Традиционные способы обработки материалов

Виды обработки металла

Сталь, чугун, медь, алюминий — каждый материал нуждается в отдельном подходе.

При выборе способа работы с металлическими конструкциями необходимо опираться на физические и химические свойства сталей, а именно:

• температура плавления и закалки — для термообработки;
• твердость и прочность — для резания и точения.

Второй признак классификации происходит в зависимости от того, какая стоит цель перед специалистом. Задачи могут быть многочисленными — распиловка, то есть отделение одного фрагмента от целого, шлифовка, создание фигурной поверхности, штамповка и пр.

Основные способы и методы обработки металлов и сплавов

В зависимости от намерений, могут применяться разнообразные технологии, использоваться то или иное оборудование. Перечислим основные подходы к металлообработке:

• механический — это оказание физического давления прессом или острием инструмента;
• термический — производится посредством поднятия высокой температуры, применяется для изменения формы или придания дополнительных физических характеристик;
• художественный — к нему, в первую очередь, относится ковка — придание необходимой конфигурации изделию с целью достижения эстетического эффекта;
• сварочный — это соединение двух и более элементов посредством электродуговой или инверторной сварки;
• электрический, в том числе прокалка, то есть пропуск через металл разряда;
• токарный — придание нужной формы (рис. 2);
• литье — это отлив из расплавленного материала требуемой детали.

Теперь перейдем к описанию наиболее часто применяемых видов металлообработки.

Фрезерные работы

Фрезеровщики могут на своей аппаратуре производить сразу несколько операций — и наружная обработка, придание формы, и создание отверстий, полостей, поскольку фреза передвигается в нескольких направлениях (рис. 1, 3, 4). Помимо этого, можно наносить фаски, делать резьбу, канавки.

Рисунок 1 — Фрезерование детали

Многообразие процедур и задач настолько высоко, что фрезерный станок один из самых востребованных. Его устанавливают как на производствах, так и в частных мастерских. Отдельно стоит упомянуть оборудование, оснащенное ЧПУ (рис. 5, 6), так как автоматизация позволяет делать высокоточные операции с деталями фактически любой формы.

Рисунок 2 – Обработка заготовки на токарном станке.

Зубонарезные работы

Это процесс обработки металла, входе которого создаются зубчатые колеса, а также другие детали, имеющие зубья. Особенность заключается в том, что требуется сохранять на протяжении всего рабочего участка одинаковый шаг, а также глубину резьбы. Есть специализированные зубофрезерные и зубодолбежные инструменты, которые базируются на копировальном методе, то есть впадины прорезываются обычным фрезерным способом с единичным делением.

Рисунок 3 – Фрезерование детали.

На крупном оборудовании есть специальные червячные резцы, которые расположены так, что они при одном проходе позволяют создать кромки на одинаковом расстоянии. Затем все зубцы шлифуются специализированными дисками, которые отличаются наличием основного количества абразивных веществ на торцах.

Токарные работы

Обработка металла точением — это снятие верхнего слоя с вращающейся стальной заготовки посредством различного режущего инструмента. Основные изделия, с которыми можно работать на таком станке имеют цилиндрическую или конусообразную форму. Помимо срезания стружки, можно производить следующие процедуры:

• торцевание;
• снятие фасок;
• отрезание;
• обработка галтелей;
• прорезание канавок.

Важный нюанс при произведении операции — это стружкоотведение. Оно бывает автоматическим на станках с ЧПУ, но чаще производится вручную специалистом.

Рисунок 4 – Фрезерование плоской поверхности.

Сваривание металлических элементов в одну конструкцию — это наиболее часто используемый на данный момент способ достижения прочного соединения. Он заключается в точечном нагреве рабочей зоны с последующим расплавлением материала. Расплавленная сталь вступает во взаимодействие, образуя при застывании крепкую связь.

• электродуговые аппараты с электродами;
• полуавтоматы с присадочной проволокой.

В первом случае проводник покрыт специальным неплавким составом, который одновременно поддерживает сварную ванну и способствует правильному наложению шва без влияния кислорода. Во втором случае присадка является дополнительным материалом, который при расплавлении скрепляет заготовки.

Сварщик должен обладать опытом и достаточным объемом знаний, чтобы правильно выбрать электрод, силу тока, скорость движения.

Рисунок 5 – Фрезерование на станке с ЧПУ.

Ручная дуговая сварка

Дополнительные названия — MMA, РД, РДС. Метод придуман еще в 19 веке, но активно используется до настоящего времени с небольшими модификациями. Между проводником и поверхностью стали образуется электродуга с помощью ударов или «чирканья» по детали. В образованной сварной ванне одновременно плавится и заготовка, и электрод.

Способ используется в домашних условиях. Затруднения возникают, когда нужно создать потолочное или вертикальное соединение. Специалисты в таких случаях советуют ускорять процесс работы, чтобы сила тяготения не помешала отличному результату.

Сварка под флюсом

При воздействии на область сваривания воздуха происходит окисление. Это естественный процесс, но он мешает образованию прочного соединения. В электродуговых аппаратах применяют электроды со специальной обсыпкой. Помимо этого, активно применяется технология с подачей инертного газа. Но максимальное качество можно получить только при применении флюса. Это гранулированный порошок, который при нагревании плавится и служит защитой для процессов, происходящих под образованной пленкой. Затем вещество остается в виде шлака, который легко снимается со шва привычным способом, шлифовкой.

Рисунок 6 — Обработка детали на станке.

Электрическая обработка изделий из металла

Основная технология выглядит так: на участок подается точечный разряд, который приводит к оплавлению стали. Используемый электрод обычно сделан из латуни, а пространство между ним и поверхностью заполняют маслом, которое имеет отличные проводящие способности. Активно применяется эта методика для работы с металлическими тонкими листами, а также для заточки инструментов.

Подвидом электрообработки можно считать ультразвуковой метод. Волны с высокой частотой по аналогичному принципу разрушают молекулярные соединения, что приводит к образованию отверстий.

Высокая точность позволяет пользоваться технологией для изготовления ювелирных изделий.

Рисунок 7 – Обработка детали на токарном станке.

Рисунок 8 – Фреза.

Способы механической обработки

Несмотря на разнообразие процессов, их суть одинаковая. Берется заготовка с припуском, то есть с «лишними» миллиметрами или сантиметрами. Затем на нее оказывается воздействие посредством более твердого и острого инструмента. Остальные нюансы зависят от подвида — наличие вращения, подача и пр. К ним относят:

• Точение на токарном оборудовании.
• Сверление — образование сквозных или глухих отверстий нужного диаметра.
• Нарезание внутренней и внешней резьбы. Вручную это можно сделать с помощью метчика и плашки.
• Фрезерование.
• Строгание — процедура не отличается от классического типа деревообработки, когда резец проходит несколько подходов по поверхности. снимая стружку.
• Шлифование — важный финишный процесс, придание нужного уровня шероховатости и доведение до идеальных размеров.

После перечисленных способов не остается никакого припуска.

Рисунок 9 — Инструменты для обработки металла резанием.

Основы металлообработки давлением

При данных методах целостность стали не нарушается, но меняется форма. В большинстве случаев необходимо термическое воздействие, чтобы уменьшить прочность и твердость детали.

• Ковка. Проводится вручную, поэтому очень ресурсозатратна. Однако результат получается индивидуальный, а поэтому дорогостоящий. Нагретый металлический прут специалист отбивает молотком до нужной конфигурации. В современных условиях используется пресс.
• Штамповка. Часто применяется к тонколистовому металлу. Есть матрица и пуансон. Они имеют зеркальное отражение, но одинаковую форму. Помещенный между ними лист сгибается, приобретая нужные очертания.

Рисунок 10 – Фрезерование.

Как обрабатывают металлы с помощью резания?

Это простая процедура, имеющая целью разъединения одной детали на две и более. Для этого используются специальные лезвия из крепкой инструментальной стали.

Подвиды обработки металла:

Химическое воздействие

Ряд химикатов может повысить прочностные, антикоррозийные характеристики заготовки. В основном управляемые реакции необходимы или для снятия загрязнений перед другим видом металлообработки, или для нанесения дополнительного покрытия, например, цинкование.

Время и температура

При данном способе важно поддерживать нужный температурный режим и определенный временной промежуток, иначе, передержав или перегрев сталь при работе, можно столкнуться с необратимыми деформациями.

Термообработка

Обработчик металла применяет ряд операций при повышенном термическом воздействии с целью изменить физические и химические качества продукции.

Отжиг. Суть — повышение t до предела пластичности и постепенное остывание вместе с печью.

Результат — увеличенная ковкость, снятие внутренних напряжений, сниженная прочность.

Рисунок 11 – Резец токарного станка.

Закалка. Нагрев, продолжительное выжидание при высокой температуре, быстрое охлаждение вводе или масле. Итог — увеличивается прочность и стойкость к сжатиям и растяжением, но также повышается хрупкость.

Отпуск. Вторичное нагревание после закаливания, чтобы компенсировать полученное негативное воздействие.

Старение. Медленное и продолжительное изменение температурного режима, которое приводит к естественным превращениям, происходящим при длительной эксплуатации металлической конструкции.

