Холодный способ обработки метала

Содержание

Холодная обработка металлов
История холодной штамповки как технологии обработки металла
Какие металлы поддаются холодной обработке
Процессы холодной обработки металла
Как проводят холодную обработку металла
Где узнать о последних инновациях в сфере холодной обработки металла
Технология обработки стали холодом
Основные способы обработки металлов
Обработка металлов под давлением
Процессы холодной обработки металлов
Резание
Закалка, отпуск и обработка холодом
Термическая обработка
Проведение обработки стали холодом
Сварочный, электрический и токарный способы обработки

Холодная обработка металлов

Обработка металлов может быть холодной или горячей. У каждого из этих способов есть свои преимущества и недостатки, технологические особенности и специальные методики.

Поскольку разные металлы имеют разные физические и механические свойства, для них выбираются различные методы обработки.

Наиболее экономный способ изготовления деталей и их заготовок – пластическая деформация. При таком воздействии давлением меняются физические и химические показатели готовых изделий, им придается необходимая форма и размер без нарушения целостности материала.

Холодная обработка металлов давлением часто используется в промышленных масштабах и на частных кузницах, поскольку она помогает быстро, без затрат энергии создавать самые различные продукты.

История холодной штамповки как технологии обработки металла

Известно, что человек нашел для себя такое полезное и многофункциональное ископаемое, как металл, еще в древние времена. Именно с того времени он и научился обрабатывать слитки, изготавливать из них оружие, предметы быта, украшения и другие полезные предметы.

В Древней Руси холодная обработка металлов методом штамповки была известна с конца первого тысячелетия, тогда мастера использовали технологию для производства посуды.

Принцип изготовления деталей и изделий заключается в том, что на лист железа механически воздействует штамп, после прессования получается готовый продукт.

Стоит отметить, что и древние, и современные изделия, изготовленные методом штамповки, отличаются высоким качеством.

Какие металлы поддаются холодной обработке

Поскольку холодная обработка металлов – это процесс, в ходе которого изменяется форма и размер заготовок и изделий при комнатной температуре, или температуре, которая не приводит к рекристаллизации, есть только определенные виды материалов, которые ей поддаются.

Степень подогрева металла зависит от его пластичности.

Холодной обработке поддаются такие металлы:

Низкоуглеродистая сталь;
Латунь;
Бронза;
Медь;
Алюминиевая бронза;
Аустенитные и ферритные нержавеющие стали;
Сплавы, изготовленные на основе никеля;
Нелегированный алюминий и некоторые его сплавы.

Процессы холодной обработки металла

Обрабатывать металлы при комнатной температуре или температуре, ниже температуры рекристаллизации можно несколькими способами.

Деформирование материалов срезом или сдвигом, например, вырубка, перфорирование, обрезка и подобные действия можно проводить с деталями, которые не нагреваются до высоких температур.

Волочение, чеканка, правка растяжение также допустимы для металлов, находящихся в холодном или слегка нагретом состоянии.

Обработка давлением, которая включает в себя клепку, штамповку, холодную прокатку, холодную ковку, накатку резьбы и насечки, является наиболее популярным методом холодной обработки, так же, как и гибка различных деталей и их частей.

Холодная обработка обладает такими преимуществами:

Повышается предел прочность и предел эластичность металла;
Повышается твердость, но в то же время, и понижается пластичность;
Повышается качество поверхности и допуски на размеры;
Альтернатива для повышения твердости металлов, которые не поддаются термической обработке.

Недостатки холодной обработки:

Только определенные материалы с высокой пластичностью поддаются такой обработке;
Возникновение остаточного напряжения в материалах, повышение их хрупкости, для восстановления пластичности проводят отжиг;
Искажение и фрагментация зернистой структуры металла, устранить которую можно термической обработкой;
Сложность обработки больших деталей.

Как проводят холодную обработку металла

Работа с металлом всегда считалась прерогативой сильных и ловких мужчин-кузнецов, о которых ходили легенды и пересказы. Однако в наше время все изменилось, холодная обработка металлов, как и горячая, все чаще осуществляется специальными автоматизированными или автоматическими машинами.

Современные производства, которые хотят выпускать продукцию высокого качества, давно отказались от ручного труда, поскольку он малопроизводительный, кроме того, на выходе могут получиться бракованные изделия, исправить которые невозможно.

Специальные машины с программным обеспечением четко и слаженно выполняют все заданные им функции, контролирует их диспетчер, чье участие в процессе минимальное. Такие агрегаты позволяют налаживать серийное и массовое изготовление изделий из металла.

Где узнать о последних инновациях в сфере холодной обработки металла

В ЦВК Экспоцентр будет проходить специализированная международная выставка «Металлообработка», на которой можно узнать, какими инновационными методами производится холодная обработка металлов на ведущих отечественных и зарубежных предприятиях.

