złączu oraz niskie
koszty tej technologii łączenia. Zaletami połączeń klejonych są ponadto zdolność tłumienia
drgań, możliwość wykonania połączenia bez stosowania obrabiarek, drogich narzędzi
i materiałów oraz brak zjawisk elektrochemicznych, występujących zwykle podczas łączenia
metali innymi metodami. Wadą połączeń klejonych jest ich stosunkowo mała odporność na

30
wzrost temperatury otoczenia (maleje wówczas wytrzymałość połączenia). Niektóre kleje są
mało odporne na działanie wody, mimo że są jednocześnie odporne na działanie benzyny
i olejów. Można jednak połączenie uodpornić na działanie wody przez pomalowanie złącza.
Metodą klejenia łączyć można ze sobą nie tylko metale i stopy, ale także metale z nie
metalami, metale z tworzywami sztucznymi, szkłem, porcelaną, tkaninami i innymi
materiałami. Istota klejenia polega na takim doborze substancji, która złączy uprzednio
przygotowane powierzchnie, z jak największą wytrzymałością.
Rys. 24. Reprezentacja klejenia na rysunku [3]
Proces klejenia składa się z:
– przygotowania powierzchni styku do klejenia,
– przygotowanie masy klejącej,
– klejenie,
– oczyszczanie sklein.
Przed przystąpieniem do procesu klejenia należy zapoznać się z instrukcją klejenia
umieszczoną na opakowaniu. Znajdują się na niej najważniejsze informacje na temat kleju jak
i jego zastosowania. Należy bezwzględnie przestrzegać zawartych na opakowaniu poleceń
dotyczących ochrony osobistej podczas klejenia oraz ochrony środowiska. Pojemniki
z klejem, można przechowywać i używać tylko w warunkach opisanych na opakowaniu.
Puste i niepotrzebne pojemniki należy przekazać do utylizacji zgodnie z instrukcją.
Przygotowanie powierzchni do klejenia polega na odtłuszczeniu powierzchni a następnie
nadaniu jej odpowiedniej dla klejenia faktury. Można to uzyskać za pomocą piaskowania lub
użycia związków chemicznych, tzw. aktywatorów powierzchni, przygotowujących
powierzchnię przed klejeniem.
Przygotowanie masy klejącej jest zależne od rodzaju użytego kleju. Dla każdej odmiany
kleju producent określa sposób i warunki przygotowania masy klejącej, tak aby uzyskać jak
największą wytrzymałość połączenia.
Nakładać klej można za pomocą pędzla, natryskowo lub poprzez zanurzenie. Należy brać
pod uwagę, że ważnym czynnikiem jest grubość nałożonej warstwy kleju. Nie może ona być
zbyt cienka, ponieważ nie zapewni odpowiedniej wytrzymałości, jak i za gruba, ponieważ klej
będzie wyciekał i może uszkodzić elementy znajdujące się wokół sklein. Optymalna grubość
warstwy kleju to około 0,6mm.
Po nałożeniu warstwy substancji klejącej należy ją podsuszyć celem usunięcia nadmiaru
rozpuszczalnika lub zagęszczenia masy klejowej zawierającej utwardzacz. Czas podsuszania
zależy od rodzaju kleju i jest podawana przez producenta.
Po podsuszeniu dociska się łączone elementy, aby uniemożliwić ich przemieszczanie się.
Od tego momentu rozpoczyna się właściwy proces klejenia. Do prawidłowego sklejenia się
łączonych elementów należy stworzyć odpowiednie warunki takie jak temperatura i ciśnienie
oraz ustalić czas niezbędny do uzyskania trwałego połączenia. Kleje, z których nie wydzielają
warstwa kleju

31
się produkty uboczne oraz nie występuje skurcz nie wymagają stosowania ciśnień. Niektóre
kleje wymagają natomiast podnoszenia temperatury podczas procesu klejenia.
Oczyszczanie sklein to usunięcie nadmiaru kleju wyciekającego poza skleinę. Należy go
usunąć przed zastygnięciem kleju za pomocą wilgotnej szmatki, ponieważ usuwanie
stwardniałego kleju metodami mechanicznymi jest kłopotliwe. Jeżeli jest taka możliwość
należy użyć zmiękczacza do kleju produkowanego przez jego producenta. Ze względu na
trudności usuwania nadmiaru kleju, należy nakładać go oszczędnie, lecz tak by nie
pozostawić miejsc niesklejonych.
1. Jakimi właściwościami charakteryzują się połączenia nierozłączne?
2. Jakimi metodami można łączyć elementy metalowe ze sobą?
3. W jaki sposób można połączyć elementy z tworzyw sztucznych ze sobą?
4. Jakie są metody zgrzewania metali?
5. Czym charakteryzują się poszczególne metody spawania metali?
6. Z jakich faz składa się proces klejenia?
7. Czym różni się lutowanie miękkie od lutowania twardego?
8. Jakie są niezbędne urządzenia, narzędzia, materiały by zespawać w osłonie gazów
ochronnych ze sobą dwa elementy?
9. Jakie wady mogą powstawać podczas spawania metali?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wykonaj plan, według którego można będzie wykonać z blachy o grubości 0,5 mm
pudełko prostopadłościenne o wymiarach 160 × 60 × 40 mm. Pudełko to jest otwarte (bez
pokrywki). Dobierz właściwą metodę łączenia boków pudełka. Dobierz wielkość zakładek A
do metody łączenia boków.
140
4040
240
4040
A

