Kształtowanie metali lekkich

Pierwsza publikacja, która całościowo ujmuje problematykę kształtowania metali lekkich. Autorzy dokonali prezentacji najważniejszych oraz bardziej rozpowszechnionych i efektywnych sposobów kształtowania formującego (za pomocą odlewania czy metalurgii proszków), kształtowania plastycznego, kształtowania przyrostowego (metodami rapid-technologii) oraz kształtowania ubytkowego. W praktyce istnieje wiele sposobów i odmian kształtowania metali lekkich, dlatego ograniczono się do możliwie zwięzłego omówienia ich podstawowych cech i zalecanego zastosowania. Z racji intensywnego rozwoju i istotnych walorów użytkowych więcej uwagi poświęcono kształtowaniu ubytkowemu metali lekkich, przede wszystkim w aspekcie charakterystyki stosowanych łańcuchów procesowych, narzędzi kształtujących oraz maszyn i urządzeń. Obszerny rozdział dotyczy również problematyki modelowania i symulacji procesów kształtowania.
Książka jest przeznaczona dla kadry inżynieryjno-technicznej zatrudnionej w przemyśle – zwłaszcza lotniczym, samochodowym i budowy maszyn, jak też w przedsiębiorstwach przetwarzających metale lekkie. Będzie przydatna również pracownikom i studentom wydziałów mechanicznych, budowy maszyn oraz inżynierii produkcji.