Нормализация. Процедура аналогична отжигу, но остывание происходит на открытом воздухе. Меняется зернистость структуры, приводит к повышению ковкости.

Источник

Технология. 5 класс

Конспект урока

Технология, 5 класс

Урок 17 Технологии обработки материалов

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1. Что необходимо сделать с материалом для получения нужного изделия.
2. На какие группы делятся технологии по механической обработке материалов.
3. Какие инструменты, приспособления и станки применяются при этом.

Прокатка, прессование, ковка, штамповка, разрезание, строгание, долбление, сверление, точение, фрезерование, шлифование, рубка, лущение, гибка – технологические операции по обработке материалов

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Технология. 5 класс: учеб. пособие для общеобразовательных организаций / [В.М. Казакевич, Г.В. Пичугина, Г.Ю. Семенова и др.]; под ред. В.М. Казакевича. – М.: Просвещение, 2017.

2. Библиотечка пионера. Знай и умей. Леонтьев Д. «Сделай сам» Детская литература, 1978 год.

3. Домашним умельцам, мастерам и домохозяйкам. Составители: Дячук О., Мельник В. «400 практических советов» Український обрій, 1992 год.

4. Юному технику. Гармаш И. И. «Занимательная автоматика» Рад. школа, 1982 год,

Теоретический материал для самостоятельного изучения:

Оглянитесь вокруг себя, посмотрите внимательно. Нас окружают полезные вещи. Приведите пожалуйста примеры.

Давайте подумаем вместе и зададим себе вопрос: откуда эти вещи появились?

Правильно, ваших ответах есть главное слово, это слово «изготовлены».

Это слово «изготовлены» связано с другим очень важным словом. Подумайте – с каким?

Правильно, это слово «технология».

Пожалуйста вспомните материал прошлых уроков и дайте определение.

На этом уроке мы рассмотрим технологии обработки материалов.

Что такое обработка? Дайте пожалуйста определение,

За всю историю своего существования люди придумали (и продолжают изобретать) большое количество технологий для обработки материалов.

Технологии механической обработки материалов делятся на три группы: обработка без удаления части материла (например, стружки); обработка с удалением части материала; обработка с измельчением всей массы материала.

Виды обработки без удаления части материала: прокатка, прессование, ковка, штамповка, гибка, волочение.

При прокатке материал пропускают между валиками и придают ему нужную форму.

В процессе прессования нагретый или холодный материал сильно сжимают с помощью пресса – производят давление на заготовку.

При ковке по материалу наносят удары, придавая ему нужную форму.

Волочение – обработка металлов давлением, при которой изделия (заготовки) круглого или фасонного профиля (поперечного сечения) протягиваются через круглое или фасонное отверстие, сечение которого меньше сечения заготовки.

В процессе гибки происходит сгибание материала под заданную форму.

Виды обработки материала с удалением его части: резание и пиление, вырубка, строгание, долбление, сверление, точение, фрезерование, шлифование и полирование, рубка, лущение.

Резание и пиление, процессы разделения заготовки на части, удаление излишков материала, вырезание отверстий.

Вырубка, процесс вырезания с помощью специального штампа, форма которого соответствует форме заготовки.

Строгание, процесс обработки резанием различных материалов со снятием стружки и образованием плоскостей и фасонных поверхностей (пазов, канавок, углублений)

Долбление, процесс резания конструкционных материалов для получения канавок, гнёзд и проушин, нужных для выполнения соединений.

Сверление, процесс образования сквозных или глухих цилиндрических отверстий сверлом. Сверло, углубляясь в материал срезает его своими острыми кромками.

Точение, процесс срезания тонкого слоя материала с заготовки, установленной на токарном станке. Заготовка совершает вращательное движение. Резец прямолинейно перемещается относительно изделия.

Фрезерование, процесс резания при вращательном движении инструмента (фрезы) и поступательном движении заготовки.

Шлифование и полирование, процесс снятия с заготовки тонкого слоя материала острыми гранями шлифовальных зёрен, абразивного инструмента. Абразивным инструментом с очень мелкими зёрнами полируют изделие, иногда добиваясь зеркальной поверхности.

Рубка, процесс удаления с заготовки слоя материала с помощью рубящего инструмента (например, зубила или топора) или разрубание заготовки на части.

Лущение, процесс срезания с заготовки тонкого слоя, шпона, с поверхности древесины.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1. Назовите виды обработки без удаления части материала:

1. Вырубка
2. прокатка
3. Измельчение
4. ковка
5. Прессование
6. Строгание
7. штамповка
8. пиление
9. гибка

Задание 2. Закончите предложение.

1. Заострение ножей
2. Вырезание паза в заготовке

Обработка цилиндрической поверхности на токарном станке

Источник