Варіантів обробки металу чимало. Одні з них мають включають застосування складного обладнання, інші – неможливі без температурного впливу на заготовку. Метал ріжуть лазером, плазмою, обробляють з ЧПУ на верстатах. Найбільш затребуваним і широко застосовуваним методом по праву вважається механічна обробка металу, представлена в декількох варіантах виконання.
МЕХАНІЧНА ОБРОБКА МЕТАЛУ: ОСОБЛИВОСТІ ТЕХНОЛОГІЙ
На відміну від інших способів обробки металу механічний метод не змінює структуру сировини, дозволяючи обмежитися лише зміною фізичних розмірів заготовки. В процесі роботи деталь «підганяється» під задані кресленням параметри. З цією метою використовують різні ріжучі інструменти, зварювання, спеціальні верстати. Обробка може включати зняття частини матеріалу або передбачати зміну параметрів заготовки без зняття матеріалу. Без зняття матеріалу, як правило, проводиться чорнова обробка металу, що вимагає подальшого доопрацювання. Дуже часто для отримання оптимального результату металева заготовка піддається не одному, а кільком видам впливу з метою обробки. Така технологія називається універсальною.
Результат механічної обробки – деталі високої точності, що повністю відповідають заданим параметрам. Вони мають рівну фактуру і точну форму.
Серед найбільш поширених методів механічного впливу на металопродукцію можна виділити:
різання;
пластичну деформацію;
деформуюче різання;
електрообробку.
Кожен із способів представлений також в декількох варіантах рішень, що мають своє призначення і обмеження, плюси і мінуси.
ОБРОБКА МЕТАЛУ РІЗАННЯМ
Різка – найбільш поширений спосіб отримання деталей з металевих заготовок. Одна з властивостей різання – отримання нової поверхні металу після обробки. Із застосуванням ріжучих інструментів і спеціальних верстатів верхні шари заготовки спочатку деформуються, а після цього – знімаються. Отримана металева стружка носить назву «припуск» і є надлишковим матеріалом. Завдання майстра – мінімізувати ці відходи, забезпечивши при цьому високу якість готової деталі.
Для різання застосовують різні інструменти та обладнання. Залежно від пріоритетного інструментарію обробка різанням може бути представлена:
точінням і фрезеруванням;
свердлінням і струганням;
довбанням і шліфуванням;
протягуванням.
Точіння застосовується для роботи з деталями циліндричної, спіральної або гвинтової форми. Об’єкту обробки передається обертальний імпульс, а самому обладнанню – поступальний. Різець рухається уздовж або поперек заготовки, обточуючи її в потрібному напрямку. Таким чином обробляють все ріжучі кромки.
Фрезерування проводиться в напрямку вздовж заготовки з застосуванням різального інструменту – фрези.
Свердління дає можливість створювати наскрізні або глухі отвори. Як правило, для професійного свердління на підприємствах використовується спеціальне верстатне обладнання.
Стругання застосовується для обробки металу лінійної форми. Вигнутий різець може переміщатися з варіативної швидкістю по прямій або поступально.
Довбання застосовується для механічної обробки фасонних або плоских поверхонь різних металів.
Зазвичай заключним етапом механічної обробки металу є шліфування. Така обробка покращує стан поверхні деталі, видаляє дрібні дефекти, робить фактуру рівною і гладкою. Робочий інструмент для шліфування – металеві кола або стрічки з абразивним напиленням.
Є й інші «ріжучі» способи обробки металу, але вони застосовуються набагато рідше і не відіграють провідної ролі.
ПЛАСТИЧНА ДЕФОРМАЦІЯ МЕТАЛУ
Проводиться під силовим впливом на заготівлю ззовні. Застосування методу дає можливість змінювати форму і конфігурацію заготовки без використання ріжучих інструментів. До таких способів впливу на метал відносяться:
кування;
штампування;
вплив преса;
накатка різьблення.
Часто після впливу преса або кування метал обробляють електрохімічним способом (на нього наносять додаткові покриття - латунне, никелєве та ін.). Така додаткова обробка дозволяє підвищити експлуатаційні властивості металу.
Деформуюче різання являє собою поєднання технологій звичайного різання металу і деформуючого впливу. Такий підхід дозволяє відновлювати зношені деталі, повертаючи їм початкові форму і обриси.
ЕЛЕКТРООБРОБКА МЕТАЛУ
Виробляти деталі високої якості з найбільшою гарантією дозволяє електрофізична обробка металовиробів. Заготовки обробляють на спеціальному обладнанні, до якого відносяться:
токарний стан;
свердлильне обладнання;
машина для шліфування;
фрези і протяжні стани;
прес.
Вибираючи різні способи обробки металу механічними техніками, можна отримати вироби з різним типом поверхні (гладка, шорстка, перфорована). Результат різниться розмірами, рівнем точності, якістю поверхні та іншими характеристиками, які мають значення при виконанні робіт різного типу. Так, в результаті механічного впливу на металеві вироби можна отримати як дуже дрібні деталі (гайки, болти, шурупи, дверні ручки і ін.), так і більш габаритні вироби, наприклад, частини будь-яких агрегатів і устаткування
Види і методи формоутворення при виробництві заготовок
Одне із найважливіших понять в технології машинобудування - формоутворення. Основними методами утворення форми заготовок або їх основних поверхонь являються лиття, обробка тиском, формування, обробка різанням, наплавлення, металізація, напилювання, заливка рідинним металом, електрохімічна та електрофізична обробка.