32
1) wypisać wszystkie czynności, jakie należy wykonać,
2) określić kolejność wykonywania tych czynności,
3) stworzyć listę maszyn, urządzeń, narzędzi oraz środki ochronne niezbędne do wykonania
ćwiczenia.
– przyrządy pomiarowe (przymiar, suwmiarka),
– przybory do pisania.
Ćwiczenie 2
Wykonaj pudełko z blachy o grubości 0,5 mm według dokumentacji opracowanej
w ćwiczeniu 1 punku 4.2.3. poradnika ucznia. Sprawdź poprawność wykonania planu
w ćwiczeniu 1.
1) wybrać oraz przygotować maszyny, urządzenia i narzędzia,
2) wytrasować linie ciecia i gięcia,
3) wyciąć odpowiedni kształt blachy,
4) wykonać w odpowiedniej kolejności gięcia,
5) oczyścić i stępić ostre krawędzie,
6) zgodnie z wybraną metodą wykonać połączenia boków.
7) sprawdzić jakość połączenia,
8) spiłować ewentualne naddatki i nierówności połączenia.
– przyrządy pomiarowe (przymiar, suwmiarka),
– blacha,
– przyrządy traserskie (rysik traserski, punktak, młotek 300 g),
– nożyce gilotynowe,
– nożyce do blachy,
– komplet pilników,
– spawarka lub zgrzewarka (w zależności od wybranej technologii wraz z materiałami
eksploatacyjnymi i środkami ochrony osobistej).
Ćwiczenie 3
Połącz trwale metalowy płaskownik o grubości 2 mm z maskującą okładziną drewnianą,
o grubości do ok. 8 mm. Dobierz odpowiednią do tego metodę.
1) dokonać analizy jaka metoda jest możliwa do zastosowania,
2) dobrać odpowiednie materiały, narzędzia, maszyny i urządzenia,
3) wytrasować otwory w płaskowniku o okładzinie drewnianej,
4) dobrać średnicę wierteł do zastosowanych nitów,

33
5) znitować łączone elementy,
6) sprawdzić estetykę wykonanego połączenia, w razie potrzeby dokonać niezbędnej
korekty.
− wiertarka stołowa z imadłem maszynowy,
− komplet wierteł,
− komplet do wykonywania połączeń nitowych,
− komplet narzędzi do trasowania,
− komplet przyrządów do mierzenia.
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wykonać połączenia nitowane?  
2) wykonać połączenia spawane?  
3) wykonać połączenia zgrzewane?  
4) wykonać połączenia klejone?  
5) scharakteryzować poszczególne rodzaje połączeń?  

34
4.3. Połączenia rozłączne
Połączenia wciskowe
Połączenia wciskowe uzyskujemy poprzez wciskanie części o większym wymiarze
zewnętrznym (dw) do części obejmującej o mniejszym wymiarze wewnętrznym (Do).
Możliwe jest także wciskanie części o mniejszym wymiarze wewnętrznym na część
o większym wymiarze zewnętrznym. Po zamontowaniu obie części ulegają odkształceniu,
wywierają na siebie nacisk, który warunkuje powstanie siły tarcia, utrzymującej elementy
w położeniu. Dzięki temu ten rodzaj połączenia może przenosić obciążenia wzdłużne
i momenty skręcające a także ich kombinacje.
Rys. 25. Połączenie wciskowe wałka z kołnierzem o wywiniętej piaście [4]
Ze względu na technologię wyróżniamy połączenia wtłaczane i skurczowe, a także
połączenia kombinowane, gdzie jeden element jest rozgrzewany a drugi oziębiany. Połączenia
skurczowe to rodzaj połączenia nierozłącznego. Oba elementy łączone są rozgrzewane w celu
zwiększenia ich rozmiarów, następnie są wciskane i stygnąc kurczą się. Często rozgrzewa się
oprawę w połączeniach wtłaczanych by móc zastosować prasę o mniejszym docisku.
W przypadku połączeń wciskowych przeznaczonych do montażu stosuje się smary (np. smar
grafitowy). Przy połączeniach o bardzo dużym wcisku, stosowane są kanały smarownicze,
dzięki którym możliwe jest rozprowadzenie smaru po całym złączu.
Rys. 26. Wtłaczanie tulei na wałek, zaznaczony wcisk rzeczywisty [5]