Экспоненты представят оборудование, инструменты и станки для работы с разными металлами, в том числе продемонстрируют технологии холодной обработки металла, а также поделятся своими последними достижениями в этой сфере и планами на будущее.

Источник

Технология обработки стали холодом

С древних времен человечество использует металлы и их сплавы; из них делают оружие, украшения, домашнюю утварь, инструменты и разнообразные детали. Чтобы металлический слиток превратился в нужное людям изделие, требуется немало усилий: заготовку необходимо обработать, изменив ее форму и размер, а также физико-химические свойства. За долгое время с момента открытия металлов было создано множество способов их обработки.

Основные способы обработки металлов

Различия между способами металлообработки заключаются в том, какое оборудование и технологии применяются. Основными методами обработки можно назвать следующие:

Механический (осуществляется с помощью давления и резания).
Термический.
Художественный.
Электрический.
Токарный.
Сварка.
Литье.

Обработка металлов под давлением

При этом способе обработки форма и размеры изделия изменяются в процессе деформирования. Метод обладает рядом преимуществ:

Улучшение структуры металла.
Повышение физико-механических свойств материала.
Придание сплаву химической однородности.
Минимизация усадочной пористости.
Повышение прочности и эластичности металла.

Как будет обрабатываться металл? Это зависит от того, какая технология выбрана. Основные методы обработки под давлением перечислены в таблице ниже:

Процесс	Цель	Виды
Прокатка	Уменьшение геометрических параметров поперечного сечения детали, придание требуемой конфигурации	поперечная; продольная; поперечно-винтовая
Ковка	Создание детали определенной формы с помощью высокотемпературного нагрева и инструментов	ручная ковка; штамповка; ковка с помощью оборудования
Прессование	Выдавливание металла на оборудовании со сменной матрицей	Прессование в горячем/холодном состоянии
Волочение	Формирование изделия с заданным профилем поперечного сечения	сухое/мокрое; черновое/чистовое; однократное/многократное; холодное/горячее
Объемное штампование	Получение изделия нужной конфигурации при помощи штампа	Процесс обработки с открытым/закрытым штампом
Листовое штампование	Создание детали гидравлическим или кривошипно-шатунным прессом	раздельное; формообразующее

Отдельно надо отметить холодную обработку металла под давлением. Такой способ позволяет изменить физико-химические показатели изделий, придать им желаемую форму и размер, сохранив целостность материала.

Процессы холодной обработки металлов

К процессам холодной обработки металлов относятся следующие: 1) Деформирование сдвигом или срезом

: вырубка, пробивка, перфорирование, обрезка, продольная и поперечная резка и тому подобное. 2)
Волочение
: волочение проволоки, волочение труб, чеканка рельефа, правка растяжением. 3) Обработка давлением: холодная прокатка, чеканка, клепка, холодная штамповка, холодная ковка, накатка резьбы, накатывание насечки. 4) Гибка: гибка прутков, гибка на угол, роликовая правка, отбортовка.

Резание

При обработке резанием для изготовления деталей применяется режущий инструмент. После того, как верхний слой металла срезан, получается заготовка детали заданной точности, обладающая определенной формой и шероховатостью. Снятие слоев происходит на металлорежущем станке. В качестве материала для заготовок используется сортовой прокат металлов. К основным видам резания относятся:

Ручная обработка.
Газосварщик с помощью газовой горелки режет металл на куски необходимого размера и формы. К такому способу прибегают опытные производства или небольшие мастерские.
Газопламенная обработка.
Пламя, которое создает специальная установка, быстро разрезает металлический лист. Этот способ позволяет раскладывать получившиеся заготовки по контейнерам (затем их доставляют на сборочные пункты).
Лазерная обработка.
Металл разрезают лазерным лучом. Лазерная обработка не только обладает высокой точностью, но и дает возможность снизить количество отходов. Помимо этого, лазер используют для сварки и нанесения гравировки.
Плазменная обработка.
Факел плазмы (высокоионизированный газ) разрезает листы из твердых или специальных сплавов.
Гидроабразивная обработка.
Для разрезания металла используется струя воды с абразивом. Проходящая через узкое отверстие вода под большим давлением достигает скорости 900 метров в минуту и режет материал. Процессом управляют компьютерные программы.

Закалка, отпуск и обработка холодом

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 30Следующая ⇒

Закалкой называется процесс термической обработки, при которой деталь нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре и быстро охлаждают.

Детали из доэвтектоидной стали нагревают до температуры, превышающей на 30-50 °С значения, соответствующие линии GS,

а детали заэвтектоидной стали — до температуры, превышающей на 30-50 °С значения, соответствующие линии
PSK
(рис. 9).

На качество закалки большое влияние оказывает скорость охлаждения деталей.

Практически скорость охлаждения нагретой стали изменяется в зависимости от вида охлаждающей (закаливающей) среды, в качестве которой применяют воду и минеральное масло.

называется такая закалка, при которой увеличивается твердость только поверхностных слоев деталей, а структура сердцевины остается без изменений. Деталь при поверхностной закалке нагревают до температуры обычной закалки газовым пламенем, электроконтактным источником, токами высокой частоты или в электролите. По способу нагрева закалка делится на пламенную, электроконтактную, высокочастотную и электролитную.

При пламенной закалке

(рис. 10) нагревают поверхностные слои детали кислородно-ацетиленовым пламенем до температуры закалки и затем быстро охлаждают струей воды. Пламенную поверхностную закалку применяют для упрочнения поверхности крупных деталей из стали и чугуна.

подвергают цилиндрические детали. Сущность этого способа заключается в том, что к поверхности закаливаемого изделия через электрод в виде медного ролика подводят переменный электрический ток промышленной частоты (50 Гц), низкого напряжения (2-6 В) и большой силы (сила тока равна 400-500 А на 1 мм ширины ролика). В месте контакта ролика с изделием выделяется большое количество тепла, под действием которого поверхность изделия нагревается до температуры закалки. Охлаждают изделие струей воды, направленной на ролик.

Рис. 10. Схема пламенной поверхностной закалки:

1 — изделие; 2

— кислородно-ацетиленовая горелка; 3 — трубка для подачи воды;
4
— закаленный слой

заключается в нагреве поверхности детали токами высокой частоты (до 100 кГц и более) в специальных электрических индукторах и последующем охлаждении водой. Высокочастотная закалка — самый высокопроизводительный, экономичный и наиболее распространенный способ поверхностной закалки деталей. Он позволяет придать деталям более высокие механические свойства, чем при закалке другими способами, избежать коробления и окисления деталей. Кроме того, при данном способе глубину закалки можно точно регулировать.

заключается в нагреве поверхности детали до закалочных температур и их охлаждении в электролитических ваннах. В качестве электролита применяют водный раствор углекислого натрия, едкого натра, сернокислого натрия и др. Образуемая вокруг детали водородная оболочка оказывает сильное сопротивление прохождению электрического тока и нагревается до 1800-2000 °С. В результате поверхность детали нагревается до температуры закалки в течение нескольких секунд. После нагрева ток выключают, и деталь охлаждают в этом электролите или переносят в специальную закалочную ванну.

Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до температуры ниже критической Ас1

выдержке при этой температуре и последующем охлаждении (обычно на воздухе).

Цель отпуска — повышение вязкости закаленной стали при сохранении достаточно высокого предела прочности, уменьшение внутренних напряжений после закалки и получение более устойчивых (стабильных) структур. Отпуску подвергают закаленные стали со структурой тетрагонального мартенсита и остаточного аустенита. Обе структуры неустойчивы и склонны при нагреве превращаться в более устойчивое состояние с изменением объема. При температуре 100-200 0Стетрагональный мартенсит образует структуру кубического мартенсита (мартенсит отпуска). При температуре 200- 300 °С остаточный аустенит превращается в мартенсит отпуска. Нагрев стали выше 350 °С ведет к распаду мартенсита в ферритоцементитовую смесь.

В зависимости от температуры нагрева закаленной стали различают следующие виды отпуска: низкий, средний, высокий.

— нагрев закаленной стали до 250 °С для снижения внутренних напряжений при сохранении высокой твердости. Такой отпуск применяют главным образом для инструментов и изделий, которые должны обладать высокой твердостью и износостойкостью, в том числе для цементированных изделий.

нагрев закаленной стали в интервале температур 350-450
°С,
который приводит к понижению твердости и повышению вязкости стали по сравнению с низким отпуском. Кроме того, происходит образование более устойчивой микроструктуры троостита и троостосорбита. Средний отпуск применяют для пружин, штампов, рессор, ударного инструмента и др.

— нагрев закаленной стали в интервале температур 450-650 °С, который способствует получению наибольшей вязкости при сохранении достаточно высокой прочности. В результате данного отпуска твердость закаленной стали сильно снижается, и образуется структура сорбит. На практике широко применяют закалку деталей машин на мартенсит с последующим высоким отпуском на сорбит. Этот процесс называют улучшением. Сорбит отпуска с зернистой формой цементита имеет более высокие показатели прочности и вязкости, чем сорбит закалки с пластинчатой формой цементита.

