Металлообработка – это такой вид воздействия на металл, когда изменяются его характеристики, физико-механические свойства. Прокат становится более гибким и прочным, принимает заданные размеры и форму. Благодаря такому процессу удается получать готовые детали. Применяются разные типы обработки металла, включая термическую, электрическую, литье, сварку и пр.
Основные виды обработки
Основные виды обработки металла:
- Под давлением. Метод позволяет изменять конфигурацию заготовок без нарушения их целостности. Подразумевается использование гидравлических прессов и других устройств, которые создают давление для формовки металла.
- Механическая. Включает различные методики работы с металлическими заготовками при помощи инструментов, таких как фрезы, токарные станки и другие специализированные приборы.
- Термическая. Происходит нагрев металлических заготовок до высоких температур с целью изменения их механических свойств – прочности, твердости и устойчивости к коррозии.
- Химическая. Используются различные вещества (щелочи, кислоты) для создания реакций на поверхности металла. Например, для удаления оксидов, очистки от загрязнений или нанесения защитного покрытия.
- Электрическая. Применяется для создания отверстий с помощью разряда. Может включать электрохимическое осаждение металлических покрытий или электроэрозионную обработку.
Механическая обработка
Механическая обработка – это процесс, при котором с заготовки последовательно снимаются слои металла с использованием различных инструментов и техник. Целью операции является создание детали, которая имеет необходимую степень шероховатости, точные размеры и формы, соответствует чертежам. Металлообработка бывает чистовой, при создании готового изделия с необходимыми геометрическими параметрами, и черновой, при удалении излишков припуска. К механическим методам относятся сверление, точение, фрезерование и токарная обработка.
Сверление
Сверление – это создание отверстий в заготовке. При данной металлообработке видами специального инструмента являются ручное сверло или станок.
Этапы:
- Заготовка закрепляется на столе струбцинами или тисками.
- В патроне станка фиксируется оснастка или сверло определенного диаметра, которое будет создавать отверстие.
- После включения электродвигателя шпиндель начинает вращаться, инструмент приступает к сверлению. В заготовке получается отверстие правильного диаметра и требуемой глубины согласно чертежам.
Точение
Точение – это обработка вращающейся заготовки точильным инструментом, который прикладывается под различными углами.
Этапы:
- Заготовка устанавливается в специальный патрон токарного станка.
- Закрепляется оснастка, которая содержит режущий инструмент – резец. После включения двигателя заготовка начинает вращаться вокруг своей оси с необходимой скоростью.
- Резец подносится к поверхности заготовки для снятия слоев металла.
Технология металлообработки дает возможность получать изделия в виде цилиндра, конуса.
Фрезерование
Фрезерование – это удаление металла с поверхности заготовки при помощи вращающегося фрезерного инструмента.
Этапы:
- Заготовка закрепляется на столе фрезерного станка зажимными приспособлениями или присосками.
- Фреза устанавливается в шпиндель с помощью специальной оснастки.
- После настройки параметров (скорости вращения шпинделя, подачи инструмента и глубины резания) производится запуск станка. В процессе обработки фреза удаляет слои материала с поверхности, формируя необходимую конфигурацию, выемки или пазы.
Токарная обработка
Токарная обработка – это воздействие на заготовку с помощью режущего инструмента, который прикладывается параллельно ее оси вращения.
Этапы:
- Заготовка устанавливается в патроне станка.
- Режущий инструмент помещается в держатель.
- После установки заготовки и настройки параметров мастер запускает токарный станок. Во время обработки режущий инструмент прижимается к поверхности изделия и снимает слои металла, придавая необходимую форму или шероховатость.
Токарная обработка применяется для изготовления различных деталей: валов, втулок, гаек, зубчатых колес.
Обработка давлением
Обработка под давлением приводит к деформации, которая частично смещает части детали. Это происходит из-за силы, прикладываемой к материалу в процессе.
Основные методы:
- Ковка. Материал подвергается удару или давлению для изменения его формы и структуры при нагреве заготовки. Бывает ручной (применяется в основном для создания художественных изделий) и механизированной. Ковка используется для изготовления инструментов, валов, крепежных элементов.
- Штамповка. Включает в себя применение силы для выталкивания материала через отверстие в штампе или форме. Широко востребована в производстве листового металла, например, крышек банок, кожухов, кузовов автомобилей.
- Прессование. Материал сжимается между двумя формами или прессами для создания детали.
