Milling-master.ru

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

Технология обработки металлов

Обработка металлов по современным технологиям

Несмотря на появление новых инновационных материалов, металл остаётся основой промышленности и строительства. Новые технологии машиностроения позволяют разработать новые способы обработки металлов, что и является главной задачей технологов и конструкторов. Обработка металлов по новым технологиям ведется с целью улучшения качества, повышения точности обработки, производительности и уменьшения количества отходов.

Различают три основных направления обработки металлов:

  • Формоизменение при помощи высокоточных методов пластического деформирования.
  • Применение традиционных способов обработки металлов, но отличающихся повышенной точностью и производительностью.
  • Использование высокоэнергетических методов.

Выбор оптимального метода обработки металлов определяется производственными требованиями и серийностью производства. Например, очень тяжелые конструкции оборудования вызывают повышенный расход энергии, а сниженная точность изготовления отдельных деталей и узлов – низкую производительность техники. Некоторые технологии не могут обеспечить необходимые прочностные свойства и микроструктуру металла, что в итоге сказывается на долговечности и стойкости деталей, пусть даже и изготовленных с минимальными допусками. Новая технология обработки металла основана на использовании нетрадиционных источников энергии, которые обеспечивают его размерное плавление, испарение или формообразование.

Токарно-фрезерная обработка металлов

Механическая обработка металла, связанная со снятием стружки, развивается в направлении изготовления особо высокоточных изделий преимущественно в мелкосерийном производстве. Поэтому традиционные станки уступают место оперативно переналаживаемым металлообрабатывающим комплексам с ЧПУ (Числовое Программное Управление). Числовое Программное Управление — станок, работающий на числовом программном управлении, способен совершать те или иные действия, которые ему задаются при помощи специальной программы. Параметры работы станка задаются посредством цифр и математических формул, после этого он выполняет работу согласно указанным программой требованиям. Программа может задавать такие параметры, как:

  • мощность;
  • скорость работы;
  • ускорение;
  • вращение и многое другое.

Сравнительно невысокий коэффициент использования материала (при механической обработке он редко когда превышает 70…80%) компенсируется минимальными допусками и высоким качеством финишной поверхности изделий.

Производители систем с числовым управлением делают основной упор на расширенные технологические возможности рассматриваемого оборудования, использовании современных высокостойких инструментальных сталей и исключении ручного труда оператора. Все подготовительно-заключительные операции на таких комплексах выполняет робототехника.

Энергосберегающие методы пластического деформирования металлов

Технология обработки металлов давлением, кроме повышенного коэффициента использования металла, обладает и другими существенными достоинствами:

  • В результате пластического деформирования улучшается макро- и микроструктура изделия;
  • Производительность оборудования для штамповки в разы превышает аналогичный показатель для металлорежущих станков;
  • После обработки давлением повышается прочность металла, возрастает его стойкость от динамических и ударных нагрузок.

Прогрессивные процессы холодной и полугорячей штамповки – дорнование, точная резка, выдавливание, ультразвуковая обработка, штамповка в состоянии сверхпластичности, жидкая штамповка. Многие из них реализуются на автоматизированном оборудовании, оснащаемом компьютерными системами контроля и управления. Точность изготовления штампованных изделий во многих случаях не требует последующей их доводки – правки, шлифования и т.д.

Высокоэнергетические способы формоизменения металлов

Высокоэнергетические технологии обработки металлов применяются в тех случаях, когда традиционными методами изменять форму и размеры металлической заготовки невозможно.

При этом используются четыре вида энергии:

  • Гидравлическая — давления жидкости, либо отдельных элементов, приводимых ею в движение.
  • Электрическая, при которой все процессы съёма материала выполняются с помощью разряда – дугового или искрового.
  • Электромагнитная, реализующая процесс обработки металлов при воздействии на заготовку электромагнитного поля.
  • Электрофизическая, действующая на поверхность направленным лучом лазера.