Spis treści

1. Wprowadzenie 1 2. Konstrukcje lekkie – istota, rodzaje, realizacja 4 2.1. Przyroda a konstrukcje lekkie 4 2.2. Strategie tworzenia i rodzaje konstrukcji lekkich 7 2.3. Aspekty materiałowe konstrukcji lekkich 10 2.4. Aspekty projektowe konstrukcji lekkich 14 2.5. Techniki konstruowania a techniki kształtowania 18 2.5.1. Wpływ objętościowego kształtowania plastycznego (na przykładzie kucia) 18 2.5.2. Wpływ kształtowania formującego (na przykładzie odlewania) 19 2.6. Przykłady zastosowań konstrukcji lekkich 23 Literatura 26 3. Klasyfikacja i charakterystyka rodzajów kształtowania metali lekkich 28 3.1. Klasyfikacja rodzajów kształtowania 28 3.2. Charakterystyka rodzajów kształtowania 28 3.2.1. Kształtowanie formujące 28 3.2.2. Kształtowanie plastyczne 32 3.2.3. Kształtowanie przyrostowe 35 3.2.4. Kształtowanie ubytkowe 37 3.2.5. Kształtowanie przez łączenie 39 Literatura 47 4. Właściwości metali lekkich i ich stopów 49 4.1. Aluminium i jego stopy 49 4.1.1. Zarys historii i produkcji aluminium 49 4.1.2. Właściwości aluminium 52 4.1.3. Ogólna charakterystyka stopów aluminium 53 4.1.4. Stopy aluminium do przeróbki plastycznej 54 4.1.5. Stopy odlewnicze aluminium 73 4.1.6. Spiekane stopy aluminium 79 4.1.7. Pianoaluminium 80 4.2. Tytan i jego stopy 83 4.2.1. Zarys historii i produkcji tytanu 83 4.2.2. Właściwości tytanu 87 4.2.3. Podział, mikrostruktura i właściwości stopów tytanu 90 4.2.4. Aluminidki tytanu 99 4.3. Magnez i jego stopy 104 4.3.1. Zarys historii i produkcji magnezu 104 4.3.2. Właściwości magnezu 108 4.3.3. Ogólna charakterystyka stopów magnezu 109 4.3.4. Stopy odlewnicze magnezu 112 4.3.5. Stopy magnezu do przeróbki plastycznej 117 4.3.6. Stopy magnezu wytwarzane szybkim krzepnięciem 119 4.4. Beryl i jego stopy 122 4.4.1. Zarys historii i produkcji berylu 122 4.4.2. Właściwości berylu 124 4.4.3. Stopy berylu 126 Literatura 131 5. Kształtowanie aluminium i jego stopów 134 5.1. Kształtowanie formujące 134 5.1.1. Odlewanie ciągłe 134 5.1.2. Odlewanie kształtowe 137 5.1.3. Formowanie metalurgią proszków 155 5.1.4. Wytwarzanie i formowanie pianoaluminium 160 5.2. Kształtowanie plastyczne 167 5.2.1. Walcowanie 167 5.2.2. Kucie 173 5.2.3. Wyciskanie 190 5.2.4. Kształtowanie blach 203 5.3. Kształtowanie przyrostowe 226 5.3.1. Bezpośrednie kształtowanie przyrostowe 226 5.3.2. Pośrednie kształtowanie przyrostowe 230 5.4. Kształtowanie ubytkowe 235 5.4.1. Ogólna charakterystyka procesu skrawania 235 5.4.2. Skrawalność 236 5.4.3. Skrawanie wysokoefektywne (HSC i HPC) 244 5.4.4. Charakterystyka sposobów obróbki skrawaniem 247 5.4.5. Charakterystyka sposobów obróbki ściernej 259 5.4.6. Przecinanie 265 5.4.7. Przykładowe obrabiarki skrawające 268 5.4.8. Recykling wiórów 272 Literatura 274 6. Kształtowanie tytanu i jego stopów 280 6.1. Wytwarzanie półwyrobów do kształtowania 280 6.2. Kształtowanie formujące 285 6.2.1. Odlewanie 285 6.2.2. Formowanie metalurgią proszków 294 6.3. Kształtowanie plastyczne 302 6.3.1. Kucie 302 6.3.2. Kształtowanie plastyczne aluminidków tytanu 310 6.3.3. Inne sposoby kształtowania plastycznego 313 6.3.4. Kształtowanie nadplastyczne stopów tytanu 314 6.3.5. Kształtowanie nadplastyczne połączone ze zgrzewaniem dyfuzyjnym .316 6.3.6. Kulowanie 319 6.4. Kształtowanie przyrostowe 321 6.4.1. Bezpośrednie spiekanie laserowe proszku metalowego (DMLS) 321 6.4.2. Selektywne stapianie laserowe (SLM) 323 6.4.3. Nanoszenie laserowo stopionego proszku (LENS) 324 6.4.4. Selektywne stapianie elektronowe (EBM) 325 6.5. Kształtowanie ubytkowe 329 6.5.1. Ogólna charakterystyka procesu skrawania 329 6.5.2. Charakterystyka sposobów obróbki skrawaniem 344 6.5.3. Charakterystyka sposobów obróbki ściernej 373 6.5.4. Obróbka erozyjna i strumieniowo-erozyjna 383 6.5.5. Kształtowanie ubytkowe aluminidków tytanu 394 6.5.6. Obrabiarki skrawające 402 Literatura 410 7. Kształtowanie magnezu i jego stopów 417 7.1. Kształtowanie formujące 417 7.1.1. Odlewanie ciągłe 417 7.1.2. Odlewanie kształtowe 420 7.2. Kształtowanie plastyczne 431 7.2.1. Walcowanie 433 7.2.2. Kucie 437 7.2.3. Wyciskanie 441 7.2.4. Kształtowanie blach 446 7.2.5. Kształtowanie nadplastyczne 450 7.3. Kształtowanie ubytkowe 452 7.3.1. Skrawalność stopów magnezu 452 7.3.2. Warunki realizacji procesów obróbkowych i zjawiska towarzyszące 454 7.3.3. Charakterystyka sposobów kształtowania ubytkowego 456 7.3.4. Chłodzenie i smarowanie strefy styku 461 7.3.5. Specyfika budowy obrabiarek i warunki bezpieczeństwa pracy 466 7.3.6. Gospodarka wiórami i odpadami 467 Literatura 468 8. Kształtowanie berylu i jego stopów 473 8.1. Kształtowanie formujące 473 8.1.1. Kształtowanie formujące berylu 473 8.1.2. Kształtowanie formujące stopów berylu 476 8.2. Kształtowanie plastyczne 477 8.2.1. Kształtowanie plastyczne berylu 477 8.2.2. Kształtowanie plastyczne stopów berylu 479 8.3. Kształtowanie ubytkowe 480 8.3.1. Obróbka skrawaniem, ścierna i erozyjna berylu 480 8.3.2. Obróbka stopów aluminium – beryl 485 8.4. Bezpieczeństwo zdrowia i pracy podczas kształtowania berylu i jego stopów 487 8.5. Główne obszary zastosowań berylu i jego stopów 489 8.5.1. Lotnictwo i aeronautyka 489 8.5.2. Technika jądrowa i rentgenologia 492 Literatura 493 9. Modelowanie i symulacja procesów kształtowania 495 9.1. Istota i znaczenie metod modelowania w procesach kształtowania 495 9.2. Klasyfikacja i rodzaje modeli procesów kształtowania 497 9.3. Modele konstytutywne materiałów 500 9.4. Główne metody numeryczne mechaniki ciał odkształcalnych 505 9.4.1. Opis ruchu ciała odkształcalnego – podstawy 505 9.4.2. Forma lokalna opisu zagadnienia ruchu ciała odkształcalnego 506 9.4.3. Forma słaba opisu zagadnienia ruchu ciała odkształcalnego 507 9.4.4. Ogólna charakterystyka metod MRS, MEB, MES 507 9.5. Metoda elementów skończonych w mechanice ciał odkształcalnych – wybrane zagadnienia 509 9.5.1. Zasada minimum całkowitej energii potencjalnej w MES 509 9.5.2. Równania ruchu w postaci dyskretnej z tłumieniem proporcjonalnym 511 9.5.3. Jawny schemat całkowania równań ruchu w postaci dyskretnej 515 9.5.4. Niejawny schemat całkowania równań ruchu w postaci dyskretnej 516 9.5.5. Przykładowe elementy skończone 517 9.5.6. Wybrane metody generowania siatki elementów skończonych 521 9.5.7. Etapy obliczeń w przemieszczeniowej wersji MES 527 9.5.8. Podstawy nieliniowej analizy MES ciał odkształcalnych 530 9.5.9. Adaptacyjne metody zmniejszania błędów dyskretyzacji modeli 535 9.6. Przykłady zastosowania oprogramowania MES w modelowaniu i symulacji procesów kształtowania 537 9.6.1. Wybrane systemy obliczeń MES stosowane do modelowania i symulacji procesów kształtowania 537 9.6.2. Przykłady modelowania i symulacji kształtowania formującego 539 9.6.3. Przykłady modelowania i symulacji kształtowania plastycznego 543 9.6.4. Przykład modelowania i symulacji kształtowania ubytkowego 551 9.6.5. Przykład modelowania i symulacji procesu łączenia 553 9.7. Kierunki rozwoju metod modelowania i symulacji 554 Literatura 556 10. Wykaz akronimów 561 Skorowidz 571