KWALIFIKACJA MEC9 - WRZESIEŃ 2015

PYTANIE NR 17.
Na podstawie tabeli dobierz gatunek stali do wykonania wału maszynowego z hartowanymi czopami, wiedząc, że Rm min ≥ 650 MPa.
Ilustracja przedstawia tabelę, która jest częścią pytania egzaminacyjnego z kwalifikacji zawodowej dla technika mechanika
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Warunek Rm min ≥ 650 MPa oznacza, że należy wybrać gatunek stali, dla którego w tabeli (w odpowiednim stanie po obróbce cieplnej) minimalna wytrzymałość na rozciąganie spełnia ten próg. Dla wałów z hartowanymi czopami typowo dobiera się stal konstrukcyjną o wystarczającej wytrzymałości rdzenia i dobrej hartowności czopów; w zestawieniach szkolnych najczęściej odpowiada temu stal 45/C45.

Pełne wyjaśnienie:

Wymaganie Rm min ≥ 650 MPa dotyczy minimalnej wytrzymałości na rozciąganie, jaką musi osiągać materiał po przyjętej obróbce (stan dostawy lub stan po obróbce cieplnej wskazany w tabeli). W doborze materiału nie wystarczy kierować się samą nazwą stali – trzeba sprawdzić, czy dla rozpatrywanego gatunku i stanu w tabeli podano wartość co najmniej 650 MPa.

Wał maszynowy z hartowanymi czopami to typowy element, w którym:

  • rdzeń powinien zachować odpowiednią wytrzymałość i ciągliwość,
  • czopy (powierzchnie pod łożyska/uszczelnienia) mają być utwardzone przez hartowanie, aby poprawić odporność na zużycie.
Dlatego w praktyce wybiera się stal konstrukcyjną odpowiednią do obróbki cieplnej (np. hartowania/ulepszania) oraz o własnościach mechanicznych spełniających warunek z zadania.

Odpowiedź "45/C45" jest zgodna z tym tokiem rozumowania w typowych tabelach dydaktycznych: jest to stal węglowa konstrukcyjna powszechnie stosowana na wały, a przy właściwej obróbce cieplnej może osiągać wymagany poziom Rm. Dodatkowo nadaje się do lokalnego utwardzania powierzchni (hartowania) czopów, co odpowiada opisowi elementu.

Pozostałe odpowiedzi (inne gatunki z tabeli) są błędne wtedy, gdy:

  • nie spełniają progu 650 MPa w podanym stanie (np. mają zbyt niskie Rm),
  • są przeznaczone do innych zastosowań (np. stale o własnościach ukierunkowanych na spawalność lub tłoczność, a nie na wały),
  • ich własności podane w tabeli dotyczą innego stanu materiału niż wymagany (np. stan zmiękczony zamiast po ulepszaniu).

Na egzaminie warto stosować prostą procedurę: (1) odczytaj z tabeli Rm min dla każdego gatunku, (2) odrzuć pozycje poniżej 650 MPa, (3) wśród pozostałych wybierz stal typową na wały i możliwą do hartowania czopów. To minimalizuje ryzyko pomylenia kryteriów lub wyboru "na pamięć".

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Rm to wytrzymałość na rozciąganie, czyli maksymalne naprężenie, jakie materiał znosi w próbie rozciągania. W zadaniach doboru materiału porównuje się wartość (często minimalną) z tabeli z wymaganiem, np. Rm min ≥ 650 MPa.
To warunek brzegowy: wybrany gatunek (w konkretnym stanie z tabeli, np. po obróbce cieplnej) musi mieć w tabeli podaną minimalną wytrzymałość na rozciąganie co najmniej 650 MPa. Jeśli w tabeli jest mniej, odpada.
Czopy wału pracują w łożyskach i są narażone na zużycie, więc hartowanie ma dać twardą, odporną warstwę wierzchnią. Jednocześnie rdzeń wału powinien mieć wytrzymałość i udarność. Stal musi więc dobrze reagować na obróbkę cieplną i spełniać wymagane Rm.
Stal C45 (oznaczana też jako 45) często stosuje się na wały, osie, sworznie, tuleje i koła zębate w prostszych konstrukcjach. Jest popularna, łatwo dostępna i pozwala uzyskać wymagane własności po właściwej obróbce cieplnej, w tym lokalne utwardzenie czopów.
Najpierw zidentyfikuj kolumnę z Rm (wytrzymałość na rozciąganie) i upewnij się, w jakim stanie materiału podano wartości (np. po ulepszaniu). Następnie porównaj wartość minimalną z progiem 650 MPa. Wybierz tylko te pozycje, które go spełniają.
Nie zawsze. Hartowanie czopów dotyczy głównie warstwy wierzchniej i twardości/odporności na zużycie. Wymaganie Rm dotyczy własności mechanicznych materiału (często rdzenia lub całego przekroju w danym stanie). Dlatego trzeba sprawdzać Rm w tabeli, a nie zakładać.
Najczęściej: pomylenie Rm z Re, odczyt wartości z niewłaściwej kolumny lub z niewłaściwego stanu (np. stan zmiękczony zamiast po obróbce cieplnej), a także wybór "najbardziej znanej" stali bez weryfikacji progu 650 MPa.
Gdy czopy są miejscem intensywnego tarcia lub nacisku (np. łożyska ślizgowe/toczne, uszczelnienia), a jednocześnie wał musi przenosić moment i obciążenia zmęczeniowe. Hartowanie poprawia trwałość powierzchni, a odpowiednia stal zapewnia wytrzymałość całego elementu.
W tabelach i oznaczeniach stale węglowe często mają prostsze oznaczenia (np. C45/45), a stale stopowe zawierają dodatki stopowe w oznaczeniu. W praktyce stale stopowe zwykle dają lepszą hartowność w przekroju, ale wybór zależy od wymaganego Rm, wymiarów wału i technologii obróbki.
Ćwicz czytanie tablic materiałowych: rozpoznawanie kolumn (Rm, Re, HB) i stanów obróbki. Naucz się typowych materiałów na wały (np. C45) i tego, jak obróbka cieplna wpływa na własności. Na zadaniu zawsze filtruj opcje według warunku liczbowego.
info

Około 32% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Warunek Rm min ≥ 650 MPa oznacza, że należy wybrać gatunek stali, dla którego w tabeli (w odpowiednim stanie po obróbce cieplnej) minimalna wytrzymałość na rozciąganie spełnia ten próg."

Źródła:

  • EN 10083-2:2006, Steels for quenching and tempering — Part 2: Technical delivery conditions for non alloy steels (zakres: stale do ulepszania cieplnego, m.in. C45)
  • ISO 683-1:2016, Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels — Part 1: Non-alloy steels for quenching and tempering (zakres: własności i zastosowania stali do obróbki cieplnej)
  • Matmatch – C45 / 1.0503 material data (własności i zastosowania), https://matmatch.com/materials/mamx0002-carbon-steel-c45-1045-15050 (dostęp: 2026-02-28)

Materiały:

  • Tablice materiałowe stali konstrukcyjnych stosowane w projektowaniu maszyn
  • Podstawy materiałoznawstwa: zależności skład–struktura–własności stali
  • Materiały dydaktyczne o doborze materiałów na wały i osie (projektowanie maszyn)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego