Способы обработки поверхности изделия это

Обработка металла

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

• механическая (обработка резанием);
• литье;
• термическая;
• давлением;
• сварка;
• электрическая;
• химическая.

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

В зависимости от способа нагрева металла различают несколько групп сварочных технологий:

• Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.
• Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.
• Электросварка. Самый распространенный способ:
  • Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.
  • При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

Электрическая обработка

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

Особенности художественной обработки металлов

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности металлического листа или самого готового изделия, например, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.

Способы механической обработки металлов

Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

• Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.
• Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.
• Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы.
• Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.
• Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

Обработка давлением

Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

Обработка с помощью резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.

Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

• Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.
• Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки
• Лазерная. Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
• Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

Термические виды обработки металлов

Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

Термическая обработка стали

Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

Отжиг

Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

Закалка

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Отпуск

Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

Старение

Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

Нормализация

Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее применяют перед закалкой и для повышения обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

Источник

Способы обработки поверхностей

Обработка поверхности металла – это техническое воздействие на материал, которое позволяет добиться следующих характеристик:

• степень шероховатости;
• изменение внешнего вида поверхности (матирование, глянец, нанесение изображений);
• возможность уменьшить массу заготовки;
• добиться заданной формы;
• отделить элемент детали от общего листа.

В зависимости от выбранного способа, используют профильный инструмент и оборудование, которое рассчитано на конкретный технологический процесс.

Методы обработки поверхностей деталей из металла разделяются на три категории вне зависимости от выбранной технологии:

• вручную. Специалист непосредственно отслеживает процесс и влияет на конечный результат. Недостаток ручного управления – низкая производительность и посредственное качество. Такое управление используют для базовых процессов, не требующих высокого уровня точности;
• полуавтомат. Этот способ подразумевает наличие специального оборудования и оператора. Обработка изделия происходит на стационарных станках с возможностью ручной корректировки параметров технологического процесса;
• автоматическое. Обработка металлической поверхности происходит без участия человека благодаря автономному оборудованию с заложенной программой. Преимущество метода – высокая точность и скорость, минимизация брака и отсутствие человеческого фактора. Автоматы используют при крупном серийном производстве.

Современные технологии обработки поверхностей

Научно-технический прогресс позволил открыть новые способы обработки поверхностей металлических изделий, потеснив традиционные методы, основанные на прямом механическом или химическом воздействии.

Новые технологии отличаются высокой точностью, скоростью и удобством, что позволяет использовать их при потоковом выпуске изделий и мелкосерийном производстве.

Новые способы обработки поверхностей деталей основаны на использовании лазера и плазмы. Каждый из них обладает преимуществами, особенностями и нюансами, которые мы подробно рассмотрим.

Лазер

Лазерная обработка поверхности – это передовая технология, которая используется для промышленного производства деталей.

Различают четыре технологических направления:

• прямое спекание. Технология используется при изготовлении литейных форм под давлением и прототипов деталей. В основе метода – объемное нанесение металлического порошка вдоль контура детали при температурном воздействии с помощью лазера;
• гибка. Благодаря лазерному лучу металл нагревается очень быстро, а за счет точечного воздействия процесс гибки проходит строго в заданных параметрах, что позволяет получать качественную деталь со сложной формой;
• резка и сверление. Лазерная технология позволяет вырезать из общего листа деталь с максимальной точностью, избегая потерь металла. Метод применяется для листового металла, труб и создания объемных моделей. При сверлении не образуется стружка, и кроме точности получается внутренняя поверхность отверстия с высоким коэффициентом чистоты обработки;
• сварка. Технология отличается наличием тонкого и прочного сварочного шва, а сам процесс проходит очень быстро. Лазерная сварка используется на крупных предприятиях автомобилестроительной сферы и в производстве бытовой техники.

Плазма

Плазменная обработка поверхностей – новая технология, которая позволяет производить точную и быструю резку металлов различной толщины.

В качестве основы используется воздух и электрическая энергия. Создаваемая плазмогенераторами дуга обладает высокой температурой, позволяя быстро резать тугоплавкие металлы.

Преимущества плазменной обработки:

• простота и безопасность. Не используются газовые смеси и взрывоопасные баллоны;
• высокая скорость и точность;
• работа с металлами толщиной до 200 миллиметров. При увеличении толщины уменьшается скорость процесса;
• места среза не обрабатываются.

Особенность технологии – повышенный шумовой фон во время работы оборудования. Рекомендуется использовать специальные защитные наушники или беруши.

Особенности обработки фасонных, резьбовых, торцевых, шлицевых поверхностей

При изготовлении изделий из металла, поверхность материала подвергается обработке.

Это позволяет добиться заданных параметров:

• размеры и масса изделия;
• конфигурация детали;
• класс чистоты обработки;
• отделение детали от заготовки.

В зависимости от особенностей формы и типа материала используют следующие технологические решения:

• резка;
• полировка и шлифовка;
• штамповка;
• фрезеровка;
• сварка и сверловка.

Каждый тип операций предусматривает применение профильного оборудования и инструментов.

Обработка фасонных поверхностей

Это тип поверхностей, который отличается от простых геометрических форм – прямоугольника, цилиндра или конуса. Сюда относятся резьбовые, шлицевые, торцевые и другие поверхности с замкнутым и незамкнутым контуром.

Обработка фасонных поверхностей позволяет создавать такие элементы деталей машин и механизмов, как шестерни, валы со шлицами, детали с наружной и внутренней резьбой и другие элементы со сложной конфигурацией. Рассмотрим каждую технологию подробнее.

Обработка шлицевых поверхностей

Шлицевое соединение предназначено для передачи крутящего момента от ведущей детали к другим узлам конструкции. Наглядный пример – вал и передаточная шестерня.

По своей форме шлицы делятся на три группы:

Каждый из вариантов обладает своей формой и особенностями сцепления с передаточным механизмом. Обработка шлицевых поверхностей происходит на горизонтально-протяжных станках в один или два захода (зависит от твердости металла и заданного класса чистоты поверхности).

Изготавливают шлицы холоднокатаным методом или нарезают при помощи червячных или дисковых фрез.

Обработка торцевых поверхностей

Обработка торцевых поверхностей происходит на токарном станке при помощи специальных подрезных резцов.

Технология схожа с методом обработки цилиндрической поверхностью, только у резцов особый угол заточки и расположение рабочей кромки относительно торца детали.

Обработка резьбовых поверхностей

Обработка резьбовых поверхностей делится на три направления:

• внутренняя нарезка. Для этого используют метчики, резцы или гребенчатые фрезы. Нарезание при помощи метчика – наиболее эффективный способ, который сочетает высокую скорость и точность. Этот метод используется при массовом производстве изделий с резьбовым соединением;
• внешняя накатка. В основе метода не срезание части металла, а продавливание его специальными накатными плашками по заранее подготовленным канавкам. Способ используется при массовом изготовлении болтов и крепежа с резьбовой поверхностью. Высокий уровень качества и четкий шаг получают на мягких металлах;
• шлифовка. Дорогостоящий и трудоемкий процесс, который используют для получения высокоточных резьбовых соединений с большим шагом.

Больше о современных способах обработки поверхностей металлических изделий можно узнать на выставке «Металлообработка».

Источник