Обработка холодом — отпуск при температуре ниже нуля. Заключается в обработке закаленных изделий холодом при температурах порядка — 80 °С и ниже. Обработка холодом основана на том, что остаточный аустенит, находящийся в структуре закаленной стали при низких температурах (порядка — 80°С и ниже), распадается в результате возникновения внутренних напряжений. Данный метод повышает твердость режущего инструмента, стабилизирует размеры измерительных инструментов и др. В промышленности применяют специальные установки, в которых охладителями служат жидкий кислород (-183 °С), жидкий азот (-195 °С), смесь из твердой углекислоты (сухой лед) с денатурированным спиртом (-78,5 °С).

Неметаллические материалы.

Бурное развитие всех отраслей промышленности, а также повышение надежности и качества выпускаемых машин и изделий потребовали создания новых материалов. Неметаллические материалы — пластмассы, резину, стекло, древесину и др. применяют почти во всех отраслях промышленности. Широкое внедрение неметаллических материалов в машино- и приборостроении обусловлено их ценными специфическими свойствами.

Пластмассы характеризуются малой плотностью, относительно высокой механической прочностью, высокой химической и коррозионной стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Пластмассы — важнейшие конструкционные материалы современной техники. Их используют в машино- и приборостроении не только как заменители черных и цветных металлов, но также как самостоятельные машиностроительные материалы. В результате достигается экономия большого количества дорогостоящих цветных металлов, повышение стойкости деталей, работающих на трение и в агрессивных средах, снижение массы изделий и машин, уменьшение трудоемкости изготовления деталей.

Пластические массы

Пластическими массами (пластмассами) называют высокомолекулярные синтетические материалы органического происхождения, получаемые на основе природных или синтетических смол (полимеров). Почти все пластмассы обладают малой плотностью (0,9-2,3 г/см3). При применении пластмасс можно значительно снизить массу конструкций. В среднем они в 5-6 раз легче черных металлов и сплавов на основе меди. Многие пластмассы отличаются высокой прочностью, хорошими антикоррозионными свойствами, водостойкостью, негорючестью и др.

Кроме природных или синтетических смол, называемых связующими веществами, в состав пластмасс входят наполнители, пластификаторы, красители, смазывающие вещества, ускорители твердения и др.

соединяют составные части пластмассы и определяют ее основные свойства.

Природные смолы существуют в готовом виде (янтарь, копалы, шеллак и др.) или образуются путем несложной переработки естественного сырья (асфальты, битумы и др.)

Синтетические смолы получают из отходящих газов коксохимического производства, природного газа и т. п. К синтетическим смолам относятся полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, феноло-формальдегидные смолы (фено-пласты), мочевино- и меламиноформальдегидные смолы (аминопласты) и др.

В зависимости от процесса производства различают полимеризационные смолы, получаемые в результате соединения простых низко-молекулярных веществ (мономеров) в высокомолекулярные вещества (полимеры) без выделения каких-либо веществ, и поликонденсационные, получаемые в результате соединения простых разнородных мономеров в полимеры с выделением побочных продуктов: воды, аммиака, хлористого водорода и т. п. К полимеризационным смолам относятся поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен и др., к поликонденсационным — фенолоформальдегидные, мочевино- или меламиноформальдегидные и другие смолы.

улучшают физико-механические свойства пластмасс и уменьшают расход более дорогих связующих веществ. По своему строению они делятся на порошковые, волокнистые и слоистые. К порошковым наполнителям относятся: древесная и кварцевая мука, молотая слюда и др.; к волокнистым — лен, асбест волокнистый, стекловолокно и др.; к слоистым — хлопчатобумажная ткань, бумага, фольга, древесный шпон, стеклоткань, асбестовая ткань и др.

улучшают пластичность, увеличивают гибкость и уменьшают хрупкость пластмасс. Они не вступают в химическое соединение со связующими веществами, но растворяют их. К ним относятся: камфора, дибутилфталат и др.

придают пластмассам необходимую окраску. Они должны быть стойкими к температуре, не менять окраску в атмосферных условиях, хорошо окрашивать материалы и не вступать с ними в реакцию. В качестве красителей применяют нигрозин, сурик и др.

вещества облегчают прессование пластмасс, предотвращая их прилипание к стенкам пресс-формы. К ним относятся стеарин, воск, парафин и др.

твердения способствуют быстрому затвердению пластмасс. К ним относятся диметиланилин, нафтенат кобальта, нафтенат марганца и др.

Пластмассы классифицируют по различным признакам. В зависимости от изменений претерпеваемых при нагреве, пластмассы делят на термореактвные и термопластичные. Термореактивные

пластмассы при нагреве и одновременном давлении вначале размягчаются и частично плавятся, а затем переходят в твердое и нерастворимое состояние. Изделия, изготовленные из этих пластмасс, не поддаются повторной переработке.
Термопластичные пластмассы
при нагреве размягчаются, при охлаждении затвердевают, пригодны для повторного размягчения. Изделия, изготовленные из этих пластмасс, можно подвергать повторной переработке.

По механическим свойствам пластмассы делят на жесткие, полужесткие и мягкие. Жесткие

пластмассы имеют аморфную структуру, высокую твердость и упругость, но низкую пластичность.
Полужесткие
пластмассы имеют кристаллическую структуру с аморфными участками, достаточно высокую твердость, упругость и пластичность.
Мягкие
пластмассы имеют кристаллическую структуру, высокую пластичность, но низкую твердость. Это мягкие и эластичные материалы.

По количеству компонентов, входящих в пластмассы, они делятся на простые и сложные. Простые

пластмассы состоят из природных или синтетических смол (полимеров). Для улучшения физико-механических свойств к ним иногда добавляют пластификаторы. К простым пластмассам относятся, например, полистирол, полиметиметакрилат.
Сложные
пластмассы состоят из связующих веществ, наполнителей и пластификаторов. Остальные вещества вводят в зависимости от природы и назначения пластмасс. Большинство из них являются сложными.

По назначению пластмассы разделяют на следующие группы:

— предназначены для изготовления конструкций и деталей машин;

и
облицовочные
— предназначены для декоративной отделки и облицовки конструкций;

— имеют хорошие диэлектрические свойства, их применяют в качестве электроизоляционных материалов;

— обладают повышенной химической стойкостью в коррозионных средах, применяют в качестве антикоррозионных материалов;

— имеют низкий коэффициент трения, используют для изготовления подшипников скольжения;

— имеют высокий коэффициент трения, используют в тормозных устройствах;

и
теплоизоляционные
—обладают способностью плохо проводить звук и тепло, служат в качестве звуко- и теплоизоляционных материалов.

По химической природе основные пластмассы разделяют на следующие виды: полиолефины, стиропласты, фторопласты, поливинилхлориды (полихлорвинилы), полиакрилаты и полиметакрилаты, фенопласты (полиметиленфенолы), полиамиды, целлопласты и др.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Термическая обработка

Термообработка — это последовательность нагрева, выдержки и охлаждения металла. Термический способ обработки нужен, чтобы изменить структуру материала и придать заготовке необходимые физико-механические свойства. Заготовки производят из стали и цветных металлов.

Виды термической обработки:

Отжиг 1-го или 2-го рода.
Металл нагревают до нужной температуры, затем подвергают выдержке и охлаждению, в результате чего получают материал равновесной структуры. Металл приобретает больше вязкости и пластичности, при этом его твердость и прочность снижается.
Закалка.
Такой вид обработки делится на два подвида — с полиморфным превращением и без. Закалка увеличивает прочность и твердость металла благодаря образованию неравновесной структуры. Эту обработку проходят сплавы, претерпевающие фазовые изменения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении.
Отпуск
— метод, разработанный для прочных сталей и закаленных сплавов. Ключевые параметры — температура нагрева, период выдержки и скорость охлаждения.
Старение.
Старению подвергают сплавы, прошедшие закалку без полиморфного превращения. Этот вид термообработки позволяет увеличить прочность и твердость сталей из алюминия, магния, меди и никеля.
Химико-термическая обработка
, изменяющая химический состав, структуру и характеристики поверхности изделия. После такой обработки металл становится более износостойким и твердым, приобретает сопротивление усталости и контактную выносливость, а также антикоррозийные свойства.
Термомеханическая обработка.
В процессе материал претерпевает пластическую деформацию, которая дает возможность создать повышенную плотность дефектов кристаллического строения заготовки. Таким способом обрабатывают алюминиевые и магниевые сплавы.

Проведение обработки стали холодом

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Билет 7, вопрос 1

Диффузионная металлизация (ХТО)– это процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев сталей различными металлами. При насыщении хромом этот процесс называется хромированием ,алюминием — алитированием, цинком — цинкованием, бором — борированием, кремнием —силицированием.

Комбинированные процессы, заключающиеся в одновременном насыщении хромом и алюминием, или хромом и вольфрамом, называют хромоалитированием, хромовольфрамированием и т.д.

Диффузионная металлизация осуществляется путем нагрева и выдержки стальных деталей в контакте с твердой или газовой средой, содержащей элемент, которым осуществляется насыщение. Диффузионная металлизация создает поверхностную окалиностойкость, коррозионную стойкость, а также износостойкость и твердость. Диффузионная металлизация не получила еще достаточного практического применения из-за необходимости высокой температуры и длительности процесса. Пока можно считать внедренным в производство только процесс насыщения алюминием — алитирование, тогда как остальные процессы — хромирование, силицирование и т%. д. — только начинают применяться.

Алитированию подвергают чаще всего изделия из низкоуглеродистой стали, такие, как цементационные ящики, колосниковые решетки и т.п. Жаростойкость алюминиевых деталей повышается за счет создания на поверхности защитной окисной пленки Аl2Оз.

Алитированные детали обладают жаростойкостью при нагреве до 900—950°.

Диффузионным хромированием называют процесс насыщения поверхностного слоя стали хромом с целью получения высоких значений поверхностной твердости и сопротивления износу, а также повышения коррозионной стойкости и жаростойкости.

Хромированию подвергают различные детали и инструмент, от которых требуются высокая износоустойчивость, коррозионная стойкость и жаростойкость, такие, как сверла, калибры, клапаны компрессоров и т.д. Жаростойкость хромированных сталей ограничивается температурой 800°.

С целью улучшения стойкости против износа силицированные детали проваривают в масле. Поры впитывают масло, что создает условия для самосмазки при трении.

Силицирование повышает коррозионную стойкость во многих кислотах при комнатной и повышенной температурах, в морской воде и т.д.

Жаростойкость силицированных деталей не превышает 800—850°.

Билет 8, вопрос 2

Билет 14, вопрос 1

ТЕРМИЧЕСКОЕ УПРОЧНЕНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Деформируемые алюминиевые сплавы разделяют на неупрочняемые термической обработкой и упрочняемые.

К неупрочняемым алюминиевым сплавам

относят сплавы марки АМц2, АМг2, АМгЗ, имеющие невысокую прочность и высокую пластичность; их применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, упрочняют холодной обработкой давлением (нагартовкой).

Наиболее распространены сплавы, упрочняемые термической обработкой.

К ним относят дюралюминий марок Д1, Д16, Д3П, в состав которых входят алюминий, медь, магний и марганец.

Основными видами термического упрочнения дюралюминия являются закалка и старение.

Закалку проводят при 505—515° С с последующим охлаждением в холодной воде.

Старение применяют как естественное, так и искусственное.

При естественном старении

сплав выдерживают в течение 4—5 сут, при искусственном — 0,8—2,0 ч;

температура старения — не ниже 100—150°С;

прочность после обработки σΒ = 490 МПа, 6=14%.

Сплавы Д1 и Д16 применяют для изготовления деталей и элементов строительных конструкций, а также изделий для летательных аппаратов.

Авиаль (АВ, АВТ, АВТ1)—это деформируемый сплав, обладающий более высокой пластичностью, свариваемостью и коррозионной стойкостью, чем дюралюминиевые

Подвергают закалке в воде при 515—525° С и старению:

сплавы АВ и АВТ — естественному,

сплав АВТ1 — искусственному при 160° С с выдержкой 12—18 ч.

Применяют авиаль для производства листов, труб, лопастей винтов вертолетов и т. п.

Высокопрочные (σв=550-700 МПа) алюминиевые сплавы В95 и В96 имеют меньшую пластичность, чем дюралюминий.

Термическая обработка этих сплавов заключается

в закалке при 465—475° С с охлаждением в холодной или горячей воде и искусственном старении при 135—145° С в течение 14—16 ч.

Применяют сплавы в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при 100—200° С.

Ковочные алюминиевые сплавы марок АК1, АК6, АК8 подвергают закалке при 500—575° С с охлаждением в проточной воде и искусственному старению при 150—165° С с выдержкой 6—15 ч; прочность сплава σΒ = 380-460 МПа, относительное удлинение δ = 7-10%.

Литейные алюминиевые сплавы называют силуминами. Наиболее распространены термически упрочняемые

сплавы марок АЛ4, АЛ6 и АЛ20.

Отливки из сплавов АЛ4 и АЛ6 закаливают при 535—545° С с охлаждением в горячей (60—80° С) воде и подвергают искусственному старению при 175° С в течение 2—3 ч; после термической обработки σв=260 МПа, δ = 4-6%, твердость НВ 75—80.

Для снятия внутренних напряжений отливки из этих сплавов отжигают при 300° С в течение 5—10 ч с охлаждением на воздухе.

Жаропрочные сплавы марок АЛ 11 и АЛ20, идущие для изготовления поршней, головок цилиндров, топок котлов, работающих при 200—300° С, подвергают закалке

(нагрев до 535—545° С, выдержка при этой температуре в течение 3—6 ч и охлаждение в проточной воде),

а также стабилизирующему отпуску

при 175—180° С в течение 5—10 ч; после термической обработки σв=300-350 МПа, δ=3-5%.

Билет 10, вопрос 1

Билет 5, вопрос 2

Билет 22, вопрос 1

Отпуск

стали является завершающей операцией термической обработки, формирующей структуру, а следовательно, и свойства стали. Отпуск заключается в нагреве стали до различных температур (в зависимости от вида отпуска, но всегда ниже критической точки), выдержке при этой температуре и охлаждении с разными скоростями. Назначение отпуска – снять внутренние напряжения, возникающие в процессе закалки, и получить необходимую структуру.

В зависимости от температуры нагрева закаленной детали различают три вида отпуска: высокий, средний и низкий.

производится при температурах нагрева выше 350–600 °С, но ниже критической точки; такой отпуск применяется для конструкционных сталей.

производится при температурах нагрева 350 – 500 °С; такой отпуск широко применяется для пружинной и рессорной сталей.

производится при температурах 150–250 °С. Твердость детали после закалки почти не изменяется; низкий отпуск применяется для углеродистых и легированных инструментальных сталей, для которых необходимы высокая твердость и износостойкость.

Контроль отпуска осуществляется по цветам побежалости, появляющимся на поверхности детали.

Билет 2, вопрос 2

Отжиг чугуна(назначение)

Режимы низкотемпературного отжига

Низкотемпературный отжиг выполняют при температуре 500—550°С с выдержкой от 2 до 8 ч. Охлаждение производится со скоростью 20—30°С в час до температуры 150— 200°С, затем на воздухе. Применяется для снятия внутренних напряжений. Он заменяет естественное старение.

Режимы высокотемпературного отжига.

Высокотемпературный отжиг проводят при температуре 950—1000°С с выдержкой в течение до 4х часов и охлаждением с печью. Применяется для повышения обрабатываемости чугуна, понижения его твердости, а при длительной выдержке — для получения ковкого чугуна.

Билет 4, вопрос 2

Билет 19, вопрос 2

Билет 11, вопрос 2

Азотирование чугуна

Поверхностная обработка чугуна применяется в тех случаях, когда требуется высокая поверхностная твердость изделий при сохранении структуры сердцевины, получаемой при отливке.

Эта обработка главным образом придает износостойкость

Азотирование – это процесс насыщения поверхностного слоя различных металлов и сплавов, стальных изделий или деталей азотом при нагреве в атмосфере аммиака . Повышается твердость поверхности изделия, выносливости, износостойкости, повышение коррозионной стойкости.

Азотированию подвергаются серые чугуны, легированные хромом, никелем, молибденом и другими нитридообразующими элементами, а так же высокопрочный чугун.

Рекомендуется для азотирования применять легированные серые чугуны с отбеленной коркой. Такой чугун предварительно подвергают отжигу с целью разложения цементита при 950 — 1000°С с выдержкой 4-12 ч в зависимости от толщины стенки отливки. Для того чтобы придать металлической основе чугуна высокие механические свойства, после отжига производят термоулучшение чугунных деталей по режиму: закалка с 800 — 850°С в масле; кратковременный отпуск при 600°С .

Азотирование чугуна повышает твердость поверхности отливок до НВ 700 ÷ 800 и сопротивление износу.

Операция азотирование проста, но длительна, что является основным ее недостатком.

Операция заключается в насыщении поверхности изделий при 550 ÷ 580⁰ азотом, образующимся в атомарном состоянии при диссоциации аммиака по схеме 2NH3 ↔ 2N + 3H2.

Азот абсорбируется на поверхности отливки и диффундирует в металл.

В результате с течением времени образуется ряд слоев с различной концентрацией азота, постепенно уменьшающегося в глубь изделия.

Глубина азотирования достигает 0,5 мм. Содержание азота в поверхностном слое может быть 1 2 %.

Для азотирования берутся чугуны, легированные примесями, способными образовать стойкие нитриды, высокой степени дисперсности и твердости.

Для азотирования применяются чугуны белые (иногда центробежной отливки) или серые (желательно с отбеленной поверхностью).

Белые чугуны предварительно подвергаются отжигу для частичного разложения цементита.

В обычных серых чугунах азотируемый слой получается неравномерным.

Процесс ведется при степени диссоциации аммиака 30% ; длительность процесса 50 – 70 часов.

Азотирование не нашло широкого применения для чугунных отливок вследствие сложности технологии и длительности процесса.

Режимы азотирования:

Азотирование может быть низкотемпературным (500-600˚С) или высокотемпературным (600-1200˚С).

Билет 7, вопрос 1

Алитированные детали обладают жаростойкостью при нагреве до 900—950°.

Жаростойкость силицированных деталей не превышает 800—850°.

Билет 8, вопрос 2

Проведение обработки стали холодом

Обработке холодом подвергают детали шарикоподшипников, точных механизмов, измерительные инструменты

Основное назначение обработки холодом — стабилизация размеров изделий. Структура закаленной стали с большим количеством остаточного аустенита не стабильна. Уже при комнатной температуре, а тем более при небольшом климатическом понижении температуры остаточный аустенит постепенно превращается в мартенсит. Это превращение сопровождается увеличением объема и размеры изделия меняются.

У таких изделий, как шарико- и роликоподшипники, калибры и другой мерительный инструмент, размеры должны выдерживаться с точностью до микрона и долей микрона. Эти изделия для стабилизации размеров обрабатывают холодом. Во многих случаях даже не требуется глубокого охлаждения ниже нуля, а достаточно охладить закаленную деталь в воде с температурой от + 6 до + 10 °С.

Другое назначение обработки холодом — повышение твердости и износостойкости режущего инструмента, штампов и мерительного инструмента. В быстрорежущей стали после закалки содержится большое количество аустенита (до 25 — 40%). Понятно, что применение обработки холодом к такой стали особенно эффективно.

Обработка холодом повышает твердость и износостойкость и устраняет шлифовочные трещины в цементованных деталях из легированных конструкционных сталей. В высокоуглеродистом цементованном слое после закалки содержится значительное количество аустенита, который уменьшает твердость стали и вследствие распада которого во время шлифования появляются трещины.

Наконец, обработкой холодом можно повысить магнитные свойства постоянных магнитов в результате дополнительного перехода парамагнитного аустенита в ферромагнитный мартенсит.

При обработке холодом следует учитывать явление стабилизации аустенита (смотрите Кинетика мартенситных превращений). Разрыв во времени между операцией закалки и обработкой холодом приводит в некоторых сталях к сильной стабилизации аустенита при комнатной температуре, а стабилизация уменьшает эффект обработки холодом. Поэтому предельно допустимый разрыв регламентируют. Так, для измерительных плиток из стали X он не должен превышать 30 мин.

Обработку холодом необходимо проводить сразу после закалки, чтобы не допустить стабилизации аустенита. Увеличение твердости после обработки холодом обычно составляет 1…4 HRC.

После обработки холодом сталь подвергают низкому отпуску, так как обработка холодом не снижает внутренних напряжений.

Обычно для обработки холодом требуются температуры не ниже — 80 °С.

Билет 14, вопрос 1

ТЕРМИЧЕСКОЕ УПРОЧНЕНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Деформируемые алюминиевые сплавы разделяют на неупрочняемые термической обработкой и упрочняемые.

К неупрочняемым алюминиевым сплавам

Наиболее распространены сплавы, упрочняемые термической обработкой.

К ним относят дюралюминий марок Д1, Д16, Д3П, в состав которых входят алюминий, медь, магний и марганец.

Основными видами термического упрочнения дюралюминия являются закалка и старение.

Закалку проводят при 505—515° С с последующим охлаждением в холодной воде.

Старение применяют как естественное, так и искусственное.

При естественном старении

сплав выдерживают в течение 4—5 сут, при искусственном — 0,8—2,0 ч;

температура старения — не ниже 100—150°С;

прочность после обработки σΒ = 490 МПа, 6=14%.

Подвергают закалке в воде при 515—525° С и старению:

сплавы АВ и АВТ — естественному,

сплав АВТ1 — искусственному при 160° С с выдержкой 12—18 ч.

Применяют авиаль для производства листов, труб, лопастей винтов вертолетов и т. п.

Высокопрочные (σв=550-700 МПа) алюминиевые сплавы В95 и В96 имеют меньшую пластичность, чем дюралюминий.

Термическая обработка этих сплавов заключается

Применяют сплавы в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при 100—200° С.

Литейные алюминиевые сплавы называют силуминами. Наиболее распространены термически упрочняемые

сплавы марок АЛ4, АЛ6 и АЛ20.

(нагрев до 535—545° С, выдержка при этой температуре в течение 3—6 ч и охлаждение в проточной воде),

а также стабилизирующему отпуску

при 175—180° С в течение 5—10 ч; после термической обработки σв=300-350 МПа, δ=3-5%.

Билет 10, вопрос 1

Сварочный, электрический и токарный способы обработки

С помощью сварки добиваются неразъемного соединения стальных деталей, нагревая металл до плавления или высокопластического состояния. Расплавленный по краю соединяемых частей материал перемешивается, и при его затвердении образуется шов. Существует электрическая (дуговая и контактная) и химическая (газовая и термитная) сварка.

Электрическая металлообработка делится на две разновидности:

Электроискровая обработка, основанная на разрушительном действии электроискровых разрядов на прочные металлы.
Ультразвуковая обработка — метод, созданный для работы с закаленной сталью, твердыми сплавами, драгоценными камнями и другими материалами.

Токарной обработкой называются ручные работы на станке. В процессе с деталей удаляется лишний слой, и они приобретают нужную форму, точность, шероховатость и размеры. Выбор вида обработки зависит от цели работ (основные работы, ремонт, сборка).

Обработка металла необходима для производства заготовок и деталей, которые требуются для машиностроения, авиации, автомобильной промышленности и других отраслей.

Источник