Способы получения металлических изделий

Получение изделий и конструкций из металлов

Для получения изделий из металлов, обладающих высокими пластичными свойствами, их обрабатывают давлением. На практике применяют следующие способы обработки: прокат, ковку,волочение, штамповку и прессование(рис. 3.4).

Прокат– наиболее распространенный и дешевый способ производства металлических изделий. Сущность проката заключается в обжатии металла между вращающимися валками прокатного стана. Прокатывают металл в холодном и горячем состоянии. Холодный прокат применяют для металлов, обладающих высокой пластичностью (медь, свинец, олово, алюминий), или для получения тончайших стальных листов.

Рис. 3.4. Схема основных приборов обработки металлов давлением:

1 – прокатка; 2 – волочение; 3 – прессование; 4 – ковка; 5 – объемная штамповка;
6 – листовая штамповка

Подавляющее большинство стальных изделий прокатывают в горячем состоянии при температуре 900 – 1250°С. Способом проката получают большинство стальных строительных изделий: балки, листовую и прутковую сталь, арматуру.

Ковка– процесс деформации металла под действием повторяющихся ударов молота или пресса. Ковка может быть свободная,когда металл при ударе молота свободно растекается во все стороны, и штампованная,когда металл, растекаясь под ударами молота, заполняет формы штампов. Штамповка позволяет получить изделия очень точных размеров. В условиях строительства пользуются преимущественно свободной ковкой при использовании таких деталей, как болты, скобы, анкеры.

Волочениезаключается в протягивании металлической заготовки через отверстие, сечение которого меньше сечения заготовки. В результате этого металл обжимается, а профиль его строго соответствует форме отверстия. Способом волочения изготовляют тонкостенные изделия-трубки, а также круглые, квадратные, шестиугольные прутки и арматуру. При волочении в металле появляется так называемый наклеп– поверхностное упрочнение металла в результате пластической деформации и строго ориентированного расположения кристаллов. Наклеп повышает твердость стали в поверхностном слое, но снижает пластичность и вязкость. Явление наклепа широко используют на практике при механическом упрочнении арматурной стали.

В процессе прессованияметалл выдавливают через круглое или фасонное отверстие, форма и размеры которого определяют форму и сечение прессуемого изделия – прутков, труб, фасонных профилей из сталей, цветных металлов и их сплавов. Прессование проводят на гидравлических или механических прессах.

Получение изделий из заготовок черных, цветных металлов и их сплавов по резательной технологии проводят с использованием локального теплового воздействия. Способы тепловой резки подразделяют на две группы. К первой относятся кислородная и кислородно-флюсовая, при которых происходит химическая реакция сгорания железа в струе кислорода; ко второй группе – электродуговая, лазерная и плазменная. В этом случае сквозное проплавление заготовки происходит за счет использования мощного теплового внешнего источника.

В целях улучшения структуры и придания специально заданных свойств полученные изделия подвергают термической обработке.Такая обработка заключается в изменении кристаллической структуры материала путем его нагрева до определенной температуры, некоторой выдержки и последующего охлаждения по заданному режиму. На практике применяют следующие основные виды термической обработки металлов и сплавов: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск, отличающиеся температурой нагрева и скоростью охлаждения, а также термомеханическую и химико-термическую.

Отжигприменяют для получения мелкозернистой, однородной структуры стали, полного снятия внутренних напряжений. Нормализацияустраняет внутренние напряжения, повышает пластичность. Твердость и прочность стали при этом несколько выше, чем после отжига. Для некоторых изделий нормализация является окончательной термической обработкой, позволяющей хорошо сочетать пластичность и прочность.

Для повышения механической прочности и твердости, сохранения достаточной вязкости пользуются термической обработкой, состоящей из двух процессов – закалки и отпуска.Закалка включает нагрев изделия на 30 – 50 о С выше температуры вторичной кристаллизации, выдержку при этой температуре и быстрое охлаждение. Для предохранения металла от окисления нагрев выполняют в газовой среде азота или углекислого газа. Эффективно проводить закалку токами высокой частоты или пламенем газовой горелки; интенсивное охлаждение – жидким азотом или другими сжиженными газами при температуре от – 75 до 195 о С.

Отпускомназывают термическую обработку, при которой закаленную сталь повторно нагревают до 150 – 600°С, выдерживают при этой температуре, а затем медленно охлаждают для снятия напряжений.

Среди различных упрочняющих способов обработки, предназначенных для повышения механических свойств, большое развитие за последние годы получил метод термомеханической обработки(ТМО), предусматривающий нагрев поверхностного слоя стального изделия на нужную глубину, обкатку его роликами, закалку и отпуск. Уникальная особенность этой обработки – одновременный рост прочности и пластичности.

Химико-термическая обработкасталиприводит к изменению химического состава, структуры и, следовательно, свойств поверхностного слоя стальных изделий. Цель ее – повышение твердости, прочности, износоустойчивости.

Различают следующие виды химико-термической обработки изделий: цементация – высокотемпературное насыщение поверхности изделий из стали углеродом; азотирование– азотом; цианирование– параллельное обогащение поверхности азотом и углеродом.

Диффузионная металлизация– поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, кремнием, бором и другими химическими элементами. Осуществляют этот процесс путем нагрева и выдержки стальных изделий в контакте с одним или несколькими из указанных веществ, которые могут находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии. Такая обработка придает поверхностным слоям жаростойкость, износоустойчивость, повышает сопротивляемость коррозии.

Полученные металлические изделия и деталисоединяютв конструкции с помощьюсварки, клепкиилиболтов.

Источник

Методы изготовления деталей

На сегодняшний день на российских предприятиях распространены различные методы изготовления деталей. Самые известные из них – это ковка, штамповка, литье и механообработка. На выбор наиболее подходящего из них влияют такие параметры, как тип детали, ее размер и назначение. Каждый из перечисленных методов изготовления деталей имеет свои особенности, обладает определенными преимуществами и недостатками. Самые распространенные из них мы и рассмотрим подробнее.

Литейное производство

Литейная обработка – один из наиболее распространенных методов изготовления деталей. В данном случае подразумевается изготовление формы, которую затем заполняют расплавленным металлом. Возможности данного способа несколько ограничены, поэтому чаще всего литье используют для создания заготовок, затем обрабатываемых на токарном станке. Если Вам необходимы конструктивно сложные заготовки – лучше попробовать прочие методы изготовления деталей. В противном случае получившиеся изделия надо дорабатывать на фрезеровочном станке.

Несмотря на эти недостатки, литье отлично подходит для создания сложных отливок – например, полых, которые трудно производить путем механической обработки. Данный способ подходит для деталей абсолютно любого веса. Для литья можно использовать как формовочные смеси («землю»), так и металлические формы.

Обработка резанием

Обработка резанием – основной метод изготовления деталей машин, использующий несколько видов заготовок: например, прокат, отливки и штамповки.

Процедура резания предельно проста: она формирует новые поверхности за счет деформирования и отделения верхних слоев материала, при этом образовывается стружка. При обработке металла снимают некоторую его часть – припуск.

Резание не так популярно, как остальные методы изготовления деталей. За счёт повышения точности исходных заготовок общий объем металлов, обрабатываемых резанием, заметно уменьшается.

Существует несколько технологий резания: сверление, протягивание, фрезерование и точение. Их общая черта – необходимость использования заготовки, форма которой должна быть близка к готовому изделию. Для этого задействуют различные типы станков – токарные, сверлильные, фрезеровочные.

Сварка деталей

В общем смысле сварка – это процесс объединения двух металлических деталей для получения третьей. Сварка занимает особое место среди остальных методов изготовления деталей. Она подходит для изготовления большинства деталей, необходимых для машиностроения, но целесообразность использования сварки в других областях зависит от конструктивных особенностей желаемой детали. В их числе:

• характер расчленения детали,
• метод получения заготовок,
• качество обработки.

Стоит учитывать и трудоёмкость реализации сварки. Если Вас не устраивает необходимость выполнения сборочно-сварочных операций, осуществить механизацию процесса нет возможности, а готовые детали затем надо обрабатывать дополнительно – обратите внимание на остальные методы изготовления деталей в поисках подходящего.

Обработка давлением

Обработка давлением – самый обширный из методов изготовления деталей. В него входит огромное количество технологий и способов обработки. За счет хороших показателей пластичности металлу может быть придана любая форма. Структура материала при этом не нарушается, поэтому на обработку металлов давлением есть стабильный спрос.

Существует пять основных процедур с задействованием высокого давления, используемых для изготовления деталей.

Обработка давлением идеально подходит, если необходимо максимально снизить стоимость производства. Детали при этом изготавливают в большом количестве и в минимальные сроки. Недостаток данного метода – более высокий процент брака по сравнению с другими технологиями. Обрабатываемая заготовка также может потрескаться и расколоться.

Механическая обработка

Механообработка подразумевает срезание металла с поверхности заготовки поэтапно. Комплекс используемых технологий (в том числе – задействование различных типов станков), позволяет:

• придать детали любую нужную форму,
• просверлить необходимое количество отверстий,
• обеспечить ей эстетичный внешний вид путем шлифования и строгания.

За счет этих плюсов прочие методы изготовления деталей, как правило, уступают механообработке.

Данный метод позволяет изготавливать изделия в небольших количествах. Это как раз тот случай, когда использовать другие технологии невыгодно. Минимальный процент брака при механообработке делает её отличным вариантом для производства высококачественных деталей.

Механическая обработка деталей с использованием станков ЧПУ – одна из основных направлений компании «Борис-88». Специалисты нашей компании используют современное универсальное высокоточное оборудование, что гарантирует высокое качество готового продукта.

Источник

Способы получения металлических изделий. Назначение и виды термообработки

Прокат — самый распростр. деш. с-б пр-ва м. изделий. Заключается в обжатии м-ла между вращающимися валками, при этом заготовка уменьшается в сечении, вытягивается и приобретает форму, соответствующую валкам. Прокатывают м-л в холодном и горячем состоянии. Хол-ый прокат применяют для металлов, обладающих высокой пластичностью (свинец, олово), или для получения тончайших стальных листов. Большинство стальных изделий прокатывают в горячем состоянии при 900. 1250°С. Производят за нес-ко последов.приемов путем пропуска его через ряд валков с уменьшающимся зазором. С-бом прокатки получают бол-во стальных строительных изделий: балки, рельсы, листовую и прутковую сталь, арматуру трубы.

Ковка — пр-с деформации м-ла под действ.повторяющихся ударов молота или пресса. Бывает: свободная, когда м-л при ударе молота свободно растекается во все стороны, и штампованная, когда м-л, растекаясь под ударами молота, заполняет формы штампов, а избыток его вытекает в спец. канавку и отрезается. Позволяет получить и-лия оч. точных р-ров.

Волочение за-тся в протягивании м. заготовки ч-з отверст., сеч.к-го мен. сеч. Заготовки( м. обжимается, а профиль его строго соответ. форме отве-ия. В кач-ве заготовки испол. предварительно прокатанный или прессованный пруток или трубу. В. м. произ. обычно в х-ном состоянии, при этом получают из-лия точных профилей с чист. и гладкой пов-тью.( тонкостенные изделия (трубки), круглые, квадратные, шестиугольные прутки небол. площади сечения (до 10 мм2). Прив. в м. поя-тся наклеп — упрочнение м. в рез-те пластической деформации. Н. повыш. твердость стали, но снижает пластичность и вязкость..

Холодное профилирование м. — п-с деформир. лист.или кругл. стали на прокатных станах. Из лист.стали получают гнутые профили с различ. конфигурацией в поперечнике, они экономич. про-лей горяч. прокатки — за счет сокращения толщины профиля до 2 мм.

Закалка- вид терм. обр-тки, заключ. в нагрев. стали до Т выше критич. точки, выдержке и послед. охлаждении. (не является окончательной операцией терм. обработки).Чтобы умен. хрупкость и напряжения, вызв. закалкой, м. после закалки обязательно подвергают отпуску.

Закалка ТВЧ (поверхностная закалка) на некот. (заданную) глубину закал-тся только поверх.слой, тогда как сердцевина изделия остается незакаленной ( повышение твердости, износостойкости и предела выносливости изделия, сердцевина остается вязкой и воспринимает ударные нагрузки).

Отпуск-нагрев. до более низк. темп. и более быстр. охлажд. стали.(Низкий темп 150-250° С, средний 300-500° С, высокий выше 500° С).

Отжиг-(сталей и чугунов)- нагрев до опред. темп. выдержка и послед. медл. охлаж. Цели — сниж. твёрдости для повыш. обрабатываемости, улучш. структуры и достиж. больш. однород. м., снятие внутр. напряжений.

Нормализация- (стали) нагрев её выше верхней критич. точки, выдержке при этой темп. и послед. охлаж. на спокойном воздухе. Цель — придание м. однород. мелкозернистой структуры (повыш. его мех.свойств (пластичности и удар. вязкости)).

Источник