Milling-master.ru

В помощь хозяину
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Реферат на тему металлообработка

Обработка металла на металлообрабатывающем предприятии

Способы формообразования деталей из металла (литье, ковка, штамповка, металлургия)

Предприятие является формой организации производственного процесса получение той или иной продукции. Например, машиностроительный завод-это предприятие, на котором организован производственный процесс по изготовлению какой-либо машины или ее частей.

Под производственным процессом понимают всю совокупность действий людей и машин по превращению материалов и полуфабрикатов в готовую продукцию. Производственный процесс включает в себя получение заготовок, транспортные операции на предприятие, обработку деталей и их сборку в изделие, контроль продукции, ее испытание, хранение и др. Основу любого производственного процесса составляют технологические процессы.

Технологическим процессом называется часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением формы, размеров, а также состояния материала при преобразовании его в готовою продукцию. Производственный процесс на металлообрабатывающем предприятии может включать в себя следующие технологические процессы: литье металлов, ковку, штамповку, механическую обработку и т.д.

Производственный процесс и составляющие его технологические процессы на металлообрабатывающем предприятие проходят, как правило, три основные стадии: получение заготовок, изготовление деталей и сборку изделий. Технологическая структура машиностроительного завода, например, включает в себя: заготовительного производство (литейные, кузнечные, штамповочные, цехи), механообрабатывающее (токарные, фрезерные, шлифовальные и другие цехи участки), сборочное (цехи сборки отдельных узлов а агрегатов, сборочные конвейеры и т.д.), вспомогательное (инструментальные, ремонтные и другие цехи), экспериментальное (цехи или участки создания и испытания опытных образцов продукции).

В свою очередь технологический процесс состоит из отдельных частей- технологических операций. Под технологической операцией понимают законченную часть технологического процесса обработки одной или нескольких одновременно обрабатываемых заготовок, выполняемую на одном рабочем месте одним рабочим (бригадой). Операций является исходным элементом при разработке и планировании операций: сверление отверстий, нарезание резьбы, обтачивание заготовок, фрезерование плоскостей и т.д.- это технологические операции.

Начинается производственный процесс с технологических операций формообразований деталей. Наиболее распространенные способы получение деталей различной формы- литье и обработка металлов методами пластического деформирования.

Литье — один из древнейших способов формообразования деталей. Его сущность заключается в том, что расплавленный металл заливают в специальную литейную форму, в которой он, остывая, затвердевает и сохраняет очертания этой формы. Деталь, полученная таким способом, называется отлив алюминия, бронзы, латуни и других металлов сплавов.

Существуют различные виды литья: в песчано-глинистые формы, в металлические формы (кокильное литье), под давлением, центробежное и др. Литье в песчано-глинистые формы- процесс сложный и трудоемкий. Литейные формы в этом виде литья изготавливают из специальной формовочной смеси. Формы разовые, поэтому производительность труда невысокая.

Литье в металлические формы (кокильное литье) по сравнению с получением отливок в песчано-глинистых формах- операция более простая и производительная. Металлическая, обычно стальная форма (кокиль) выдерживает тысячи отливок из различных цветных металлов и сплавов. Перед заливкой жидкого металла форму предварительно подогревают, а стенки внутренний полости смазывают специальным составом для получения более чистой поверхности отливки. Затем в форму вскрывают и извлекают из нее отливку.

Литье под давлением осуществляется также в металлических формах. Давление на жидкий металл при заполнение формы, Давление на жидкий металл при заполнении формы обеспечивает ее хорошую заполняемость, передает отливке тончайшие очертание формы, уменьшает пористость металла отливке. Полученные детали имеют чистую поверхность и достаточно точные размеры, вследствие чего последующая их механическая обработка или очень незначительная, или совсем не нужна.

Центробежное литье- это заливка металла во вращающуюся форму. Под действием возникающих при вращение центробежных сил металл прижимается к стенкам формы и, застывая, приобретает конфигурацию, точно соответствующую ее внутренним очертанием. Центробежное литье применяется, главным образом, для получение отливок, имеющих форму тел вращения, например втулок, дисков, труб и т.д.

