Test MEC.09 — zestaw 2

Dlaczego tak

Systematyczny dryf wymiaru w jedną stronę jest sygnałem zmiany w procesie — najczęściej zużycia narzędzia lub rozgrzewania się obrabiarki — i pozwala zareagować, zanim powstanie choćby jedna sztuka wadliwa. Na tym polega nadzór nad procesem, w odróżnieniu od sortowania braków po fakcie. Czekanie na pierwszą sztukę wadliwą marnuje materiał i czas, a zmiana tolerancji w dokumentacji zmienia wyrób, żeby dopasować go do wadliwego procesu.

Dlaczego tak

Dokładność noniusza to wartość działki podziałki głównej podzielona przez liczbę działek noniusza: 1 mm / 20 = 0,05 mm. Regułę tę stosuje się do każdego noniusza: dziesięciodziałkowy daje 0,1 mm, dwudziestodziałkowy 0,05 mm, a pięćdziesięciodziałkowy 0,02 mm. Ostatnia z tych wartości bywa mylnie przypisywana suwmiarce dwudziestodziałkowej — to jednak dokładność suwmiarki o pięćdziesięciu działkach noniusza.

Dlaczego tak

Naprężenie to siła podzielona przez pole przekroju: σ = F/A = 40 000 N / 200 mm² = 200 N/mm². Jednostka N/mm² jest tożsama z megapaskalem, więc wynik to 200 MPa — i właśnie dlatego w wytrzymałości materiałów wygodnie jest podstawiać niutony i milimetry kwadratowe, bo wynik wychodzi od razu w megapaskalach. Dla stali S235 o granicy plastyczności 235 MPa taki pręt pracuje już blisko granicy.

Dlaczego tak

Czas jednostkowy to pełny czas przypadający na jedną sztukę: obok czasu maszynowego mieści czasy pomocnicze — mocowanie, dojazdy, pomiary — oraz część czasu przygotowawczo-zakończeniowego, czyli przezbrojenia rozdzielonego na całą serię. Dlatego czas jednostkowy maleje wraz z wielkością serii, mimo że czas maszynowy jednej sztuki się nie zmienia. Suma czasów wszystkich operacji to czas wykonania całego procesu, a nie czas jednostkowy jednej z nich.

Dlaczego tak

Na pokrycie kosztu stałego zostaje różnica między dopuszczalnym kosztem jednostkowym a kosztem zmiennym: 18 zł − 15 zł = 3 zł na sztukę. Liczbę sztuk wyznacza się dzieląc koszt przezbrojenia przez tę różnicę: 600 zł / 3 zł = 200 sztuk. Przy mniejszej serii udział przezbrojenia w jednej sztuce jest większy i próg 18 zł zostaje przekroczony.

Dlaczego tak

Objaw rozdziela dwie rzeczy, które zwykle idą razem: ruch wykonawczy nastąpił, więc zawór i zasilanie sprężonym powietrzem działają — zawiodła wyłącznie informacja zwrotna o tym ruchu. Diagnostykę kieruje się zatem na czujnik krańcowy: jego położenie, zasilanie i przewód. Wymiana zaworu albo przepisanie programu byłyby działaniem wbrew temu, co objaw już wyklucza.

Dlaczego tak

Kontrola statystyczna bada próbki pobierane w odstępach i śledzi, jak zmieniają się ich wyniki — celem jest ocena samego procesu, a nie pojedynczych sztuk. Dzięki temu dryf ujawnia się, zanim wymiar wyjdzie poza tolerancję, więc można zareagować przed powstaniem braków. Kontrola stuprocentowa sprawdza każdą sztukę i wyławia braki już wykonane, jest jednak kosztowna i przy powtarzalnym procesie zwykle nieopłacalna.