- Экструзия. Это процесс преобразования металла под высоким давлением, когда нагретый материал прессуется через изготовленную матрицу с постоянным сечением. Применяется для получения длинных изделий с однородным сечением – труб, штанг, профилей.
Обработка сваркой
Сварка – это процесс соединения металлов посредством нагрева заготовок до состояния плавления и пластичности.
Основные виды металлообработки:
- Газовая сварка. Используется специальная горелка для нагрева и плавления соединяемых металлических деталей. Обычно в качестве газов применяются ацетилен и кислород. Способ задействуется для мягких и низколегированных сталей, а также различных металлов, таких как медь и алюминий.
- Электрическая сварка. Для создания дуги между электродом и деталями используется ток. Подразделяется на контактную (соединение в заданных точках) и роликовую (создание сплошного шва по поверхности стыка) сварку.
- Химическая сварка. В процессе применяются специальные составы, клеи, которые при реакции и нагревании растворяются и создают прочное соединение.
Резка металлов
Резка – это метод удаления материала из заготовки с целью получения изделия заданной формы или разделения на части.
Основные виды металлообработки:
- Гильотинная. Лист помещается в гильотину, после чего лезвие опускается, проходя через материал и разрезая его.
- Кислородная. Процесс основан на окислительной реакции материала путем воздействия газом под высоким давлением. Происходит образование оксида металла, который затем вымывается из разреза струей кислорода.
- Плазменная. Факел создает электрическую дугу. Плазма, образованная в результате процесса, нагревает материал до температуры плавления, а затем выдувает его из разреза.
- Лазерная. Метод основан на использовании луча для нагрева и расплавления материала. Процесс управляется компьютером. Лазер точно следует заданному контуру, обеспечивая высокую точность и качество резки.
Химическая обработка
Химическая обработка металла – это технология, направленная на улучшение прочности, стойкости к коррозии, твердости сплавов.
Основные способы:
- Хромирование. Включает нанесение слоя хрома на поверхность металла путем химического осаждения. Применяется в автомобильной промышленности для защиты деталей двигателя и кузова, а также в производстве бытовой техники и декоративных изделий.
- Азотирование. Поверхность металла обрабатывается азотом при высоких температурах и давлениях. Результатом является образование азотсодержащего слоя. Часто применяется для улучшения свойств режущих инструментов, увеличения износостойкости деталей машин и оборудования.
- Борирование. Заключается во введении бора в поверхностные слои металла путем обработки в ванне с образующими борид веществами при высоких температурах. Способ используется для инструментов, работающих в агрессивных условиях, таких как режущие изделия, а также для деталей, подверженных высокому износу.
- Цементация. Металлическая заготовка нагревается в атмосфере, богатой углеродом, что приводит к образованию углеродсодержащего слоя на поверхности. Используется для изготовления деталей, требующих повышенной износостойкости: шестерней, зубчатых колес и подшипников.
Термическая обработка
Основные виды термической обработки:
- Отжиг. Помимо снятия напряжений и повышения ковкости, данная техника обработки металла способствует изменению структуры материала для улучшения обрабатываемости. Используется также для уменьшения твердости изделий после закалки.
- Закалка. Это процесс нагрева металла до высокой температуры, за которым следует резкое охлаждение в воде, масле или на воздухе. Закалка увеличивает твердость и прочность металла за счет образования мартенситной структуры.
- Отпуск. Может быть одновременно и частью процесса закалки, и последующим этапом. Направлен на снижение внутренних напряжений и улучшение пластичности металла. Заключается в нагреве материала до определенной температуры, за которым следует медленное охлаждение.
- Старение. Заключается в нагреве металла, после чего материал остается при этой температуре в течение заданного периода. Кроме декоративного оформления, старение приводит к изменениям в структуре сплава, что улучшает его механические свойства, включая прочность и устойчивость к усталости.
- Нормализация. Металл нагревается до определенной температуры и остывает на воздухе. Применяется для улучшения обработки углеродистых, легированных сталей и снятия внутренних напряжений после горячей деформации или закалки.
Электрическая обработка
Процесс электрической обработки:
- Подается высокое напряжение, что создает электрический разряд между электродом и обрабатываемой поверхностью.
- Электрод приближается к поверхности, между ними возникает искровой разряд. Это приводит к нагреву и плавлению материала.
- Расплавленный металл приобретает нужную форму под воздействием электрической дуги. Поскольку эрозия происходит точечно или локально, можно создавать сложные детали с высокой точностью.
Чтобы предотвратить разлет частиц и обеспечить чистоту среза, процесс часто проводится в специальной жидкости, например, масле.