Получение деталей путем обработки металлов методами пластического деформирования основано на использования пластических свойств- способности материала изменять свою форму и размеры под действием внешних сил (давления) и сохранять полученную форму и размеры после прекращения действия этих сил. Для увеличения пластичности металл нагревают до температуры, при которой наиболее полно проявляются его пластические свойства.

Различают следующие методы пластического деформирования: прокатка, волочения, которые были рассмотрены ранее, а также прессование, свободная ковка, штамповка. Прессование – это вид обработки, при котором металл, заключенный в замкнутую форму, выдавливается через отверстия меньшей площади, чем площадь сечения исходного материала. В результате прессуемый металл принимает вид прутка, который может быть простой или сложной формы, сплошным или полым в зависимости от формы и размеров отверстия. Прессованию подвергаются слитки алюминия, меди и их сплавов, а также олова, цинка, свинца и других металлов.

Ковка, так же как и литье,- древнейших способ обработки металлов. Различают ковку без применения штампов, так называемую свободную ковку, и ковку в штампах- штамповку. Свободная ковка заключается в следующем. Заготовку нагревают до температуры, при которой металл становится более пластичным. После этого заготовку кладут на наковальню и ударами молота придают ей необходимую форму. Заготовку, полученную в результате ковки, называют поковкой. Различают ручную и машинную ковку. Ручная ковка применяется в индивидуальном производстве для выполнения мелких ремонтных работ. Машинная ковка-ковка на молотах и прессах- используется в серийном и массовом производстве.

При штамповке формообразование деталей происходит в штампе и определяется его конфигурацией. Штамповка с предварительным нагревом называется горячей, без нагрева – холодной. Различается объемную и листовую штамповку. Горячая объемная штамповка позволяет получать изделия с высокой точностью формы и размеров. Холодную объемную штамповку применяют для поковок небольшого размера. Листовой штамповкой изготовляют плоские или пространственные тонкостенные изделия из стали, цветных металлов и сплавов. Вместе с рассмотренными уже традиционными методами формообразования деталей применяется сравнительно новый метод- метод порошковой металлургии. Сущность его заключается в том, что сначала получают порошки различных металлов или сплавов а, затем из этих порошков путем прессования и спекания получают не только новый материал, но и деталей уже определенной формы. Например, этим методом получают пластинки из твердых спеченных сплавов для оснащения режущей части резцов и других инструментов.

Получение различных способами и требующие дополнительной обработки отливке, поковки и т.д. называют заготовками. Эти заготовки затем поступают в механообрабатывающие и другие цехи для дальнейшей обработки.

Электрофизические, электрохимические, ультразвуковые обработка металлов

Дальнейшую обработку заготовок а отличие от предыдущих методов формообразования иногда называют размерной обработкой. Здесь главное создание формы необходимых размеров, качества поверхностей и др. Распространенный вид размерной обработки- уже знакомая вам обработка металлов резанием. Она осуществляется на токарных, фрезерных, сверлильных и других металлорежущих станках. В отдельных случаях обработка металлов может осуществляться и вручную, с помощью различных ручных и механизированных инструментов. Эта необходимость возникает обычно во вспомогательных ремонтных и экспериментальных цехах.

Наряду с обработкой резанием применяются электрофизические, электрохимические, ультразвуковые и другие методы. Характерна их особенность- применение электрической, химической или механической энергии непосредственно в зоне обработке.

Среди электрофизических методов широко используется метод электроэрозионной размерной обработки металла. Его сущность заключается в разрушении отдельных слоев металлической заготовки электрическим разрядом. Различаются электроискровой и анодно-механической способы обработки металлов. При электроискровом способе заготовку и рабочий инструмент представляют в виде двух электродов: катода и анода, к ним подводят электрический ток и при сближении происходит электрический разряд. На одном из электродов, которым является обрабатываемая заготовка, происходит разрушение (эрозия) металла, а на другом- рабочем инструменте- эти частицы металла оседают. Указанный способ применяется для получение отверстий в заготовках из твердых спеченных сплавов и других труднообрабатываемых металлов и сплавов.