Dlaczego tak

Suwak prasy rusza tylko wtedy, gdy oba przyciski zostaną naciśnięte niemal jednocześnie i są trzymane w czasie ruchu. Operator, który ma obie ręce na przyciskach, nie może mieć żadnej z nich pod stemplem. Przyciski rozmieszcza się tak, by nie dało się ich nacisnąć jedną ręką ani łokciem. Sterowanie oburęczne chroni jednak tylko tę osobę, która obsługuje przyciski — dlatego nie zastępuje osłon chroniących innych.

Dlaczego tak

Droga transportowa musi być przejezdna dla wózków i dostępna jako droga ewakuacyjna w każdej chwili. Oznakowanie liniami na posadzce pokazuje wszystkim, gdzie nie wolno odkładać materiałów, a stała trasa pozwala pieszym przewidzieć ruch wózków. Składowanie „na chwilę” na drodze jest częstą przyczyną wypadków z udziałem wózków i utrudnia ewakuację.

Dlaczego tak

Drobny pył mineralny i metaliczny osadza się w płucach i wywołuje ich zwłóknienie, które postępuje nawet po przerwaniu ekspozycji — to pylica, a jej objawem jest narastająca duszność i kaszel. Zapobiega jej odciąg miejscowy u źródła pyłu, a gdy to niewystarczające — maski przeciwpyłowe. Hałas przy śrutowaniu również szkodzi, ale jego skutkiem jest ubytek słuchu, a nie duszność.

Dlaczego tak

Chłodzenie przedłuża czas, w którym chirurg może przyszyć amputowaną część, ale bezpośredni kontakt z lodem lub wodą niszczy tkanki przez odmrożenie i nasiąknięcie. Dlatego część owija się w jałowy opatrunek, zamyka w suchym worku i dopiero ten worek chłodzi. Alkohol uszkadza tkanki. Najważniejsze jest przy tym zatamowanie krwawienia z rany u poszkodowanego.

Dlaczego tak

Kreskowanie pokazuje materiał, przez który przechodzi płaszczyzna przekroju, i odróżnia go od powierzchni widocznych za nią. Rysuje się je cienkimi liniami, zwykle pod kątem 45°, a sąsiednie części w złożeniu kreskuje się w przeciwnych kierunkach lub z inną gęstością. Krawędzie niewidoczne oznacza się linią kreskową, która z kreskowaniem ma wspólną tylko nazwę.

Dlaczego tak

M oznacza gwint metryczny, 16 — średnicę nominalną w mm, a 1,5 — skok; podanie skoku oznacza gwint drobnozwojny, bo zwykły M16 ma skok 2 mm i skoku się dla niego nie zapisuje. Mała litera g w polu tolerancji wskazuje gwint zewnętrzny (śrubę), wielka — wewnętrzny. Gwint trapezowy oznacza się symbolem Tr, a calowe — innymi oznaczeniami, np. UNC.

Dlaczego tak

Popychacz dociśnięty do obracającej się krzywki podąża za jej zarysem: wznosi się na garbie, spoczywa na łuku kołowym i opada. Kształtując zarys, można dowolnie zaprojektować przebieg ruchu, w tym postoje — dlatego krzywki sterują zaworami i ruchami w automatach. Zmianę prędkości obrotowej realizują przekładnie, a zamianę ruchu posuwisto-zwrotnego na obrotowy — mechanizm korbowy.

Dlaczego tak

Przenośnik transportuje materiał w sposób ciągły po niezmiennej trasie, bez operatora przy każdym przejeździe, i łatwo go zsynchronizować z rytmem stanowisk. Wózek widłowy nadaje się do przewożenia palet po zmiennych trasach, a suwnica i żuraw — do podnoszenia ciężkich pojedynczych ładunków. Przy dużym strumieniu drobnych części ich użycie oznaczałoby ciągłe kursy z małym ładunkiem.