Существуют и успешно развиваются также комбинированные способы воздействия на металл, при которых используются два и более источника энергии.

Гидроабразивная обработка металлов основана на поверхностном воздействии жидкости высокого давления. Подобные установки применяются, в основном, с целью повышения качества поверхности, снятия микронеровностей, очистки поверхности от ржавчины, окалины и т.п. При этом струя жидкости может воздействовать на изделие как непосредственно, так и через абразивные компоненты, находящиеся в потоке. Абразивный материал, содержащийся в эмульсии, постоянно обновляется, чтобы обеспечить стабильность получаемых результатов.

Электроэрозионная обработка металлов – процесс размерного разрушения (эрозии) поверхности металла при воздействии на него импульсного, искрового или дугового разряда. Высокая плотность объёмной тепловой мощности источника приводит к размерному плавлению микрочастиц металла с последующим выносом их из зоны обработки потоком диэлектрической рабочей среды (масла, эмульсии). Поскольку при обработке металла одновременно происходят процессы локального нагрева поверхности до весьма высоких температур, то в результате твёрдость детали в зоне обработки существенно увеличивается.

Магнитоимпульсная обработка металла заключается в том, что обрабатываемое изделие помещается в мощное электромагнитное поле, силовые линии которого воздействуют на заготовку, помещённую в диэлектрик. Таким способом производят формовку малопластичных сплавов (например, титана или бериллия), а также листовых заготовок из стали. Аналогичным образом на поверхность действуют и ультразвуковые волны, генерируемые магнитострикционными или пьезоэлектрическими преобразователями частоты. Высокочастотные колебания применяются также и для поверхностной термообработки металлов.

Наиболее концентрированным источником тепловой энергии является лазер. Лазерная обработка металла – единственный способ получения в заготовках сверхмалых отверстий повышенной размерной точности. Ввиду направленности теплового действия лазера на металл, последний в прилегающих зонах интенсивно упрочняется. Лазерный луч способен производить размерную прошивку таких тугоплавких химических элементов, как вольфрам или молибден.

Электрохимическая обработка металла – пример комбинированного воздействия на поверхность химическими реакциями, возникающими при прохождении через заготовку электрического тока. В результате происходит насыщение поверхностного слоя соединениями, которые могут образовываться лишь при повышенных температурах: карбидами, нитридами, сульфидами. Подобными технологиями может выполняться поверхностное покрытие другими металлами, что используется для производства биметаллических деталей и узлов (пластин, радиаторов и т.д.).

Читать еще:  Продажа металлообрабатывающих станков

Современные технологии обработки металлов непрерывно совершенствуются, используя новейшие достижения науки и техники.

Если Вам понравилась эта статья, то расскажите о ней друзьям через социальные сети! Нажмите соответствующую кнопку!

Один комментарий на статью «Обработка металлов по современным технологиям»

Лазерная резка металла является одной из самых прогрессивных и перспективных технологий для создания высококачественных элементов. Этот способ обработки металла применяется для раскроя изделий из низкоуглеродистой и нержавеющей стали, алюминия, латуни, меди. Высокий спрос данной услуги обусловлен высокой точностью реза и минимальным механическим и термическим воздействием на структуру металла.

Технологии обработки металлов

Обрабатывать металл люди начали еще в самые древние времена, предположительно, это началось еще до нашей эры. Если первобытные жители планеты использовали для выплавки сыродутные печи, в наши дни технологии обработки металлов совершенно изменились.

Применение новейшего оборудования значительно упростило все процессы, и позволило работать даже с очень прочными материалами и сплавами, научные и технические разработки в области строения специальных агрегатов стремительно развиваются, потому индустрия металлообработки процветает.

Чтобы понять, насколько далеко ушел прогресс, рассмотрим современные технологии, которые используются в металлообработке, изучим их принципы и возможности.