Анодно-механический способ заключается в следующем. Обрабатываемую заготовку (анод) и вращающийся инструмент (катод), находящийся в среде электролита, пропускают постоянный ток разлагает его и растворяет поверхность заготовки (анода). На поверхности заготовки постоянно образуется срывает ее. Анодно-механический способ обработки металлов применяется для режущих инструментов, оснащенных пластинками из твердого спеченного сплава, и для резки очень твердых и вязких металлов.

Электрохимическая обработка характеризуется тем, что под действием электрического тока разрушается поверхностны слои металла детали, помещенной в электролит. Микронеровности поверхности детали растворяются в электролитическим полированием. Для покрытия металлических деталей слоем других металлов и сплавов применяется гальванический способ, основанный на электролизе. Этим способом пользуются для покрытия деталей слоем хрома, никеля, меди.

Ультразвуковой метод обработки металла состоит в том, что под действием ультразвуковых колебаний энергия вибрирующего инструмента передается частицам абразивного микропорошка, который, находись во взвешенном состояние в воде или масле, производит разрушение обрабатываемого слоя поверхности заготовки. Этим способом обрабатывают отверстия различного профиля в деталях, изготовляемых из таких труднообрабатываемых материалов, как алмаз, твердые спеченные сплавы и др.

При обработке металлов широко используется сварка- технологический процесс образования неразъемного соединения металлических деталей, конструкции и сооружений путем их местного сплавления или совместного деформирования, в результате чего возникают прочные связи между атомами (молекулами) соединяемых тел. Все методы сварки подразделяются на две основные группы: сварка плавлением и сварка пластическим деформированием. При сварке плавления производится местный нагрев соединяемых деталей до температуры плавления, а сварной шов образуется путем смешения жидки фаз металлов. Сварка пластическим деформированием заключается в обратном шва посредством сдавливания деталей. Она может производиться с предварительным местным нагревом деталей или без него (холодная сварка). По способу местного нагрева деталей сварку подразделяют на электрическую (нагрев под действием электрического тока), газовою (нагрев пламенем горящего газа) и другие виды.

Самым распространенным способом электрической сварки является электродуговая сварка. При этой для сплавления кромок соединяемых деталей используют теплоту электрической дуги, получаемой с помощью специальных сварочных аппаратов. От сварочного аппарата электрический ток, достигающий сотни ампер и мощностью не менее 5…10 кВт, подводится к электроду и свариваемому изделию. Прикосновению электрода к изделию приводит к образованию дуги с температурой 500…600 градусов. Тепло электрической дуги расплавляет кромки свариваемых деталей и конец электрода, при этом металл электрода заполняет углубление между деталями и образует шов.

Доклад на тему «Обработка металла»

Как организовать дистанционное обучение во время карантина?

Читать еще:  Книги по металлообработке

Помогает проект «Инфоурок»

Министерство образования и науки Республики Дагестан

на тему: «Обработка металла»

Подготовил: учитель технологии МКОУ «Сюгютская СОШ им. М. Митарова» Курбанов А.Э.

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

механическая (обработка резанием);

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

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

Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.

Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.

Электросварка. Самый распространенный способ:

Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.

При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

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

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

Особенности художественной обработки металлов

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

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

Способы механической обработки металлов

Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.

Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.

Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы.

Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.

Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

Обработка с помощью резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.

Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.

Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки

Лазерная . Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.

Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

Термические виды обработки металлов

Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

Термическая обработка стали

Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее применяют перед закалкой и для повышения обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

Виды обработки металлов

Автор: Пользователь скрыл имя, 22 Ноября 2011 в 15:51, реферат

Описание работы

Прогресс нашей цивилизации неразрывно связан с достижениями людей в области обработки металлов. Тысячелетия прошли с тех пор, как человек сделал первые шаги в области добычи металлов. Но для придания изделиям из металлов требуемой формы их необходимо было обрабатывать, чтобы сделать инструменты, оружие и посуду. Уже тогда люди обнаружили, что от нагревания металл становится мягче, а с остыванием он снова твердеет. Так древний человек научился плавить, варить и лить металлы.

Читать еще:  Поставщик металлообрабатывающего оборудования

Какие же методы обработки металлов применяются в промышленности сегодня? Наиболее часто используемыми и актуальными видами обработки металлов на сегодняшний день являются механическая и термическая обработка (например, термообработка стали), литье, обработка давлением, сварка, электрофизические и электрохимические методы обработки.

Содержание

1. Основные способы обработки заготовок металлов. 3
2. Характеристика основных способов обработки заготовок металлов и металлообрабатывающих инструментов. 5
2.1 Обработка металлов давлением 5
2.2 Сварка 11
2.3 Электрофизические и электрохимические методы обработки 14
3. Сравнительная характеристика потребительских свойств металлообрабатывающего и монтажного инструмента отечественного и зарубежного производства. 16
Список литературы: 21

Работа содержит 1 файл

металлы.doc

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

по дисциплине «Товароведение и экспертиза металлотоваров»

  1. Основные способы обработки заготовок металлов.

Прогресс нашей цивилизации неразрывно связан с достижениями людей в области обработки металлов. Тысячелетия прошли с тех пор, как человек сделал первые шаги в области добычи металлов. Но для придания изделиям из металлов требуемой формы их необходимо было обрабатывать, чтобы сделать инструменты, оружие и посуду. Уже тогда люди обнаружили, что от нагревания металл становится мягче, а с остыванием он снова твердеет. Так древний человек научился плавить, варить и лить металлы.

Какие же методы обработки металлов применяются в промышленности сегодня? Наиболее часто используемыми и актуальными видами обработки металлов на сегодняшний день являются механическая и термическая обработка (например, термообработка стали), литье, обработка давлением, сварка, электрофизические и электрохимические методы обработки.

Использование пластических свойств металлов легло в основу обработки металлов давлением. Действуя на заготовку давлением, можно изменить ее форму и размеры, и, что не менее ценно, сохранить их после прекращения воздействия приложенных сил. Различают холодную и горячую обработку металлов давлением. Наиболее простым и достаточно широко распространенным способом является холодная штамповка, осуществляемая с использованием специального оборудования – штампов, которая применяется при массовом производстве различных металлических деталей. По сравнению с такими довольно старыми видами обработки металлов как механическая обработка и литье, этот способ, несомненно, является шагом вперед, поскольку его отличают высокая производительность и экономное расходование металла.

Термическая обработка металлов основана на процессе теплового воздействия на металлы и их сплавы, ее видами являются закалка, отжиг и отпуск. Если раньше применялась лишь обычная полная закалка металлов, то сейчас новым словом в развитии технологий обработки металлов является поверхностная закалка при помощи токов высокой частоты, которые генерируются специальными установками ТВЧ, осуществляющими индукционный нагрев помещенной в электромагнитное поле детали. Как правило, индуктор состоит из медных полых трубок с циркулирующей по ним водой, благодаря чему не происходит нагрева самого индуктора. Для обеспечения равномерного нагрева изделия форма индуктора сделана таким образом, что она повторяет форму детали.

Закалка ТВЧ (токами высокой частоты) является прогрессивным способом обработки металлов и имеет целый ряд преимуществ перед уже известными способами, таких как достижение высокой прочности и качества обрабатываемых изделий, отсутствие окалины и возможность обработки деталей любых форм. Кроме того, способ высокопроизводителен, экономичен и допускает возможность внедрения на производстве полной автоматизации. Поэтому такому виду обработки металлов как закалка ТВЧ, несомненно, принадлежит будущее.

  1. Характеристика основных способов обработки заготовок металлов и металлообрабатывающих инструментов.

2.1 Обработка металлов давлением

Обработка металлов давлением основана на использовании пластических свойств материалов. Эти свойства позволяют изменять форму и размеры заготовки под действием внешних сил (давления) и сохранять полученные форму и размеры после прекращения действия сил. Для увеличения пластичности металл нагревают до температуры, при которой наиболее полно проявляются его пластические свойства.

Обработка металлов давлением отличается высокой производительностью и экономным расходованием металла по сравнению с литьем и механической обработкой и, кроме того, улучшает механические свойства литого металла.

Различают следующие основные способы обработки металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, штамповка.

Прокатка (рис. 1) —это обжатие заготовки между вращающимися валками. Валки могут быть гладкими — для прокатки листов и лент и с вырезками (ручьевые) — для получения деталей фасонного профиля. Различают горячую (с подогревом заготовки) и холодную прокатку.

Рис. 1 – Прокатка

В результате обжатия поперечное сечение заготовки уменьшается, а длина и ширина увеличивается. Деформацию заготовки обычно определяют относительным обжатием, % :

где — высота заготовки.

Практика производится гладкими цилиндрическими волоками и волоками, имеющими на своей поверхности особые проточки, называемые ручьями. При плотном соприкосновении волоков их ручьи образуют закрытые контуры, называемые калибрами. Комплект практичных волоков со станиной называют рабочей клетью.

Практика гладкими волоками дает листы и ленты, а ручьевыми волоками – различные прокатные профили.

Обычно относительное обжатие заготовки за один проход не превышает даже для горячего металла 70 – 30 %, поэтому окончательный профиль продукта получается многократным процессом повторения обработки заготовки при постепенном уменьшении зазора между волоками. При каждом пропуске заготовки площадь её поперечного сечения уменьшается, а форма и размеры постепенно приближаются к требуемым.

При горячей прокатке стали гладкими волоками угол захвата равен 15-24°, при холодной – 3-8°, сортового металла 25-27°.

Технологический процесс современного прокатного производства, не зависимо от вида получаемой продукции, состоит из нескольких этапов: подготовки исходного материала, нагрев его (в случае горячей прокатки), прокатки и отделки. Кроме того, на всех стадиях прокатки осуществляется контроль за ходом процесса и состоянием оборудования.

Комплекс оборудования, с помощью которого производится прокатка, называется прокатным станом. Прокатные станы подразделяют по характеру процесса прокатки и выпускаемой продукции на блюминги, слябинги, листопрокатные, проволочные, сортовые, трубопрокатные и специальные.

На блюмингах производят крупные квадратные заготовки — блюмы. Из блюмов на сортопрокатных станах получают сортовой прокат с сечениями в виде квадрата, круга, прямоугольника, треугольника, сегмента, ромба, уголка, швеллера, тавра, двутавра и др.

На слябингах прокатывают крупные прямоугольные заготовки — слябы, из которых затем на листопрокатных станах производят более мелкие прямоугольные заготовки и листы.

Проволочные станы предназначены для получения проволоки диаметром 5—10 мм.

На трубопрокатных станах получают бесшовные и шовные (сварные) трубы. С помощью специальных станов прокатывают самые различные заготовки, например железнодорожные колеса, вагонные оси и т. д.

Волочение (рис. 2) — процесс протягивания заготовки через постепенно сужающееся отверстие (волочильный глазок). В результате поперечное сечение заготовки уменьшается, а ее длина увеличивается. Волочильный глазок является основной частью волоки — рабочего органа волочильных станов, на которых производится эта операция. Волочение выполняют в холодном или горячем состоянии.

При волочении заготовку протягивают через постепенно сужающееся отверстие в инструменте, называемое волокой. При этом сечение отверстия меньше исходного сечения заготовки.

Рис. 2 – Волочение

Исходным материалом для волочения является горячекатаный сортовой прокат (круглый, квадратный, шестигранный и др.), проволока, трубы из стали, цветных металлов и сплавов. Волочение применяют для получения проволоки малого диаметра, тонкостенных труб, фасонных профилей, а также для калибровки, т. е. придания точных размеров и высокого качества поверхности изделия. Разрезкой фасонных профилей получают готовые детали — шпонки, направляющие и т. д.