35
Zalety połączeń wciskowych to przede wszystkim dokładna współosiowość, brak
elementów dodatkowych, prostota i mały koszt wykonania oraz duża obciążalność złącza.
Natomiast wadami takich połączeń jest znaczne obciążenie montażowe, trudność uzyskania
rządanego wcisku i konieczność stosowania dodatkowych zabezpieczeń.
Połączenia kołkowe
Połączenia kołkowe, połączenia realizowane przy pomocy elementów konstrukcyjnych
o kształcie walca lub stożka nazywanych kołkami. Stosuje się je do przenoszenia sił z jednego
elementu na drugi oraz w celu dokładnego ustawienia położenia elementów względem siebie.
Wyróżniamy:
– kołki złączne,
– kołki łączne,
– kołki ustalające,
– kołki prowadzące.
Kołki złączne to kołki do łączenia części mechanicznych. Kołki łączne to kołki
w połączeniach przenoszących siły. Kołki ustalające to kołki przeznaczone do ustalania
wzajemnego położenia części mechanicznych. Kołki prowadzące pełnią rolę elementów
prowadzących w parach kinematycznych. W niektórych przypadkach kołki ustalające są
również kołkami łącznymi, jeżeli podczas pracy przenoszą siły potrzebne do działania
urządzenia. Materiałem do wyrobu kołków jest stal 45 lub 55. Wymiary i kształty kołków
określa norma PN-66/M-85021.
Rys. 27. Połączenie kołek łączny [6] Rys. 28. Zastosowanie kołków do ustalania części [7]
Rys. 29. Zastosowanie kołka do prowadzenia części w przypadku ich ruchu względnego [8]
Stosowane kołki, można zależnie od kształtu podzielić na kołki walcowe, kołki stożkowe,
kołki z karbami, kołki sprężyste, kołki z gwintem oraz kołki tłoczone.
Zaletą połączeń kołkowych jest prostota i mały koszt wykonania. Wadą jest to, że
zastosowanie połączeń kołkowych do przenoszenia sił jest ograniczone ze względów
wytrzymałościowych. Otwory wywiercone w obu łączonych częściach osłabiają je, a kołek ze
względu na ograniczone wymiary, nie jest w stanie przenieść większych sił.
Połączenia sworzniowe
Połączenie sworzniowe to połączenie ruchome. Elementem łączącym w tym połączeniu
jest sworzeń, w kształcie krótkiego wałka. Całe połączenie sworzniowe składa się ze
sworznia (1), ucha (2) i widełek (3).

36
Rys. 30. Połączenia sworzniowe różnego typu [6]
Sworzeń często zabezpiecza się przed wypadnięciem podkładkami z zawleczkami,
pierścieniami Seegera czy pierścieniem z kółkiem. Wyróżniamy trzy podstawowe typy
połączeń sworzniowych :
– sworznie spoczynkowe,
– sworznie pływające,
– sworznie ruchowe.
Sworznie spoczynkowe to ciasno pasowane sworznie. W tym połączeniu nie jest
możliwy ruch połączenia. Sworznie pływające to połączenie ze sworzniem luźno pasowanym,
z luzami w uchu i w widełkach. Sworznie ruchowe to sworznie pasowane ciasno, lecz
z możliwością ruchu. Przykładem połączenia sworzniowego jest połączenie tłoka silnika
z korbowodem.
Połączenia wpustowe
Połączenia wpustowe służą do osadzenia na wale różnych części maszyn (kół zębatych,
pasowych). Na wale i w otworze części osadzonej są wykonane odpowiednie rowki, w które
jest wprowadzony wpust. Połączenie wpustowe nie zabezpiecza elementu przed
przesuwaniem się wzdłuż wału. Należy stosować dodatkowe zabezpieczenia. Gdy nie
występują siły osiowe (w większości przypadków), wystarczy zabezpieczenie pierścieniem
oporowym, w przeciwnym razie stosuje się inne rozwiązania (np. nakrętkę lub tuleję
dystansową). Kształty i wymiary wpustów są znormalizowane. Wymiary wpustów
pryzmatycznych określa norma PN-70/M-85005, natomiast wpustów czółenkowych norma
PN-70/M-85008
Rys. 31. Wpust pryzmatyczny [6]
Wyróżniamy następujące rodzaje wpustów:
– pryzmatyczne,
– czółenkowe,
– czopkowe.

