Металлобработка

Металлы и их сплавы давно применяются человеком для производства инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней посуды и деталей механизмов.

Чтобы превратить железные слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или скорректировать их форму, размеры и физико-химические свойства. За пару тысячелетий было разработано и отлажено очень много вариантов обработки металлов.

Характерности металлобработки

Бесчисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

• механическая (обработка резанием);
• литье;
• термическая;
• давлением;
• сварка;
• электрическая;
• химическая.

Литье — один из древнейших вармантов. Он заключен в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию грядущего изделия. Таким вариантом получают крепкие отливки достаточно разнообразных размеров и форм.

Про остальные виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка также известна человеку издавна, но большинство методов были разработаны в последнее сто лет. Сущность сварки состоит в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок 2-ух деталей в единое неразъемное целое.

В зависимости от способа нагрева металла отличают несколько групп сварочных технологий:

• Химическая. Металл греют выделяемым в ходе химреакции теплом. Термитную сварку широко используют в местах куда сложно добраться, где невозможно проложить электрику или подтащить баллоны с газом, в том числе под водой.
• Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем атмосферной горелки. Меняя форму факела, можно выполнять не только сварку, но и резку металлов.
• Электрическая сварка. Один из самых популярных способов:
  • Дуговая сварка применяет для нагревания и расплавления зоны для работы тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги используют специализированные инверторные аппараты. Сварка проводится обсыпными электродами или специализированной сварочной проволокой в атмосфере благородных газов.
  • При контактной сварке нагрев выполняется проходящим через точку соприкасания соединяемых заготовок сильным электрическим током. Отличают точечную сварку, при которой детали соединяются в некоторых точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

При помощи сварки объединяют детали механизмов, конструкции строительства, магистрали из труб, корпуса судов и автомобилей и многое иное. Сварка отлично комбинируется с остальными видами обработки металлов.

Электрическая обработка

Метод построен на частичном разрушении деталей из металла под влиянием электрических токов в газах высокой интенсивности.

Его используют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и отделке заготовок из твёрдых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

Графитовый или латунный электрод, на который подано большое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла зазор между электродом и деталью наполняют специализированным маслом.

Ультразвуковая металлобработка

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой более 20 кгц. Они вызывают локальный отклик и точечные разрушения слоя поверхности, метод используют для обработки прочных сплавов, нержавеющей стали и ювелирных изделий.

Характерности художественной обработки металлов

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине 20 века к ним добавилась сварка. Каждый способ просит собственных инструментов и устройств. При их помощи специалист либо создаёт индивидуальное эстетическое творение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, прибавляя ему красивое наполнение.

Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности листа металла или самого готового изделия, к примеру, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.

Способы обработки механическим способом металлов

Большую группу вармантов обработки механическим способом металлов соединяет одно: в каждом из них используется острый и твёрдый в отношении к заготовке инструмент, к которому кладут механическое усилие. В результате взаимные действия от детали отсоединяется слой металла, и форма ее меняется. Заготовка превосходит размерами завершенное изделие на величину, называемую «припуск»

Делят такие разновидности обработки механическим способом металлов, как:

• Точение. Заготовка крепится во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до той поры, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для изготовления деталей, которые имеют форму тела вращения.
• Сверление. В неподвижную деталь опускают сверло, которое быстро крутится вокруг собственной оси и неторопливо подается к заготовке в продольном направлении. Используется для проделывания отверстий в форме круга.
• Фрезеровка. В отличии от высверливания, где обработка проходит только передним концом сверла, у фрезы рабочей считается и боковая поверхность, и помимо вертикального направления, вращающаяся фреза передвигается и вправо-влево и вперед-назад. Это дает прекрасную возможность создавать детали фактически любой необходимой формы.
• Строгание. Резец двигается относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В большинстве моделей станков закреплен резец, а двигается деталью. Используется для изготовления продольных пазов.
• Шлифовка. Обработка выполняется крутящимся или совершающим продолговатые возвратно- поступательные движения материалом на абразивной основе, который снимает тоненькие слои с металлической поверхности. Используется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Каждая операция просит собственного особенного оборудования. В технологичном процессе изготовления детали данные операции группируются, сменяются и сочитаются для достижения самой лучшей продуктивности и сокращения внутрицеховых затрат.

Обработка давлением

Металлобработка давлением используется для изменения формы детали без нарушение ее целостности. Есть такие варианты:

Перед ковкой заготовку греют, опирают на твёрдую поверхность и наносят серию ударов тяжёлым молотом таким образом, чтобы заготовка приняла необходимую форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в огне горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец действует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких млн кг. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Взамен ручного молота используются кузнечные штампы из очень прочной стали.

Для штамповки требуется две зеркальные в отношении друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий металлический лист помещают между ними, а потом со значительным усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл греют до точки пластичности. Этот процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут делаться подобные операции, как:

При помощи штамповки выпускают огромный выбор изделий — от корпусов техники для дома до дисков колес и бензобаков.

Обработка при помощи резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей обычных размеров и толщин. Чтобы разделить лист или профиль на изделия или заготовки нужного размера, используют обработку резкой.

Для профиля очень часто применяют резку шлифовальным кругом или дисковой пилой.

Для разрезания металлических листов используют несколько вариантов резки:

• Ручная. Газосварщик с атмосферной горелкой вырезает куски металла необходимого размера и формы. Используется в небольших мастерских и на опытных производствах.
• Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной атмосферной горелки и дает возможность не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки
• Лазерная. Режет металл лучом лазера. Выделяется большой точностью и малым показателем отходов. Помимо резки, как правило выполняет операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
• Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Используется для разрезания листов из твёрдых и специализированных сплавов.

В условиях товарного производства и средних или больших серий на первоначальный план выходит подобное понятие, как показатель применения металла. Он увеличивается как за счёт более плотной раскладки деталей по площади, так и за счёт прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для увеличения свойств защитного характера материала

Химическая металлобработка — это влияние на него специализированными веществами с целью вызвать управляемую хим. реакцию.

Делаются как операции по подготовке для очищения поверхности перед сваркой или покраской, так и как завершальные облицовочные операции для красивого внешнего вида изделия и защиты его от ржавчины.

При помощи электрохимической обработки гальваническим методом наносят покрытия с защитным эффектом.

Термические виды обработки металлов

Термообработка металлов используется для улучшения их физико-механических параметров. К ней относя подобные операции, как:

Термообработка стали

Термообработка состоит в нагревании детали до конкретной температуры и ее дальнейшем охлаждении по специализированной программе.

Заготовку греют до температуры пластичности и неторопливо охлаждают прямо в печи.

Отжиг уменьшает твердость стали, но намного повышает эластичность и ковкость.

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига убираются внутренние напряжения, появившиеся при отливке или обработке механическим путем.

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в подобном состоянии в течение конкретного времени, за которое улучшаются внутренние структуры металла. Дальше изделие быстро охлаждают в не малом количестве воды или масла. Закалка намного повышает твердость материала и уменьшает его ударную вязкость, повышая, аналогичным образом, и хрупкость. Используют для конструкций компонентов, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Проходит после закалки. Образец греют до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают неторопливо. Это дает возможность возместить большую хрупкость, появившуюся после закалки. Используется в инструментальном производстве

Искусственное старение состоит в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве чтобы придать материалу параметров, появляющихся при естественном старении за продолжительное время.

Нормализация

Нормализация проходит для увеличения ковкости без заметного снижения твердости за счёт приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее используют перед закалкой и для увеличения обрабатываемости резанием. Проводят также, как и отжиг, но стынет заготовка на чистом воздухе.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.