Существуют такие основные методы обработки металла:

Для каждого отдельного материала применяются выборочно наиболее подходящие технологии обработки металлов. Это помогает изготавливать продукцию высокого класса с отменными механическими и физико-химическими свойствами. Познакомимся более детально со всеми этими методами.

Литье

Это метод обработки заключается в заливке расплавленного металла в специальную пресс-форму, конфигурацию которой он принимает. После остывания из пресс-формы извлекают готовое изделие или деталь, которое называется отливкой.

Сложность всего процесса заключается в предварительной плавке материалов, а далеко не все они под воздействием высокой температуры приобретают необходимую для заполнения формы консистенцию.

Для литья подходят такие металлы как чугун, олово, медь, алюминий, цинк и их сплавы. Плавление отдельных материалов происходит в печах различной конструкции, они отличаются друг от друга вместительностью, температурными режимами и источниками энергии.

Обработка давлением

Данный тип обработки также применяется для придания деталям или готовым изделиям необходимой формы, он заключается в пластической деформации заготовок с использованием давления. При этом целостность заготовок не нарушается, а потери материала минимизируются, что делает данную сферу достаточно перспективной.

Технологии обработки металлов давлением включают в себя такие методы, как волочение, прессование, ковку, штамповку и прокатку.

Выбор делается в пользу того или иного способа воздействия после детальной оценки характеристик обрабатываемого материала и требований, которым должна отвечать готовая продукция.

Резание

Это еще один метод придания деталям той формы и параметров, которые заданы в чертежах.

Принцип действия технологии заключается в том, что заготовку обрабатывают режущими инструментами, которые снимают ее верхний слой до того момента, пока готовое изделие не примет необходимую форму и размеры.

Наиболее популярными видами данных работ считаются: токарная обработка, нарезание резьбы, шлифовка и полировка.

Сварка

Метод соединения металлических частей на молекулярном и атомном уровне называется сваркой, она может быть контактной или бесконтактной, осуществляться посредством воздействия на заготовки тепловой энергией или механической.

Существует много видов сварки, она может быть как ручной, так и автоматической, выбор определенных технологий сварки делают в зависимости от вида материала и сферы производства.

Связанные процессы

Эта категория обработки не является основной, но она часто применяется до или после проведения основных этапов. Термообработка, плакирование и напыление проводятся дополнительно для повышения качественных характеристик готовых изделий или заготовок.

Инновационные технологи в обработке металла

Стремительное развитие инженерии, машиностроения и других отраслей, непосредственно связанных с металлургией, позволяет изобретать новые технологии обработки металлов, которые помогают создавать очень точные и прочные детали, обладающие высокими механическими и химическими характеристиками.

Разработка инноваций в этой сфере хорошо спонсируется как частными, так и государственными организациями, потому ученые имеют возможность делать открытия и внедрять их в производства в кратчайшие сроки.

Где узнать о последних новинках технологий в обработке металлов

«Металлообработка» – это специализированная ежегодная выставка, которая будет проходить в московском ЦВК «Экспоцентр».

Международное мероприятие, на котором свои инновационные станки, инструменты и технологии обработки металлов представят лучшие мировые компании, будет интересным для посещения владельцам крупных и малых предприятий, частных мастерских и заводов.

На выставке можно будет изучить все последние изобретения и их преимущества.

Современные технологии в металлообработке

Применяя современные технологии в металлообработке, промышленные предприятия создают различные детали и узлы любой сложности. Они востребованы в приборостроительной, машиностроительной, мебельной и множестве других отраслей. Речь идёт о самых разных товарах, от обычных гвоздей, заканчивая турбинами и трубами.

На предприятиях для этих задач применяется несколько методик и оборудование с высокой производительностью. В первую очередь это автоматические и винторезные токарные станки.

Первые применяются для поточного массового производства различных деталей. Вторые – для малосерийного или штучного. Для обработки заготовок применяются зенкеры, свёрла, резцы, метчики и другие инструменты. Простейшие модели управляются оператором вручную. Более продвинутые устройства работают в связке с компьютерным оборудованием по заранее подготовленной программе. В частности, используются станки с ЧПУ.

