Вопрос 14. Основные способы обработки металлов

Металлообработка — технологический процесс изменения формы, размеров и качеств металлов и сплавов. Во время технологических процессов обработки металлов различными методами меняются форма и размер металла, а также могут меняться физико-механические свойства металлов.

 

Для обработки металлов с целью их изменения и достижения поставленных целей применяются различные методы обработки металлов. Основными методами обработки металлов являются:

Литьё

Обработка металлов давлением

Механическая обработка

Сварка металлов

 

 

При металлообработке изменяется форма и размеры металла, деталям придается желаемая форма при помощи одного или нескольких методов обработки металла. Надежность любого производства, любой металлической конструкции зависит от качества выполнения металлообработки.

 

История обработки металлов

 

Обработка металлов литьём состоит в том, что из расплавленного металла заливают специальные формы, в которых металл остывает и принимает соответствующую форму. Полученная таким образом литая деталь называется отливкой.

 

Технологический процесс литейного производства состоит из нескольких стадий и этапов:

подготовки формовочных и стержневых смесей;

изготовления форм и стержней;

плавки металла;

сборки и заливки формы;

удаления отливок из формы;

при необходимости термическая обработка отливок.

 

Отливки изготовляют из различных видов чёрных и цветных металлов: чугуна, стали, медных, алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов, обладающих необходимыми для дальнейшего использования отливок технологическими и техническими свойствами. Наиболее распространённым для производства отливок является чугун - самый дешевый материал, обладающий высокими литейными свойствами и относительно низкой температурой плавления.

 

Литье применяют для изготовления самых различных деталей: станин металлообрабатывающих станков; блоков цилиндров двигателей автомобилей, тракторов; поршней; поршневых колец; радиаторов отопления и других деталей.

 

Для изготовления литейной формы, полость которой представляет собой отпечаток будущей отливки, используют формовочные смеси. В качестве материалов для формовочных смесей применяют формовочную (горелую) землю, а также кварцевый песок, формовочную глину и добавки: каменноугольную пыль, сульфитный щёлок (отходы бумажного производства) и другие. Выбор состава формовочной смеси зависит от веса и толщины стенок отливок и химического состава заливаемого металла.

 

В индивидуальном и мелкосерийном производстве литейные формы выполняют ручным способом, используя деревянные модели или металлические модели. В массовом производстве литейные формы изготавливают на специальных машинах по модельным плитам, представляющим собой металлическую плиту с прочно закрепленными на ней частями модели и в двух опоках.

 

Для получения в отливках необходимых полостей и отверстий применяются специальные стержни, которые изготавливаются из стержневой смеси в специальных ящиках. Стержневая смесь обычно состоит из малоглинистого песка и связующих веществ, льняного масла и его заменителей, сульфитного щелока, декстрина (продукта производства крахмала), канифоли и других.

 

Металл, из которого делают отливки предварительно плавят. Чугун плавят в вагранках (шахтных печах), сталь - в конвертерах или дуговых и индукционных электрических печа. Металлы для цветного литья плавят в плавильных тигельных горнах.

 

После заливки и охлаждения отливку вынимают из формы, очищая ее от заусениц, остатков литников и пригоревшей земли.

 

Обработка металлов давлением

 

Обработка металлов давлением включает технологические процессы, в результате которых изменяется форма металлической заготовки без нарушения её сплошности за счёт относительного смещения отдельных её частей, то есть путём пластической деформации. При обработке металла давлением широко используются способность металлов в определенных условиях под воздействием приложенных внешних сил изменять, не разрушаясь, размеры и форму и сохранять полученную форму после прекращения действия сил.

 

При обработка металлов давлением потери металлов по сравнению с другими видами металлообработки меньше, поэтому этот метода обработки металлов расширяется. Кроме того, при обработке металлов давлением существует возможность обеспечения высокого уровня механизации и автоматизации технологических процессов.

 

Обработка металлов давлением могут быть получены изделия с постоянным или периодически изменяющимся поперечным сечением (прокатка, волочение, прессование) и штучные изделия разнообразных форм (ковка, штамповка), соответствующие по форме и размерам готовым деталям или незначительно отличающиеся от них.

 

Основными технологическими процессами обработки металлов давлением являются:

Прокатка

Волочение

Прессование

Ковка

Штамповка

 

Прокатка — процесс пластического деформирования тел, между вращающимися приводными валками. Слова "приводными валками" означают, что энергия необходимая для осуществления деформации передается через валки, соединенные с двигателем прокатного стана. Деформируемое тело можно протягивать и через неприводные (холостые) валки, но это будет не процесс прокатки, а процесс волочения. Прокатка относится к числу основных способов обработки металлов давлением. Прокаткой получают изделия (прокат) разнообразной формы и размеров. Как и любой другой способ обработки металлов давлением прокатка служит не только для получения нужной формы изделия, но и для формирования у него определенной структуры и свойств.

Волочение

 

Прессование

 

Ковка

 

Штамповка

 

Обработка металлов резанием

 

Резание это набор процессов в которых материал принимает определённую геометрию с помощью удаления лишнего материала с помощью различных видов инструментов, то есть оставшаяся часть материала — это и есть то, что требовалось сделать.

 

Токарная обработка

 

Нарезка резьбы

 

Резание абразивными материалами

 

Обработка напильником

 

 

Газовая сварка

 

Электрическая сварка

 

Пайка

 

Связанные процессы

 

Эти процессы не являются главными процессами металлообработки. Они часто выполняются до или после основных процессов металлообработки.

 

Термообработка

 

Плакирование

 

Газотермическое напыление