Процесс волочения осуществляется также в холодном состоянии и используется для получения тонкой проволоки (от 0.002 до 5 мм), калиброванных продуктов различного профиля и тонкостенных труб. При это получают изделие точных размеров, заданной геометрической формы, с чистой и гладкой поверхностью.

Заготовками могут служить прокат (катаная проволока, прутки, трубы), а так же прессованные профили (прутки, трубы). Окончательные размеры изделий обеспечиваются протягиванием (волочением заготовки) через несколько последовательно расположенных волок, так как степень обжатия материала за один проход сравнительно не велика. Волока (фильер, глазок) изготавливаются из инструментальной стали (У7, У12, Х12М), металлокерамических сплавов (ВК3, ВК6) или технического алмаза.

Прессование (рис. 3) — вид обработки металлов давлением, при котором металл, заключенный в замкнутую форму, выдавливается через отверстие, меньшей площади, чем площадь сечения исходного материала. В результате прессуемый металл принимает вид прутка, который может быть простым или сложным, сплошным или полым, в зависимости от формы и размеров отверстия. Прессованию подвергаются слитки алюминия, меди и их сплавов, а также цинка, олова, свинца и др.

Рис. 3 – Схема прессования полого профиля. 1 – пуансон; 2 – металл заготовки; 3 – матрица; 4 – игла; 5 – пресс- шайба;

Процесс прессования осуществляется при температурах горячей обработки металлов давлением, т.е. при их высокой пластичности.

Прессованию подвергают алюминий, медь и сплавы на их основе, цинк, олово, свинец. Прессованием получают разнообразные профили из специальных сталей, титановых сплавов и других малопластичных металлов; профили сложной формы, которые не могут быть получены другим способом; обычные профили небольших размеров (например, трубы из цветных металлов).

При прессовании металл подвергается всестороннему неравномерному сжатию и поэтому имеет весьма высокую пластичность.

Прессование производится на горизонтальных либо вертикальных гидравлических прессах. Процесс прессования высокопроизводителен и обеспечивает высокую точность профиля получаемых изделий. Простая замена инструмента – матрицы – позволяет легко переходить к изготовлению изделия другого вида.

Особые требования при прессовании предъявляются к инструменту (матрицам, прессшайбам, пуансонам) работающему в условиях высоких температур и больших нагрузок. Обычно этот инструмент изготавливают из высоколегированных сталей и сплавов, содержащих вольфрам, ванадий, молибден, хром, и другие элементы.

Ковка, так же как и литье, является издавна известным способом обработки металлов. Различают ковку без применения штампов, так называемую свободную ковку, и ковку в штампах — штамповку.

Свободная ковка заключается, в следующем. Заготовку нагревают в нагревательной печи до температуры, при которой металл становится более пластичным. После этого заготовку кладут на наковальню и ударами молота придают ей необходимую форму. Изделие, полученное в результате ковки, называется поковкой.

Различают ручную и машинную ковку. Ручная ковка применяется в индивидуальном производстве для выполнения мелких ремонтных работ. Машинная ковка — ковка на молотах и прессах — используется в серийном и массовом производстве. Она во много раз производительнее ручной и позволяет обрабатывать очень крупные детали.

Читать еще:  Технология нагрева металла

С помощью ручной и машинной ковки можно получать поковки самых различных форм. Однако из-за длительности процесса свободная ковка не всегда выгодна в массовом производстве. В этом случае более производительной и экономически оправданной является штамповка.

Обработка металла

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

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

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

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

  • Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.
  • Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.
  • Электросварка. Самый распространенный способ:
    • Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.
    • При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

Электрическая обработка

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

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

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

Особенности художественной обработки металлов

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

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

Способы механической обработки металлов

Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

  • Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.
  • Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.
  • Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы.
  • Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.
  • Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

Обработка давлением

Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

Обработка с помощью резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.

Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

  • Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.
  • Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки
  • Лазерная. Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
  • Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

Термические виды обработки металлов

Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

Термическая обработка стали

Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

Отжиг

Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

Закалка

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Отпуск

Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

Старение

Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

Нормализация

Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее применяют перед закалкой и для повышения обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector