Κατεργασίες Χύτευσης και Διαμόρφωσης Μετάλλων

Το μάθημα αποτελεί το βασικό εισαγωγικό μάθημα στις κατεργασίες – τεχνικές διαμόρφωσης και μορφοποίησης μετάλλων και κραμάτων (Μεταλλοτεχνία). Περιλαμβάνει και τις κατεργασίες στερεοποίησης & χύτευσης, ενώ στο περιθώριο των διαλέξεων γίνεται εισαγωγή στις τεχνικές Μη Καταστροφικού Ελέγχου.

Το μάθημα αποτελεί το βασικό εισαγωγικό μάθημα στις κατεργασίες – τεχνικές διαμόρφωσης και μορφοποίησης μετάλλων και κραμάτων (“Μεταλλοτεχνία”), περιλαμβάνει και τις κατεργασίες στερεοποίησης & χύτευσης, ενώ στο περιθώριο των διαλέξεων γίνεται εισαγωγή στις τεχνικές Μη Καταστροφικού Ελέγχου.

Η ύλη του μαθήματος ξεκινάει αρχικά με την θεωρία της πλαστικής παραμόρφωσης, στην οποία υπόκεινται τα μεταλλικά υλικά κατά την μορφοποίηση τους.

Συσχετίζεται η αλυσίδα αξίας της μεταποίησης από την ποιότητα του παραγόμενοι προϊόντος αρχικά εκ της στερεοποίησης και χύτευσής του ως την επίτευξη του τελικού του σχήματος μετά την κατεργασία διαμόρφωσής του. Τα βήματα της κατεργασίας διαμόρφωσης μεταλλικών προϊόντων από τη χύτευση ως την διαμόρφωση τελικού προϊόντος μέσω θερμής και ψυχρής διαμόρφωσης (θερμή/ψυχρή έλαση, διέλαση, σφυρηλάτηση, κοίλανση κ.α.) αντιπαραβάλλονται με άλλες τεχνικές της προσθετικής μηχανικής, πχ. με την παραγωγή σε ένα βήμα παραγωγής με την σε-στρώσεις-στερεοποίηση και διαμόρφωση τελικού προϊόντος κατά την τριδιάστατη εκτύπωση.

Έτσι, στα πλαίσια των διαλέξεων πραγματοποιείται αρχικά εισαγωγή στην στερεοποίηση μετάλλων και κραμάτων. Η στερεοποίηση, η πυρηνοποίηση, η ανάπτυξη του στερεού, καθώς και η μορφολογία αυτού αναπτύσσονται διεξοδικά δίνοντας έμφαση στο μικρο- και μακρο- διαφορισμό, φαινόμενα που ευθύνονται για πολλά από τα σφάλματα της χύτευσης. Γίνεται αναφορά στα σφάλματα της χύτευσης και τον μη καταστρεπτικό έλεγχο των χυτών. Αναπτύσσεται ξεχωριστά ως ολοκληρωμένη μελέτη περίπτωσης η συνεχής χύτευση χάλυβα, μιας και η μέθοδος αποτελεί τοn βασικότερο τρόπο στερεοποίησης εκατομμυρίων τόνων χυτού χάλυβα κάθε χρόνο παγκοσμίως. Αντίστοιχα, παρουσιάζεται η παραγωγή προϊόντων αλουμινίου.

Στη συνέχεια, παρουσιάζονται και ταξινομούνται οι διαφορετικές μέθοδοι μορφοποίησης και παρουσιάζονται οι εφαρμογές τους. Πιο συγκεκριμένα στην ύλη αναπτύσσονται οι κατεργασίες έλασης, διέλασης, σφυρηλασίας, ολκής και βαθιάς κοίλανσης για τη διαμόρφωση λεπτών ελασμάτων.

Καθώς οι διαλέξεις αφορούν στην διασύνδεση κατεργασίας – ιδιοτήτων, οι σπουδαστές εισάγονται στη μεθοδολογία και στον τρόπο σκέψης για την επίτευξη συγκεκριμένης μικροδομής με εργαλείο την επιλεγόμενη μέθοδο κατεργασίας. Πραγματοποιείται εμβάθυνση στα θερμικά φαινόμενα, τα οποία λαμβάνουν χώρα κατά τη μορφοποίηση, αλλά και την επίδραση της παραμόρφωσης, που από κοινού με την θερμική προϊστορία του υπό διαμόρφωση τεμαχίου επηρεάζουν καθοριστικά την εξέλιξη της μικροδομής, της ανακρυστάλλωσης και των μετασχηματισμών φάσης κατά τη διάρκεια της διαμόρφωσης. Δίνεται η δυνατότητα στους συμμετέχοντες της ανάπτυξης κριτικής σκέψης. Για το λόγο αυτό προβάλλονται μελέτες περίπτωσης και παραδείγματα από την πράξη (βιομηχανία, εφαρμογές κ.α.). Ως παράδειγμα αντιπαραβάλλεται η εξέλιξη της μικροδομής ενός χυτού με ένα αντίστοιχο, το οποίο προέκυψε κατόπιν μάλαξης (πχ. σφυρηλάτηση ή θερμή έλαση) ή ενός άλλου, το οποίο προέκυψε κατόπιν προσθετικής μηχανικής (πχ τριδιάστατης εκτύπωσης – 3D printing). Έτσι, οι σπουδαστές αντιλαμβάνονται καλύτερα τη σημασία της μηχανικής και θερμικής προϊστορίας, αφού συγκρίνουν την προκύπτουσα μικροδομή από διαφορετικά και διαδοχικά βήματα διαμόρφωσης με παραμόρφωση εν θερμώ ή/και εν ψυχρώ. ‘Ετσι, οι φοιτητές μπορούν καλύτερα να αξιολογήσουν τις τεχνικές διαμόρφωσης μεταλλικών αντικειμένων και προϊόντων για το σύνολο σχεδόν των σύγχρονων εφαρμογών.