Вид обработки металлической поверхности

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.

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.

Выставка «Металлообработка» – это одна из крупнейших отраслевых экспозиций, которую организовывает и проводит в павильонах ЦВК «Экспоцентр».

За период своего существования экспозиция сумела завоевать симпатии международных делегатов и приобрести статус одного из крупнейших отраслевых форумов на территории Российской Федерации, поскольку она затрагивает основные вопросы, начиная от станкостроения и заканчивая методиками обработки поверхности металлических изделий.

Специфика обработки поверхности металлических изделий

Металл хоть и является одним из наиболее прочных материалов, но он достаточно легко поддается различным механическим повреждениям: сколам, царапинам и коррозийным разрушительным процессам.

Поэтому во избежание подобных неприятностей изделия, изготовленные из металла, подвергают специальной обработке, которая бывает следующих типов:

Однако, перед тем как приступить к непосредственной процедуре, деталь или изделие необходимо очистить от масляных пятен, различных загрязнений и проявлений ржавчины.

Удалить жирные пятна можно при помощи обезжирователя, а труху от ржавчины специальным инструментарием.

Во время проведения подобных работ, как правило, применяются ручноприводные или автоматические агрегаты, которые следует использовать мягко, избегая излишнего давления на изделие, ведь жесткая обработка металла может его повредить.

Стоит отметить, что в том месте, где присутствовала коррозия, требуется дополнительная обработка, ведь очень часто ржавчина глубоко въедается в металлическую структуру изделия.

Если же такая ситуация имеет место быть, то в таком случае стоит применить преобразователь ржавчины, после которого поверхность необходимо обработать специальным антикоррозийным покрытием и грунтовкой.

Подобная обработка металла сможет обеспечить изделию дополнительную защиту, а также поможет убрать изъяны и неровности самой поверхности.

Существующие методы обработки поверхности металлических изделий

Наиболее часто применяемыми способами обработки металла считаются химические. Кислоты ортофосфатного типа наносят на поверхность, которую разъела ржавчина при помощи кисточки или распылителя. Подобные смеси делятся на два типа:

1. Составы смываемого типа. После смывания раствора с поверхности изделия его подвергают обработке антикоррозийным покрытием во избежание повторного появления ржавчины.
2. Составы несмываемого типа. После использования данных средств промывка изделию не требуется, поскольку данная методология отличается высокоэффективностью.

Составы несмываемого типа очень хорошо уничтожают все проявления коррозийных процессов и противостоят им.

Базовые методики химической обработки металлов:

1. Использование химического раствора 5% уротропина, а также соляной и серных кислот. Уротропин – обязательный компонент, без него серная кислота способна растворить изделие.
2. Ортофосфатная кислота. После ее использования ржавчина преобразовывается в стойкое покрытие, которое легко счищается с поверхности.
3. Вазелиновое масло и молочная кислота превращают коррозию в кристаллы соли. По окончании реакции поверхность изделия протирают.

Благодаря существованию столь эффективных методик и составов эксплуатационный срок металлических изделий увеличивается.

Чистота обработки поверхности металла

Качественно отшлифованная поверхность металлического изделия – это важный параметр для данной отрасли.

От того, насколько хорошо обработали поверхность заготовки, зависит дальнейшая прочность, механические свойства и показатели детали, ее герметичность, а также процент будущего трения с другими компонентами, эксплуатационный срок и товарный внешний вид. Уровень шероховатости определяется при помощи физических коэффициентов, которые отражают частоту и высоту неровностей.

Чистоту обработки поверхности металла измеряют в микрометрах специализированными инструментами и приборами. После проведения всех необходимых операций сопоставляются исходные показатели с последующими, которые возникают в процессе естественного износа или трения. Полученная сумма чисел считается равновесным коэффициентом.

Уровни чистоты обработки в зависимости от используемых технологий

На уровень гладкости и чистоты обработки поверхности металла в первую очередь влияет используемая методика и применяемые инструменты.

Отметим, что шероховатость поверхности по степени шлифовки можно разделить на четыре типа:

1. Грубая или жесткая. Изъяны и дефекты на такой поверхности отчетливо видны даже без использования увеличительных приборов. Их образуют ручные напильники или же режущие детали станков на первичном этапе прохода.
2. Получистая шероховатость. Неровности на такой поверхности лишь слегка заметны, поскольку режущие элементы пропустили деталь сквозь себя без заметных повреждений.
3. Чистая. Шероховатости, изъяны и неровности можно определить только при помощи увеличительного инструмента, поскольку для невооруженного глаза они незаметны.
4. Очень чистая или чистейшая. Характеризуется полным или практически полным отсутствием изъянов. Такая поверхность считается эталонной и соответствует всем высоким требованиям чистоты.

Шероховатость может определяться при визуальном сравнении с качественным образцом, характерно для очень низких классов чистоты.

Актуальным способом может считаться использование профилометра или микроскопа. Они могут определить, насколько высока ее чистота и разряд.

На сегодняшний день шероховатость представляет собой общее значение всех крупных и мелких дефектов, изъянов и неровностей как с отступами, так и по всей длине поверхности заготовки или детали.

Чистоту обработки поверхности металла необходимо измерять. Это связано с тем, что её эксплуатационные параметры могут задавать остальные значения для других элементов и деталей.

Чистота обработки поверхности металла – важный показатель качества при оценке изделия или чистого материала. Эта индустрия – обширнейшая отрасль экономики.

Металлообработка охватывает процессы получения металлов из руд или других материалов, а также все операции, связанные с его обработкой и применением.

Существует пять основных видов обработки поверхности металла:

• литье;
• термическая обработка;
• обработка давлением;
• электрическая обработка;
• сварка.

Чистота обработки поверхности металла при любом из видов играет важную роль.

Процесс литья известен человечеству уже очень давно. Суть технологии его очень проста. Для начала нужно нагреть металл до состояния жидкости, при этом важно, чтобы не было никаких включений.

Чугун очень популярен, потому что он при литье имеет жидкую консистенцию, что позволяет ему заполнить самые мелкие детали формы.

А вот сталь – более капризный материал и требует дополнительных ухищрений. После жидкий металл или сплав заливается в форму.

Когда заготовка остыла, она вынимается и следует на очищение. Для этого используют различные машины и аппараты.

Чистота обработки поверхности металла имеет огромное значение при определении качества уже готовых к реализации заготовок.

Термические операции осуществляются посредством нагрева материала с последующим выдерживанием и охлаждением.

В этом процессе важными показателями являются:

• температура нагрева металла;
• время выдержки металла в нагретом состоянии;
• скорость охлаждения.

Существует три вида термической обработки: термообработка, химико-термическая, термомеханическая. Каждый из этих типов имеет свою особенность.

Химико-термическая обработка применяется с целью насыщения металла углеродом либо другим элементом. Данный процесс придает однородность сплаву.

Термомеханическая обработка гарантирует улучшение механических свойств уже готовых деталей.

Первый вид осуществляется тремя способами:

Обработка металла давлением – это самый старый способ обработки металла в истории. В основе этого процесса лежит применение физической силы, с целью придания необходимой формы заготовке.

Различают семь основных способов обработки поверхности:

• ковка;
• штамповка;
• листовая штамповка;
• протакта;
• волочение;
• прессование;
• комбинированное использование предыдущих.

Сварка бывает двух видов. Первый предполагает расплавление металла в местах соединения, после чего; жидкие фазы перемешиваются, образовывая шов. Второй вид – сварка пластическим деформированием.

Детали сдавливаются между собой, образовывая шов. При этом процессе иногда они могут локально нагреваться в местах соединения. Этот вид сварки не отличается высокой прочностью.

Электрическая обработка бывает двух типов: электроискровая и электрохимическая. Первый вид осуществляется путем создания искусственного заряда, который воздействует на металл.

В результате этого материал локально нагревается до 8-10 тыс. градусов по Цельсию. Второй вид осуществляется путем взаимодействия тока и химических реактивов на металл. Этот тип обработки придает блеск материалу.

Новые технологии обработки поверхности металла на выставке

На выставке «Металлообработка» будут собраны ведущие специалисты отрасли обработки металла, в том числе технологий обработки поверхности. Специалисты расскажут о перспективах развития индустрии и планах на будущее, а также о новых способах и технологиях улучшения чистоты обработки поверхности металла.

Экспозиция «Металлообработка» – это ежегодное отраслевое событие в тяжелой промышленности. Оно посвящено новинкам специального оборудования и инновационным технологиям, а также их применению в отрасли.

Специалисты большинства европейских компаний отметили рост популярного для промышленников мероприятия как среди поставщиков оснащения, так и у целевой аудитории и гостей выставки.

Данная экспозиция является отличной стартовой бизнес-площадкой для молодых специалистов и отечественных компаний-производителей.

Основные способы обработки металлов

Методы металлообработки различаются между собой используемыми технологиями, оборудованием. К основным разновидностям способов обработки относятся:

• механический метод – обработка давлением и резанием;
• термический;
• художественный;
• сварочный;
• электрический;
• токарный;
• литье.

• 

Фрезерные работы

Зубонарезные работы

Токарные работы

Обработка металла давлением: описание и виды

Обработка металлов давлением – пластические изменения габаритов и формы изделия с помощью процесса деформирования. С помощью этого метода происходят такие изменения:

• улучшается структура материала;
• повышаются физико-механические свойства заготовки;
• устраняется химическая неоднородность сплава;
• снижается усадочная пористость;
• материал становится прочным и эластичным.

Металл обрабатывается в зависимости от используемой технологии. Основные методы обработки давлением представлены в таблице:

Обработка металла резанием

Обработка заготовок резанием – технологический процесс производства разных деталей оборудования с помощью режущего инструмента. После срезания верхнего слоя материала получается заготовка детали заданной точности, геометрической формы, шероховатости. Для снятия слоев используют металлорежущие станки. Материал для заготовок – сортовой прокат цветных и черных металлов.

Особенности термического способа обработки

Термообработка представляет собой совокупность процессов нагрева металлов до заданной температуры, выдержки и охлаждения с целью придания заготовке определенных физико-механических свойств в результате изменения структуры (внутреннего строения) детали. Материал для заготовок – цветные металлы, сталь.

Основные виды термообработки:

1. Отжиг 1-го или 2-го рода. В процессе нагрева металлов до определенной температуры, после выдержки и охлаждения получается равновесная структура, повышается вязкость и пластичность, снижается твердость и прочность заготовки.
2. Закалка с полимерным превращением или без. Цель термообработки – повысить параметры прочности и твердости материала за счет образования неравновесной структуры. Применяется для тех сплавов, которые претерпевают фазовые превращения в твердом состоянии при процессах нагрева и охлаждения.
3. Отпуск. Ему подвергаются прочные стали, закаленные металлические сплавы. Основные параметры метода – температура нагрева, скорость охлаждения, время выдержки.
4. Старение применяется к сплавам, которые были подвержены закалке без полиморфного превращения. После закалки повышается прочность и твердость магниевых, алюминиевых, никелевых, медных сталей.
5. Химико-термическая обработка. Технологический процесс изменяет химический состав, структуру и свойства поверхности деталей. После обработки повышается износостойкость, твердость, сопротивление усталости и контактной выносливости, антикоррозийная устойчивость материала.
6. Термомеханическая обработка. Этот вид включает процесс пластической деформации, с помощью которой создается повышенная плотность дефектов (дислокации) кристаллического строения заготовки. Применяют данный метод для сплавов алюминия и магния.

Сварочный, электрический и токарный способ обработки

Сварка – получение неразъемного соединения детали из стали за счет нагрева до плавления или до высокопластического состояния. В процессе обработки материал расплавляется по краю соединяемых частей, перемешивается и затвердевает, при этом образуется шов после охлаждения. Различают электрическую (дуговую или контактную) и химическую (термитную или газовую) сварку.

Токарный способ обработки – ручные работы на специальных станках с целью удаления лишнего слоя и придания деталям определенных форм, шероховатости, точности, габаритов. Основные виды в зависимости от назначения работ: основные, ремонтные и сборочные.

К электрическим методам металлообработки относят:

1. Электроискровой способ. Этот метод основан на явлении разрушения прочных металлов под действием электроискровых разрядов.
2. Ультразвуковой метод. При помощи специальных установок обрабатываются драгоценные камни, твердые сплавы, закаленная сталь и прочие материалы.

Литье металлов

Технологический процесс литья состоит в том, что детали получаются после заливки расплавленного металла в определенные формы. Применяют различные материалы:

• чугун;
• сталь;
• медные, магниевые, алюминиевые и цинковые сплавы.

Обработка металла с помощью различных методов используется для выпуска деталей и заготовок, применяемых в машиностроительной, автомобилестроительной, авиационной и прочих отраслях промышленности.