Dlaczego tak

Pierścień o przekroju kołowym montuje się w rowku o wymiarach dobranych tak, by został ściśnięty o kilkanaście procent — to zapewnia szczelność bez ciśnienia. Ciśnienie medium dopycha go do ściany rowka i szczeliny, zwiększając nacisk. Dlatego tak ważny jest dobór wymiarów rowka i materiału pierścienia do medium i temperatury. O-ringi stosuje się głównie w połączeniach statycznych i przy wolnych ruchach.

Dlaczego tak

Korozja stali wymaga wody i tlenu, a rozpuszczone sole zwiększają przewodność elektrolitu, co wielokrotnie przyspiesza proces; jony chlorkowe dodatkowo niszczą warstwy ochronne. Dlatego stal koroduje najszybciej w atmosferze morskiej i przy drogach zimą. W suchym, ogrzewanym pomieszczeniu korozja prawie nie postępuje, a olej odcina dostęp wody i tlenu — stąd konserwacja olejami.

Dlaczego tak

Śruby przechodzą przez otwory z luzem, więc same nie ustalają położenia pokrywy — przy ponownym montażu mogłaby się przesunąć o wielkość luzu, a wraz z nią otwory łożyskowe obrabiane w stanie złożonym. Kołki pasowane w obu częściach odtwarzają dokładnie położenie z chwili obróbki. Obciążenie przenoszą śruby przez tarcie, a szczelność — uszczelka lub masa uszczelniająca.

Dlaczego tak

Forma piaskowa jest tania i łatwa do wykonania dla niemal dowolnego rozmiaru i kształtu, więc sprawdza się przy dużych korpusach i łożach maszyn, nawet w pojedynczych sztukach. Każdy odlew wymaga jednak nowej formy, a dokładność i gładkość powierzchni są niewielkie, dlatego powierzchnie współpracujące trzeba obrobić. Małe, dokładne odlewy w dużych seriach wykonuje się w formach metalowych, np. ciśnieniowo.

Dlaczego tak

Pręt walcowany ma włókna ułożone wzdłuż osi; przy toczeniu wału korbowego z pełnego materiału zostają one przecięte w miejscach zmiany kształtu, gdzie zaczynają się pęknięcia zmęczeniowe. Kucie układa włókna wzdłuż zarysu części. Odkuwka wymaga jednak obróbki czopów, a kosztowna matryca opłaca się dopiero w serii — przy jednej sztuce kucie matrycowe jest droższe.

Dlaczego tak

Z równania momentów względem podpory A: R_B · 4 m = 12 kN · 1 m, więc R_B = 3 kN. Z równowagi sił pionowych R_A = 12 − 3 = 9 kN. Podpora bliższa siły przejmuje jej większą część — i to jest odwrotność błędnej intuicji, która podsuwa 3 kN. Wynik 6 kN odpowiadałby sile przyłożonej w środku belki.

Dlaczego tak

Z prawa Hooke'a wydłużenie względne ε = σ/E = 100 MPa / 200 000 MPa = 0,0005, a wydłużenie bezwzględne Δl = ε·l = 0,0005 · 2000 mm = 1 mm. Najczęstsza pomyłka to podstawienie 200 zamiast 200 000 MPa, czyli pominięcie przeliczenia gigapaskali na megapaskale. Prawo Hooke'a obowiązuje tylko poniżej granicy sprężystości.

Dlaczego tak

Kierunek momentu w silniku prądu stałego zależy od kierunku prądu w uzwojeniu wirnika względem pola magnesów. Zamiana biegunowości zasilania odwraca prąd, a więc i kierunek obrotów — tak działają np. mostki H w napędach. Zamiana dwóch faz dotyczy silników trójfazowych prądu przemiennego. Zwiększenie napięcia zmienia prędkość, ale nie kierunek.

Dlaczego tak

Tensometr to cienka ścieżka oporowa naklejona na element sprężysty: gdy element się odkształca, ścieżka wydłuża się lub skraca, a jej rezystancja zmienia się proporcjonalnie. Z odkształcenia, przy znanej sztywności elementu, oblicza się siłę — na tej zasadzie działają belki wagowe i siłomierze. Zmiany rezystancji są bardzo małe, dlatego tensometry łączy się w mostek.

Dlaczego tak

Błąd w ustawieniu narzędzia, przesunięciu punktu zerowego czy programie powtarza się w każdej sztuce. Sprawdzenie pierwszej sztuki pod kątem wszystkich wymagań rysunku, zanim ruszy seria, zatrzymuje ten błąd na jednym wyrobie zamiast na całej partii. Wyrzucenie pierwszej sztuki bez pomiaru tego nie daje, a kontrola ostatniej ujawnia błąd za późno.

Dlaczego tak

Pole przekroju sworznia A = π·d²/4 = 3,14 · 100/4 ≈ 78,5 mm², a naprężenie τ = F/A = 10 000 N / 78,5 mm² ≈ 127 MPa. Przy połączeniu dwuciętym siła rozkłada się na dwa przekroje i naprężenie spada o połowę, do ok. 64 MPa — to druga, częsta odpowiedź przy nieuważnym czytaniu. Wynik 1000 MPa powstaje po podzieleniu przez d² bez π/4.

Dlaczego tak

Naprężenie dopuszczalne to granica plastyczności podzielona przez współczynnik bezpieczeństwa: k_r = R_e/x = 300/2 = 150 MPa. Współczynnik bezpieczeństwa daje zapas na niepewność obciążeń, wady materiału i przybliżenia obliczeń. Pomnożenie zamiast podzielenia (600 MPa) dawałoby „dopuszczalne” naprężenie powyżej granicy plastyczności, czyli trwałe odkształcenie części.

Dlaczego tak

Siła dopuszczalna to iloczyn przekroju i naprężenia dopuszczalnego: 84,3 mm² · 320 N/mm² ≈ 27 000 N ≈ 27 kN. Do obliczeń bierze się przekrój czynny gwintu, a nie przekrój pełnego pręta o średnicy 12 mm (113 mm²), który dałby ok. 36 kN — zawyżony wynik, bo gwint osłabia rdzeń. Pomyłki o rząd wielkości wynikają z przeliczania niutonów na kiloniutony.

Dlaczego tak

Obliczeniowy przekrój spoiny pachwinowej to iloczyn jej grubości i długości: 4 · 100 = 400 mm², a siła F = A·k = 400 mm² · 100 N/mm² = 40 000 N = 40 kN. Grubość obliczeniowa a to wysokość trójkąta wpisanego w przekrój spoiny, a nie długość jej boku — ich pomylenie zawyża wynik o ok. 40%. Rzeczywista długość spoiny obliczeniowej pomija kratery na jej końcach.

Dlaczego tak

Zgrzewanie punktowe łączy cienkie blachy w ułamku sekundy: elektrody dociskają je i przepuszczają prąd, a ciepło wydzielające się na styku stapia materiał w małej soczewce. Nie wymaga spoiwa, łatwo je zautomatyzować robotami i nie deformuje blach tak jak długie spoiny. Nitowanie ręczne jest zbyt wolne, a spawanie gazowe wprowadza zbyt dużo ciepła w cienką blachę.

Dlaczego tak

Luz najmniejszy powstaje przy najmniejszym otworze (30,000) i największym wałku (29,980): 30,000 − 29,980 = 0,020 mm. Luz największy to 30,021 − 29,959 = 0,062 mm. Pasowanie H7/f7 jest więc luźne w każdym przypadku — stosuje się je np. do łożysk ślizgowych, gdzie potrzebny jest film smarny. Wartość 0 mm miałoby pasowanie H7/h6.

Dlaczego tak

Łożysko ślizgowe wymaga luzu, w którym utworzy się klin olejowy unoszący czop; bez luzu olej nie wejdzie między powierzchnie i łożysko się zatrze. Pasowanie H7/f7 zapewnia gwarantowany, niewielki luz. Pasowania ciasne i mieszane służą do połączeń nieruchomych — np. osadzenia tulei w korpusie, która następnie współpracuje z czopem luźno.

Dlaczego tak

Materiał przed hartowaniem jest miękki i łatwo go toczyć, więc zgrubnie nadaje się kształt z naddatkiem na szlifowanie. Hartowanie odkształca część i tworzy zgorzelinę, a zahartowanej stali nie da się już toczyć zwykłymi narzędziami — ostateczny wymiar i gładkość czopów daje szlifowanie. Toczenie na gotowo przed hartowaniem zostawiłoby wymiary zniekształcone przez obróbkę cieplną.

Dlaczego tak

W produkcji masowej ten sam wyrób powstaje nieprzerwanie przez długi czas, więc opłaca się specjalizowane maszyny, oprzyrządowanie i linie o stałym takcie — koszt jednej sztuki jest najniższy. Wymaga to szczegółowej dokumentacji technologicznej i dużych nakładów początkowych. Wyroby jednostkowe na zamówienie to cecha produkcji jednostkowej, a częsta zmiana asortymentu — małoseryjnej.

Dlaczego tak

Pojedyncza część wykonywana raz, na potrzeby konkretnej naprawy, to produkcja jednostkowa. Wykonuje się ją na uniwersalnych obrabiarkach, z uniwersalnymi narzędziami, a dokumentacja technologiczna jest uproszczona — często wystarcza karta technologiczna. Budowanie przyrządów specjalnych, opłacalne w serii, tu tylko podniosłoby koszt.

Dlaczego tak

Frezowanie obwiedniowe odtwarza zazębienie koła ze ślimakiem: frez i przedmiot obracają się w sprzężonym ruchu, a zęby powstają w sposób ciągły, bez podziału. Jest szybkie i dokładne, a jednym frezem nacina się koła o różnej liczbie zębów w danym module. Frezowanie ząb po zębie na podzielnicy nadaje się do pojedynczych kół w warsztacie, a elektroerozja jest zbyt wolna na serie.

Dlaczego tak

Stal narzędziowa o dużej zawartości węgla w stanie dostawy może być twarda i szybko tępić narzędzia. Długotrwałe wygrzewanie w pobliżu temperatury przemiany zamienia płytkowy cementyt w kuleczki rozproszone w ferrycie, co obniża twardość i ułatwia obróbkę. Twardość narzędzie uzyska dopiero po późniejszym hartowaniu. Usuwaniu naprężeń służy wyżarzanie odprężające w niższej temperaturze.

Dlaczego tak

Azotowanie prowadzi się w ok. 500–570 °C, poniżej temperatury przemian stali, a twarda warstwa azotków powstaje bez hartowania. Nie ma więc ani nagrzewania do wysokiej temperatury, ani gwałtownego chłodzenia, które paczą części — azotuje się elementy już obrobione na gotowo. Warstwa jest cienka, bardzo twarda i odporna na zużycie, ale proces trwa długo, nawet kilkadziesiąt godzin.

Dlaczego tak

Zmienne pole magnetyczne wzbudnika indukuje prądy tylko w cienkiej warstwie powierzchni, która w kilka sekund osiąga temperaturę hartowania, a rdzeń pozostaje chłodny. Po natryskowym schłodzeniu twarda jest wyłącznie warstwa powierzchniowa. Nie zmienia się skład chemiczny — dlatego metoda wymaga stali, która sama zawiera dość węgla, np. C45, w odróżnieniu od nawęglania.

Dlaczego tak

Kły jednej tarczy wchodzą we wręby drugiej i przenoszą moment kształtowo, bez poślizgu. Włączenie przy dużej różnicy prędkości wywołałoby uderzenia i wyłamanie kłów, dlatego załącza się je w spoczynku lub po zsynchronizowaniu prędkości. Do włączania w ruchu służą sprzęgła cierne, a do tłumienia drgań i kompensacji niewspółosiowości — sprzęgła podatne.