37
Wpusty pryzmatyczne mogą być zaokrąglone lub ścięte, w tym: pełne jedno- lub
dwuotworowe oraz wyciskowe. Najczęściej stosuje się wpusty pełne, przy czym wpusty
zaokrąglone stosuje się przeważnie przy nie przelotowych rowkach w wale, natomiast wpusty
ścięte przy rowkach przelotowych. Wpusty jedno – i dwuotworowe są przykręcane do wału.
Rys. 32. Wpust czółenkowy [6]
Wpusty czółenkowe stosuje się, gdy średnica czopa wału jest mniejsza niż 58 mm. Są
one łatwe do wykonania (cięte z krążków) i montażu. Ze względu na dość znaczne osłabienie
wału są stosowane głównie do połączeń obciążonych niewielkimi momentami skręcającymi.
Wpusty czopkowe są stosowane w połączeniach ruchowych zamiast długich wpustów
pryzmatycznych dwuotworowych. W praktyce spotyka się je dość rzadko.
Podczas pracy połączeń wpustowych występują naciski na boczne powierzchnie
wpustów, dlatego dla uniknięcia niepożądanych luzów osadza się je ciasno. W połączeniach
ruchowych należy zapewnić swobodne przesuwanie kół wzdłuż wału, dlatego pasowanie
ciasne stosuje się tylko do osadzenia wpustu w czopie wału, natomiast rowek w piaście koła
wykonuje się w tolerancji D10, otrzymując pasowanie luźne D10/h9. Dla ułatwienia montażu
połączeń wpustowych suma wysokości obu rowków powinna być większa od wysokości
wpustu o 0,2–0,4 mm
Połączenia wielowypustowe są to połączenia bezpośrednie. Na czopie wału są wykonane
występy, współpracujące z odpowiednimi rowkami w piaście. Wyróżniamy podstawowe
rodzaje znormalizowanych połączeń wielowypustowych takie jak: ogólnego
przeznaczenia(lekkie, średnie, do obrabiarek, zębate, wielokartowe). Połączenia
wielowypustowe umożliwiają uzyskanie dokładnego osiowania, zmniejszenie nacisków
jednostkowych (lub stosowanie większych obciążeń) w porównaniu z połączeniami
wpustowymi oraz zmniejszenie oporów tarcia przy przesuwaniu elementów w połączeniach
ruchowych.
Połączenia o wypustach prostokątnych. W ogólnej budowie maszyn są stosowane
połączenia wielowypustowe równolegle. W zależności od rodzaju połączenia (spoczynkowe
lub ruchowe) i wartości obciążenia stosuje się połączenia serii lekkiej lub średniej. W obu
seriach liczba wypustów wynosi 6, 8 lub 10, zależnie od wewnętrznej średnicy. Przy bardzo
ciężkich obciążeniach o zmiennym kierunku i dużej częstotliwości zmian jest stosowana seria
ciężka o 10, 16 lub 20 wpustach. W obrabiarkach stosuje się połączenia wielowypustowe
równoległe, w których liczba wypustów wynosi 4 lub 6.
Połączenia zębate. Połączenia zębate ewolwentowe są coraz częściej stosowane,
zwłaszcza w produkcji seryjnej. Cechują się one znacznie większą wytrzymałością od
połączeń wypustowych prostokątnych.
Połączenia wielokartowe mają kilkadziesiąt drobnych wypustów trójkątnych, zatem tylko
nie znacznie osłabiają wytrzymałość czopa. Połączenia te umożliwiają regulację położenia
piasty względem czopa wału o mały kąt.

38
Połączenia gwintowane
Połączenia gwintowe są to połączenia kształtowe. Oznacza to, że siły w tych
połączeniach, przenoszone są przez odpowiednio ukształtowane powierzchnie (powierzchnie
gwintowane w śrubie i nakrętce). Występujące w połączeniu siły tarcia odgrywają rolę
uboczną, głównie jako dodatkowe zabezpieczenie przed rozkręcaniem się połączenia.
Styk śruby i nakrętki następuje na powierzchniach gwintowych. Są to śrubowe występy
i rowki posiadające zbliżone kształtem i wymiarami występy i rowki. Aby połączenie śruby
i nakrętki było możliwe, muszą one posiadać jednakowy skok oraz skręt (prawy lub lewy).
W połączeniach gwintowych wyróżniamy dwa rodzaje połączeń. Połączenia
bezpośrednie, gdzie dwa elementy są skręcane ze sobą za pomocą wykonanych w nich
gwintów wewnętrznych i zewnętrznych. Połączenia pośrednie wykorzystują śruby, nakrętki
czy wkręty do skręcenia elementów łączonych.
Rys. 33. Połączenie bezpośrednie [11] Rys. 34. Połączenie pośrednie [11]
Zależnie od zarysu gwintu w przekroju wzdłużnym przechodzącym przez jego oś,
rozróżnia się zasadnicze rodzaje gwintów:
– trójkątne,
– rurowe stożkowe,
– trapezowe,
– okrągłe,
– prostokątne.
Rys. 35. Gwint trójkątny [7]
Gwinty trójkątne są najczęściej stosowane (rys. 35). Ich zaletami są duża wytrzymałość,
łatwe wykonanie. Posiadają największą wytrzymałość oraz są bardzo odporne na samoczynne
luzowanie. Z powodu niskiej sprawności nie są stosowane w połączeniach ruchowych. Można
wyróżnić gwinty wewnętrzne i zewnętrzne (śruby i nakrętki) oraz gwinty walcowe (nacięte na
powierzchni walca) i stożkowe (nacięte na powierzchni stożka).

39
Gwinty rurowe stożkowe (rys. 36) nie mają luzu na złączu. Nie wymagają żadnego
uszczelnienia. Dlatego stosowane są przy transporcie czynnika pod wyższym ciśnieniem.
Rys. 36. Gwint rurowy [7]
Gwinty trapezowe to grupa gwintów ruchowych, napędowych. Pozwalają one na
przemieszczanie się nakrętki po śrubie. Posiadają, mały współczynnik tarcia. Gwinty
trapezowe stosowane są w połączeniach ruchowych, na przykład podnośniki, prasy.
Charakteryzują się dość znaczną sprawnością. Rozróżnia się gwinty trapezowe symetryczne
i niesymetryczne. Gwint trapezowy symetryczny jest używany w mechanizmach bardzo silnie
obciążonych w cyklu przerywanym czy przy małej prędkości obrotowej. Stosowane są przy
obciążeniach działających w obu kierunkach. Gwinty trapezowe niesymetryczne
charakteryzują się wysoką wytrzymałością przy obciążeniach zmiennych. Obciążenia mogą
przenosić tylko w jednym kierunku (od strony powierzchni o kącie nachylenia 3°).
Zaokrąglenie dna gwintu daje rozładowanie naprężeń, przez co można go stosować
w połączeniach obciążonych jednokierunkowo. Na przykład w prasach i hakach dźwigów.
Gwinty okrągłe mogą przenosić obukierunkowe, bardzo duże obciążenia jak i obciążenia
udarowe. Mogą być stosowane w dużym zanieczyszczeniu miejsca zamocowania. Gwinty
okrągłe mogą być często rozłączane. Stosowane są w złączach wagonowych, czy hakach
dźwigów.
Gwinty prostokątne to najstarszy rodzaj gwintów. Są najlepszymi gwintami ruchowymi.
Mają największą sprawność, ale też najmniejszą wytrzymałość. Cała siła wchodząca do
gwintu jest wykorzystywana na jego pracę. Podstawową wadą gwintu prostokątnego jest mała
wytrzymałość przy podstawie. Jest trudny i kosztowny wykonaniu. Gwinty tego typu nie są
znormalizowane. Nie zalecie się jego stosowania.
Wielkościami geometrycznymi zaznaczonymi na rysunkach, za pomocą, których opisuje
się gwint są:
– d – średnica gwintu śruby,
– D – średnica dna wrębów nakrętki,
– d1 – średnica rdzenia śruby,
– D1 – średnica otworu nakrętki,
– d2 – średnica podziałowa śruby,
– D2 – średnica podziałowa nakrętki (D2 =d2),
– P – podziałka (skok) gwintu.

40
Tabela 2. Oznaczenia skrótowe gwintów [opracowanie własne]
Lp. Nazwa gwintu Wymiary
Skrót
literowy
Oznaczenie gwintu
1. Metryczny zwykły Średnica zewnętrzna śruby
w [mm], np. d=12 mm
M M12
2. Metryczny drobnozwojny
(drobnozwojowy)
Średnica zewnętrzna śruby
i skok gwintu w [mm]
M M12x1
3. Calowy (Whitwortha) Średnica zewnętrzna śruby
w calach ["]
– ¾”
4. Calowy drobnozwojny Średnica zewnętrzna śruby
i skok gwintu ["]
W W7/8"x1/16"
5. Rurowy calowy zewnętrzny
(walcowy) – szczelność
uzyskiwana poza gwintem
(dodatkowa uszczelka ściśniętą)
Średnica wewnętrzna rury
w calach (a właściwie nazwa
rury, bo śr. wewnętrzna
zależy od grubości ścianki
rury)
G G 3/4
6. Rurowy zewnętrzny (stożkowy)
szczelność uzyskiwana na
gwincie
Oznaczenie rury
(przybliżeniu średnica
wewnętrzna w calach)
R R2
7. Rurowy calowy walcowy
wewnętrzny ze szczelnością
uzyskiwaną na gwincie
j.w.
Rp Rp2"
8. Rurowy calowy wewnętrzny
(stożkowy) ze szczelnością
uzyskiwaną na gwincie
j.w.
Rc
9. Rurowy Briggs`a Średnica wewnętrzna rury
w calach (jej nazwa =
średnicy nominalnej)
St.B St.B.3/4"
1. Jakie znasz rodzaje połączeń rozłącznych?
2. Gdzie znajdują zastosowania połączenia wielowpustowe?
3. Czym charakteryzują się połączenia śrubowe?
4. Jakie znasz rodzaje gwintów?
5. Jakie funkcje spełniają połączenia kołkowe?
6. Jakie narzędzia są niezbędne do wykonania połączenia kołkowego?
7. Jakie są typy łączeń śrubowych?
8. W jaki sposób zabezpiecza się połączenia śrubowe przed samoczynnym odkręcaniem?
9. W jaki sposób oznacza się gwinty?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dobrać, na podstawie pomiarów i literatury odpowiedni wpust pryzmatyczny do zadanego
połączenia koła zębatego i wałka. Wykonać rysunek wykonawczy rowka na wpust.
1) zmierzyć wymiary wałka i koła zębatego, określić miejsce połączenia,
2) sprawdzić w literaturze wymiary wpustów pryzmatycznych,
3) dobrać odpowiednią długość wpustu,
4) narysować rysunek wykonawczy połączenia.

41
– wałek i koło zębate do wykonania połączenia,
– suwmiarka,
– przybory do rysowania.
Ćwiczenie 2
Spośród zestawu 10 śrub i nakrętek o różnych typach gwintów, za pomocą grzebienia do
gwintów, suwmiarki i literatury, dobrać je w pary, zidentyfikować poszczególne typy
gwintów i podać ich symbole.
1) zmierzyć za pomocą grzebienia do gwintów śruby i nakrętki, dobrać je w pary,
2) zmierzyć średnicę śrub i otwory w nakrętkach za pomocą suwmiarki,
3) odszukać w poradniku typy gwintów,
4) zapisać poszczególne oznaczenia dla każdej pary.
– suwmiarka,
– grzebień do gwintów,
– zastaw 10 śrub i nakrętek o różnych rodzajach gwintów,
– literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.
Ćwiczenie 3
Wykonaj połączenie kątowników tak, aby powstała ramka.
1) opracować plan wykonania zadania,
2) przedstawić go nauczycielowi do sprawdzenia,
3) przygotować 4 komplety (kątownik z blachy i kształtownik),
4) wywiercić otwory Ø 3,2 mm jednocześnie przez złączone elementy,
5) rozłączyć zestawy,

42
6) powiercić w kątownikach otwory na średnicę Ø 4,5 mm,
7) wykonać gwinty M4 w kształtownikach,
8) skręcić 4 komplety kątowników,
9) połączyć komplety w ramkę (kolejność wykonania połączenia za pomocą wkręta
zachować taką, jak wcześniej).
– wiertarka stołowa,
– 5 kątowników o długości 150 mm,
– piłka do cięcia metali,
– komplet narzędzi traserskich,
– komplet narzędzi do montażu (klucze, wkrętaki, szczypce, przymiary, itp.),
– wiertła Ø 3,2 mm i Ø 4,5 mm,
– komplet gwintowników M4,
– komplet narzędzi ślusarskich,
– wkręty M4 z łbem walcowym, szt. 8.
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) scharakteryzować połączenie kołkowe?  
2) wykonać połączenie wciskowe?  
3) omówić rodzaje gwintów?  
4) dobrać typ wpustu do rodzaju połączenia?  
5) omówić połączenia sworzniowe?  
6) scharakteryzować połączenia wpustowe?  

43
4.4. Obróbka cieplna i plastyczna
Obróbka cieplna jest to zespół zabiegów cieplnych prowadzących do zmiany właściwości
stali poprzez zmiany struktury w stanie stałym w wyniku zmian temperatury.
Ze względu na czynniki wpływające na kształtowanie struktury oraz właściwości metali
i stopów można wyróżnić następujące rodzaje obróbki cieplnej:
– obróbkę cieplną zwykłą,
– obróbkę cieplno-chemiczną,
– obróbkę cieplno-mechaniczną (zwaną także obróbką cieplno-plastyczną),
– obróbkę cieplno-magnetyczną.
Obróbka cieplna zwykła jest to rodzaj obróbki cieplnej w wyniku, której uzyskuje się
zmiany własności metali i stopów będące głównie funkcją temperatury i czasu.
Obróbka cieplno-chemiczna stopów żelaza jest to zabieg dokonywany na stopach żelaza
z węglem takich jak stal, staliwo lub żeliwo, w którym pod wpływem ciepła i chemicznego
oddziaływania otoczenia modyfikuje się niektóre własności fizyczne i chemiczne tych stopów.
Obróbka cieplno-mechaniczna, to proces będący połączeniem obróbek: mechanicznej
i cieplnej stali lub metali nieżelaznych. Wyróżniamy dwa rodzaje obróbki cieplno-
mechanicznej: niskotemperaturową, która zwiększa wytrzymałość materiału, oraz
wysokotemperaturową, która zwiększa plastyczność.
Obróbka cieplno-magnetyczna to rodzaj obróbki cieplnej, głównie stopów magnetycznie
twardych. Jest ona przeprowadzana w polu magnetycznym. Dzięki temu poprawiają się
właściwości mechaniczne jak i magnetyczne stopu.
Każdy proces obróbki cieplnej składa się z operacji i zabiegów. Operacja obróbki
cieplnej jest to część procesu technologicznego (np. hartowanie, wyżarzanie) wykonywana
w sposób ciągły, przeważnie na jednym stanowisku roboczym, natomiast zabiegiem
nazywamy część operacji. Podstawowymi parametrami, które decydują o przemianach
zachodzących w metalu są: szybkość nagrzewania, temperatura wygrzewania, czas
nagrzewania, wygrzewania i chłodzenia oraz szybkość chłodzenia w zależności od
temperatury wygrzewania. Nagrzewanie i chłodzenie materiału może przebiegać w sposób
ciągły lub stopniowy. Podczas nagrzewania stopniowego rozróżnia się: podgrzewanie –
nagrzewanie do temperatury pośredniej i dogrzewanie – nagrzewanie do temperatury
wygrzewania. Podobnie podczas chłodzenia stopniowego wyróżniamy pojęcia: podchładzanie
– chłodzenie do temperatury pośredniej oraz wychładzanie – chłodzenie do temperatury
końcowej. Chłodzenie powolne (w piecu, spokojnym powietrzu) nazywamy studzeniem,
natomiast chłodzenie szybkie (w wodzie, oleju) nazywamy oziębianiem. Ochłodzenie
i wytrzymanie materiału w temperaturze poniżej 0°C nazywamy wymrażaniem.
Rys. 37. Schemat operacji obróbki cieplnej [12]

44
Obróbka cieplna ma za zadanie zmienić właściwości metalu poprzez zmianę struktury,
lecz bez zmiany kształtu. W zależności od parametrów obróbki cieplnej oraz zmian
zachodzących w strukturze pod wpływem obróbki cieplnej wyróżnia się następujące procesy:
wyżarzanie, hartowanie, odpuszczanie, przesycanie i starzenie.
Podstawowe procesy obróbki cieplnej zwykłej
Wyżarzanie jest operacją obróbki cieplnej polegającą na nagrzaniu stali do określonej
temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze i powolnym chłodzeniu w celu otrzymania
struktury bardziej zbliżonej do stanu równowagi. Rozróżnia się kilka rodzajów wyżarzania
stali, z których każdy ma na celu osiągnięcie określonych własności materiału, często bardzo
różniących się pomiędzy sobą.
Wyżarzanie ujednorodniające polega na nagrzaniu materiału do temperatury
1000-1200°C, długotrwałym wygrzaniu w tej temperaturze aż do wyrównania składu
chemicznego oraz powolnym chłodzeniu. Celem zabiegu jest zmniejszenie niejednorodności
składu chemicznego.
Wyżarzanie normalizujące polega na nagrzaniu do odpowiedniej temperatury dla
obrabianego materiału i następnie studzeniu w powietrzu. Celem operacji jest uzyskanie
jednorodnej struktury drobnoziarnistej, a przez to poprawa właściwości mechanicznych stali.
Jest stosowane do niestopowych stali konstrukcyjnych i staliwa.
Wyżarzanie zupełne polega na nagrzaniu stali, jak przy wyżarzaniu normalizującym
i powolnym studzeniu. Celem zabiegu jest zmniejszenie twardości, usunięcie naprężeń
własnych, poprawa ciągliwości stali. Procesowi temu poddaje się zwykle stale stopowe, dla
których szybkość chłodzenia w spokojnym powietrzu podczas normalizowania jest za duża
i może prowadzić do zahartowania stali.
Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali zahartowanej do odpowiedniej dla danego
materiału temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze i chłodzeniu do temperatury pokojowej.
W zależności od temperatury, w której prowadzony jest proces, rozróżnia się odpuszczanie:
– niskie 100–250°C,
– średnie 250–500°C,
– wysokie 500°C.
Odpuszczanie niskie stosowane jest głównie do stali narzędziowych, łożyskowych oraz
hartowanych powierzchniowo. Celem odpuszczania niskiego jest zmniejszenie naprężeń
hartowniczych, skłonności do kruchego pękania oraz zachowanie dużej twardości
i odporności na ścieranie.
Odpuszczanie średnie jest stosowane w celu nadania obrabianym elementom wysokiej
granicy sprężystości przy zachowanej dużej wytrzymałości i równoczesnym polepszeniu ich
właściwości plastycznych. Twardość struktury nieznacznie się zmniejsza. Odpuszczanie
średnie jest stosowane głównie do stali sprężynowych oraz konstrukcyjnych.
Odpuszczanie wysokie stosowane jest głównie do stali konstrukcyjnych w celu
otrzymania najbardziej korzystnych właściwości wytrzymałościowych i plastycznych, tj.
dużej udarności i wydłużenia. Połączenie hartowania z odpuszczaniem niskim nazywamy
utwardzaniem cieplnym, natomiast połączenie hartowania z odpuszczaniem wysokim lub
średnim nazywamy ulepszaniem cieplnym.
Hartowanie polega na nagrzaniu stali do wysokiej temperatury, krótkim wygrzaniu w tej
temperaturze i oziębieniu ze znaczną prędkością. Podczas hartowania stali stopowej
nagrzewamy ją do temperatury około 1100–1200°C W zależności od sposobu chłodzenia
wyróżnia się hartowanie zwykłe, stopniowe oraz z przemianą izotermiczną.
Hartowanie zwykłe polega na ciągłym obniżaniu temperatury obrabianego elementu
z prędkością większą od krytycznej w ośrodku o temperaturze niższej od temperatury

45
początku przemiany martenzytycznej. Dobór ośrodka chłodzącego uzależniony jest od
hartowanego materiału oraz rodzaju struktury, którą chcemy uzyskać po zakończeniu procesu.
Stale węglowe chłodzimy najczęściej w wodzie lub roztworach soli, natomiast stale
stopowe w oleju lub powietrzu.
Hartowanie stopniowe polega na chłodzeniu obrabianego elementu w kąpieli
o temperaturze wyższej od temperatury początku przemiany martenzytycznej, wytrzymaniu
w tej temperaturze przez okres konieczny do wyrównania temperatury na powierzchni
w rdzeniu przedmiotu, lecz nie dłużej niż czas trwałości austenitu w tej temperaturze
i powolnym chłodzeniu do temperatury otoczenia. Dzięki wyrównaniu temperatury na
powierzchni i w rdzeniu materiału oraz powolnemu chłodzeniu po wytrzymaniu
izotermicznym w przekroju elementu zanikają naprężenia termiczne oraz zmniejsza się
skłonność do pękania i paczenia elementów. Jako kąpieli hartowniczych używa się
najczęściej stopionych soli azotanów i azotynów sodu oraz soli potasu, które zapewniają
szybki odbiór ciepła od ochładzanych elementów.
Hartowanie izotermiczne przebiega podobnie jak hartowanie stopniowe, tzn. stal
ochładza się w kąpieli o temperaturze wyższej od Ms, zwykle w zakresie 250–400°C,
wytrzymuje w tej temperaturze do czasu zakończenia przemiany bainitycznej i chłodzi
w powietrzu. Uzyskana struktura bainityczna posiada dużą twardość (40–50 HRC), a zarazem
większą ciągliwość i udarność niż struktura martenzytyczna.
Przesycanie polega na nagrzaniu stopu do temperatury powyżej granicznej
rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu
w celu zatrzymania rozpuszczonego składnika w roztworze stałym. W wyniku przesycania
poprawiają się właściwości plastyczne natomiast zmniejsza się wytrzymałość i twardość.
Starzenie polega na nagrzaniu stopu uprzednio przesyconego do temperatury poniżej
granicznej rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i powolnym
chłodzeniu. Podczas procesu z roztworu przesyconego wydziela się składnik znajdujący się
w nadmiarze. Jeżeli proces starzenia zachodzi w temperaturze pokojowej to nosi nazwę
starzenia samorzutnego lub naturalnego. Starzenie powoduje poprawę właściwości
wytrzymałościowych i twardości oraz pogorszenie plastyczności.
Połączone procesy przesycania i starzenia określa się wspólną nazwą utwardzanie
wydzieleniowe. Utwardzaniu wydzieleniowemu poddawane są stopy charakteryzujące się
zmienną rozpuszczalnością jednego ze składników w stanie stałym i ma zastosowanie do
umacniania metali nieżelaznych oraz stopowych stali austenitycznych i ferrytycznych.
Obróbkę cieplno-chemiczną, podobnie jak omówione już hartowanie, stosuje się w celu
uzyskania wysokiej twardości warstwy powierzchniowe przedmiotu, przy zachowaniu
ciągliwego rdzenia. Zapewnia to dużą odporność na ścieranie i wysoką wytrzymałość na
obciążenia dynamiczne, a w niektórych przepadkach zabezpiecza stal przed korozją.
W stosunku do hartowania powierzchniowego obróbka cieplno-chemiczną jest procesem
mniej wydajnym, ale za to zapewnia większe różnice między własnościami rdzenia i warstwy
powierzchniowej, gdyż są one wynikiem nie tylko różnic struktury, ale także składu
chemicznego. Dodatkową jej zaletą jest możliwość stosowania do dowolnych przedmiotów,
niezależnie od ich kształtu.
Podstawowe procesy obróbki cieplno-chemicznej
Aluminiowanie nazywane także kaloryzowaniem czy naglinowywaniem jest to rodzaj
procesu polegający na nasycaniu przypowierzchniowej warstwy przedmiotu aluminium.
Istnieją trzy podstawowe sposoby kaloryzowania, które w zależności od ośrodka, w którym
się je przeprowadza, można podzielić na:
– gazowe (w temp. 900–1000°C),
– w ośrodku stałym (w temp. 900–1000°C),

6

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to 6

Similar to 6 (20)

More from Emotka

More from Emotka (20)

6