а) Лиття - формоутворення заготовки або виробу із розплавленого металу (сплаву) шляхом заповнення ним порожнин заданої форми і розмірів з наступним охолодженням і затвердінням. Розроблено багато видів литва, але продовжуються пошуки нових перспективних методів. Методом лиття отримують вироби із матеріалів з достатніми ливарними властивостями: чавуни, ливарні сталі, кольорові метали ( Al, Cu, Zn, Pb ) і їх сплави, полімери.
б) Обробка тиском - зміна форми, розмірів, стану матеріалу і його поверхонь методом пластичного деформування: ковка, пресування, штампування, прокат, волочіння, вальцювання. Матеріали для обробки: сталі, ковкий чавун, кольорові метали і їх сплави, полімери.
в) Формування - формоутворення виробу із порошкового чи волокнистого матеріалу з металу, неметалу, полімеру або композиції шляхом заповнення порожнини заданої форми з подальшим стисненням і, при необхідності, спіканням, плавленням, твердженням.
г) Складання - це формоутворення заготовки або виробу внаслідок з’єднання окремих її частин шляхом зварювання, паяння, склеювання, склепування та згвинчування, обтискання, вальцювання, розбортовування тощо.
д) Наплавлення - один із розповсюджених методів зміни форми, розмірів і стану поверхонь деталей, особливо в ремонтній практиці, де її використовують для відновлення до 30% деталей, що ремонтуються. Переваги наплавлення полягають у можливості нанесення металевих покриттів будь якої товщини, високій продуктивності і простоті обладнання, що не вимагає високої кваліфікації виконавців, можливості нанесення покриттів будь-якого складу з різноманітними властивостями (твердість, зносостійкість, жаростійкість, корозійна стійкість, тощо). По суті наплавлення являється різновидом зварки і є процесом нанесення шару металу на поверхню виробу. За способом захисту металу від окислення відрізняють наплавку: 1) в повітрі; 2) у вакуумі; 3) в середовищі захисних газів; 4) під флюсом; 5) в піні; 6) з використанням комбінованого захисту.
е) Металізація - один із розповсюджених методів нанесення на поверхні деталей розплавленого металу, який розпилюється потоком газу під тиском близько 0,6 МПа, утворюючи частинки майже сферичної форми розмірами до 15-20 мкм. Велика швидкість руху (до 300 м/с) і малий час польоту частинок зумовлює у момент удару з деталлю їх пластичне деформування, заповнення ними усіх нерівностей і пор, зчеплення частинок між собою і поверхнею деталі з утворенням суцільного покриття завтовшки до 10 мм. В залежності від джерела плавлення металу відрізняють дугову, високочастотну і плазмову металізацію.
Дугова металізація завдяки зручності використання і простоті устрою (U=30-50v, I > 250A) найбільш розповсюджена, але при використанні стисненого повітря виникає посилене окислення металу і вигоряння легуючих елементів.
Високочастотні установки для металізації позбавлені указаних недоліків, але відрізняються значною складністю обладнання і обслуговування.
Плазмова металізація з використанням універсальних установок і порошкових сплавів дає можливість отримувати покриття із твердих, зносостійких, тугоплавких матеріалів, але також відзначається високою вартістю і складністю.
Найчастіше за допомогою металізації виправляють брак і відновлюють зношені деталі обладнання (шийки валів і осей, цапфи, втулки), наносять антифрикційні, жаростійкі, антикорозійні покриття і псевдо сплави. При металізації деталей їх нагрівання до 50-700 С не визиває структурних змін в матеріалі і тому можливе нанесення покриттів на будь-які матеріали - метал, дерево, полімери, гуму. При цьому необхідно відмітити, що нанесений на деталь матеріал не підвищує її міцність, а зчеплення напиленого шару з основним не завжди достатнє при динамічних навантаженнях.
ж) Газо термічні покриття - це нанесення порошкових матеріалів. В основі лежить пластикація порошків у високотемпературному джерелі енергії і нанесення їх газовим потоком на попередньо підготовлені поверхні. Спосіб має високу продуктивність, локальність обробки, незначний термічний вплив на підложку, можливість нанесення на вироби будь-яких розмірів, відсутність обмежень на сполучення матеріалів деталей і покриттів. Відрізняють полум’яні (на ацетилені чи пропан-бутані) покриття порошковими металами без оплавлення останніх (для нерухомих сполучень при невисоких вимогах до міцності), такі ж покриття з одночасним оплавленням часток порошку (при більш високих вимогах до міцності зчеплення і зносостійкості) і плазмові покриття, де використовують самофлюсуючі порошки на основі Ni i Co, а також Cr, B, Ti, Si для отримання зносо- і корозійностійких, без пористих гладких покриттів з підвищеними фізико-механічними властивостями.
з) Полімерні покриття. Деталі з нанесеними полімерними покриттями мають більш високі технологічні і експлуатаційні показники. Найчастіше їх захищають від хімічної корозії, морської, ґрунтової води, наносять для тепло- і електроізоляції. Зазвичай покривають зовнішні і внутрішні поверхні вакуум-фільтрів, запірної арматури, труб, пружин тощо.
.png)