Читать еще:  Технология изготовления из металла

Также для изменения геометрии, механических и иных свойств применяются литьё, сварка, обработка давлением, включая прессование, штамповка. Выбор метода зависит от технического задания, стоящего перед предприятием, сроков, необходимой скорости и производительности.

Фрезерные станки

Чтобы из металлической заготовки выточить нужную деталь или инструмент, применяются установки, обрабатывающие материал фрезами. Принцип работы прост:

  • Изделие зажимают, чтобы она оставалась неподвижной;
  • Устанавливается фреза заданной формы и размера;
  • Выполняется обработка по разметке. Как только фреза доводит изделие до нужных параметров, станок отключают. На автоматических моделях выключение производится по программе.

Суть методики – снятие слоя материала – т.н. «припуска». Она позволяет изготовить изделия сложной формы, выполнить на поверхности канавки, пазы или шипы, и даже нанести на табличку надпись. Фрезерование – метод, с помощью которого изготавливаются нестандартные изделия.

Способы резки

Далее мы затронем основы технологий металлообработки, применяемые на металлорежущих станках. Сложно представить металлообрабатывающую отрасль без резки. Суть метода заключается в удалении лишнего материала с заготовки с целью придания нужных форм и габаритов. Существует несколько способов, базирующихся на механическом, абразивном, термическом и химическом воздействии на металл. Они отличаются точностью, скоростью и энергозатратами.

Для каждой задачи эффективен конкретный вид обработки. Так для тонколистового проката или тонкостенных изделий эффективна лазерная резка.

Подобные инновационные технологии в металлообработке имеют несколько важных преимуществ:

  • Обеспечивается точность, качество, отсутствие дефектов – окалины, заусенцев.
  • Выполняется термическое упрочнение.
  • Подходит для тугоплавких материалов – вольфрама, молибдена.

Сфокусированный луч испаряет слой металла на месте соприкосновения.

Передовые разработки

Новые технологии металлообработки не ограничиваются лазером. Также применяются следующие методики:

  • Магнитоимпульсная – заготовку помещают в электромагнитное поле. Изделие помещается в диэлектрик, и силовые линии воздействуют на его поверхности. Таким способом проводят формовку бериллия, титана, листовой стали.
  • Высокочастотная, ультразвуковая. Эффективна для термообработки поверхностей металлов и сплавов.
  • Электроэрозионная – разрушение металлического слоя воздействием электрической дуги, искры или импульса. Микрочастицы плавятся, постепенно вымываясь из обрабатываемой зоны эмульсией или маслом. Параллельно увеличивается твёрдость заготовки в зоне воздействия разряда.
  • Плазменная – подходит для чёрных, цветных и тугоплавких металлов. Вместо режущего инструмента используется струя плазмы. Она образуется при воздействии электрической дуги на подаваемый через сопло газ. Газы используются двух типов – активные – водяной пар, водород, аргон и азот и неактивные – кислород и воздух. Сфера применения этого способа – резка чёрного металла.

Все перечисленные способы обработки отличаются высокой точностью исполнения резки, они могут применяться на любых предприятиях, где имеются условия для монтажа такого оборудования. Отличаются расходом электроэнергии, иными затратами.

Методики без нагрева поверхностей

Если техпроцесс требует выполнять резку без нагрева поверхности и риска образования искр, актуальна гидроабразивная обработка. В этом случае воздействие на материал оказывается струёй воды, смешанной с абразивным материалом. Подача осуществляется под высоким давлением.

Ещё один «холодный» способ – криогенная порезка. Суть аналогичная – струю жидкого азота на сверхзвуковой скорости под давлением подают на участок металла. Создаваемый эффект даёт возможность разрезать высокопрочные материалы, объекты большой толщины. Поток имеет температуру до -179С и давление, регулируемое в пределах 400 – 4000 кг/кв.см.

В сети легко найти видео с примерами различных методик абразивной, химической, термической, электромагнитной, плазменной или механической обработки.

Обработка металла

Для производства деталей машин, конструкций, инструментов применяют различные виды металлообработки. Чтобы получить нужную форму и размер металла или сплава, используют несколько способов. В качестве основных принято считать:

  1. Литьё — отливание в заранее подготовленные формы;
  2. Обработка давлением;
  3. Сваривание;
  4. Механическая обработка — обрабатывание с использованием металлорежущего оборудования.

Термическая обработка — является связанным процессом и выполняется до или после основных видов металообработки. К видам термообработки относят: отжиг, закалку, отпуск, нормализацию, старение, криогенную обработку.

Литье

Суть метода заключается в следующем, что расплавленный металл разливают в заранее подготовленные формы. Полученную деталь называют отливкой.

Процесс производства отливок состоит из следующих базовых этапов:

  1. Подготовка смесей.
  2. Выпуск литейных форм и стержней.
  3. Сборка и проведение заливки.
  4. Извлечение отливок из форм и последующая обработка.

Литье используют для производства широкой номенклатуры деталей – станин оборудования, блоков цилиндров, отопительных радиаторов и прочего.

Для изготовления отливок применяют – чугун, сталь, цветные металлы. Чаще всего из перечисленного списка используют чугунный литейный сплав. Это самый дешевый материал и отличается малой температурой плавления.

Форму для изготовления отливки собирают из формовочной земли или при использовании опоки изготовленной из металла или древесины.

Развитие литейного дела постоянно развивается и растет количества технологий, в частности, широкое применение получили такие способы, как литье под давлением, литье в кокиль, в выплавляемые формы. Это позволяет получить отливки, которые не нуждаются в дальнейшей обработке, а это приводит к снижению себестоимости готовой продукции.

Обработка давлением

Обработка металлических заготовок с использованием давления основана на эксплуатации их пластических свойств. Другими словами, так называют способность металла изменять свою форму, но при этом не подвергаться разрушению. При использовании этой технологии не только получают детали нужной конфигурации, но изменяют структуру материала и его основные механические свойства.

Основные технологические процессы способа:

Для повышения пластичности заготовки и уменьшения количества энергии, необходимой для выполнения операции заготовки могут быть нагреты. Его нагревают до заданной температуры, которая зависит от марки материала. Для нагревания материала могут быть применены горны, индукционные устройства и многие другие.

Читать еще:  Технологический процесс по обработке металлов

Значительное количество металла, обрабатываемого методом давления, нагревают в печах камерного типа или устройствах непрерывного действия с газовым подогревом. В прокатных станах, которых обрабатывают слябы, применяют греющие колодцы. Для разогрева заготовок из цветных металлов применяют печи электрического нагрева.

Штамповку можно условно разделить на следующие группы: прокатка, волочение, прессование, ковка и штамповка.

Прокатка – это самый широко распространённый метод переработки металла. Его пропускают через зазор, расположенный между валками, которые вращаются в разных направлениях. Иногда это проделывают для уменьшения сечения прутка, иногда для формирования профиля, например, двутавровую балку.

Волочение – эта технология, применяемая для получения проволоки разного диаметра, прутка. Волочение обеспечивает изготовление изделия с предельно точными размерами и отменным качеством шероховатости поверхности.

Прессование применяют для получения профильных изделий разного сечения и размера. Эту операцию применяют для прутка, труб разного профиля из цветных металлов. Эту операцию выполняют на прессах с гидравлическим приводом, обеспечивающих усилие в 15 000 тонн.

Ковка, это, пожалуй, одна из старых операций по обработке металлических материалов. Заготовку, разогретую до ковочной температуры, укладывают на твердое основание (наковальню) и при помощи ударного инструмента придают ей нужную форму. С применением свободной ковки можно обрабатывать заготовки весом до 250 тонн. В ковочных цехах устанавливают молоты, работающие под автоматическим или ручным управлением.

Сварка

Сварочное производство – это один из ключевых процессов, который применяют практически во всех отраслях промышленности. Этот способ применяют для получения неразъемных соединений деталей выполненных из стали. Кромки заготовок нагревают до жидкой фазы или пластичного состояния. После этого происходит перемешивание слоев металла и таким образом, происходит формирование сварного шва.

Сварку можно классифицировать по типу топлива, которое применяют для разогрева материала– химическую и электрическую.

Химическая сварка – это операция, в которой тепло генерирует происходящая химическая реакция. Этот вид разделяют на газовую и термитную. Термитная технология основывается на горении смеси порошка алюминия и окалины из железа. Температура горения этой смеси составляет порядка 3000 градусов. С помощью этого метода сваривают рельсы, силовые провода и пр.

При выполнении газовой сварки применяют смесь газов – ацетилен и кислород, можно использовать пропан, водород и некоторые другие газы. При горении смесь газов разогревается до 3100 градусов. Это позволяет не только сваривать между собой стальные заготовки, и резать стальные листы и прутья при выполнении заготовительных операций.

Для газовой сварки используют баллоны с закачанным газом и специальные горелки. Сварку этого типа применяют для работы с чугунами и сталью.

Электросварку ее можно разделить на дуговую и контактную. При первом виде разогрев металла происходит под действием дуги, которая возникает между проводником (электродом) и заготовкой. При выполнении второго вида ток проходит непосредственно через обрабатываемые заготовки.

Дуговая сварка работает и от постоянного тока, и от переменного. Сварочная дуга формируется при помощи генератора или трансформатора.

Сварка может быть выполнена с использованием ручного и автоматического оборудования. Последний тип обеспечивает высокое качество шва и поднимает эффективность работы.

Использование флюса обеспечивает защиту сварочной ванны от воздействия атмосферного кислорода.

Механическая обработка

Главное значение этой работы получение чертежом формы, размеров и чистоты поверхности детали. В процессе обработки с детали происходит снятие нескольких слоев металла (припуска). В роли заготовок выступают поковки, отливки и пр.

Мехобработка в виде резания – это самый распространенный вид механической обработки металлов при изготовлении деталей. Обработка выполняется в ходе движения рабочего инструмента и детали в ходе, которого происходит снятие с поверхности детали стружки.

Металлорежущее оборудование разделяют на классы, определяемые способом обрабатывания. В производстве изделий эксплуатировать следующие типы станков:

  1. Токарно – винторезные, предназначенные для работ, связанных с обработкой деталей тел вращения (цилиндров, конусов), получения и расточки отверстий, производства резьбы. На таких станках эксплуатируют практически всю номенклатуру, выпускаемого инструмента, например, расточных резцов.
  2. Сверлильные, их используют для получения в изделиях отверстий разного диаметра, обработки краев, нарезания резьбы.
  3. Фрезерные, их используют для обработки поверхностей с целью получения сложных форм и пр.

Кроме вышеназванных типов оборудования используют и такие – строгальные, шлифовальные и многие другие типы.

В наши дни эксплуатируют как ручные, так и полностью автоматические станки, которые работают под управлением числового программного управления. В последнее время выпускается множество оборудования, которое позволяет выполнять и точение тел вращения, и фрезерование за одну установку заготовки.

Обработка применением электричества

Металлы обрабатывают с применением электричества. Существуют два основных способа – электроискровой и ультразвуковой.

Первый эксплуатировать для изготовления в теле детали отверстий разной формы, размеров и сложности. Эту технологию используют для производства инструмента, в частности, пресс-форм и штампов.

Второй способ применяют при работе с высоколегированными сталями, твердыми сплавами и пр. в частности его использование позволяет выполнять очистку поверхности детали от следов коррозии, масел и пр.

Каждый из способов обработки металла имеет множество разновидностей и предполагает использование соответствующего оборудования, инструмента и оснастки.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector