Технологии обработки металла

Содержание:

• Виды и технологии обработки металлов
• Суть методов обработки металлов
• Механообработка
• Термообработка
• Химобработка
• Обработка давлением

Обработка металлов – это процесс трансформации металлической заготовки под воздействием внешних сил или факторов, в ходе которого изделие приобретает заданные габаритные, прочностные и прочие физико-механические характеристики. В современной промышленности используют шесть основных методов металлообработки.

Виды и технологии обработки металлов

В зависимости от способа воздействия на металл все технологии металлообработки разделяют на шесть основных категорий.

• Механическая – наиболее широкая группа, включающая в себя все виды обработки металлов резанием. Сюда входят токарные и ручные слесарные работы, фрезерование, сверление и резка, шлифование, полирование и т.п.
• Термическая – еще одна обширная группа, включающая в себя закалку, отжиг, отпуск, нормализацию и прочие виды термообработки, направленные на изменения структуры кристаллической решетки металла как по всему его объему, так и в его поверхностных слоях с целью упрочнения и уплотнения, повышения вязкости или упругости, текучести и стойкости к ударным нагрузкам и т.д.
• Химическая обработка металлов предполагает воздействие на металлоизделие определенными химикатами с целью насыщения поверхности детали углеродом, бором, хромом, азотом и прочими элементами. Химическая металлообработка дает возможность изменить структуру и физико-механические свойства поверхностных слоев металла для придания ему необходимых характеристик, в т.ч. и коррозиестойкость.
• Компрессионная – в эту категорию входят все технологии обработки металлов давлением, включая штампование и прессование, прокат, волочение, гибку и ковку. Использование мощных промышленных прессов и специальных матриц позволяет с высокой производительностью изготавливать различную по форме металлопродукцию при серийном производстве.
• Литье – один из старейших методов обработки металлов. Литые металлоизделия изготавливали еще с железного века, постоянно совершенствуя технологию металлообработки литьем и расширяя ее возможности.
• Сварка – создание неразъемных металлических соединений.

Кроме перечисленных шести способов классической обработки металлов, существуют и такие инновационные, как плазменная и лазерная резка на компьютеризированных станках с ЧПУ. Такие высокотехнологичные способы позволяют выполнять высокоточный раскрой листового металла потоком плазмы или лучом лазера без необходимости последующей обработки кромок готовой металлической детали сложной формы и конфигурации внутренних отверстий.

Суть методов обработки металлов

Выбор технологии металлообработки зависит исключительно от технического задания на изготовления конкретной детали или иной металлопродукции, требуемых допусков на размеры, прочностных характеристик и т.п.

Механообработка

Резание – один из самых распространенных видов обработки металлов, который включает в себя как ручное обтачивание напильником, так и высокоточную работу на сложных токарных или 3D-фрезеровальных станках с ЧПУ. Суть процесса в последовательном срезе материала заготовки соответствующим режущим инструментом:

• резец для наружного, внутреннего и торцевого обтачивания или отсечения цилиндрических и сферических металлоизделий;
• фреза для обработки плоских и криволинейных поверхностей заготовки,
• сверло для сверления отверстий;
• метчик и плашка для нарезания резьбы;
• точильные и шлифовальные круги для финишной обработки металла.

Каждый инструмент и соответствующий станок предназначены для определенного технологического процесса. Некоторые современные универсальные компьютеризированные станки оснащены несколькими рабочими инструментами, что позволяет на одном оборудовании проводить сразу несколько видов обработки металла, включая точение, фрезерование, сверление, шлифование, лазерную резку, гибку и электросварку.

Термообработка

Термическая обработка позволяет с помощью нагрева металла в определенных условиях и при соответствующем технологическому процессу охлаждении заготовки добиться требуемых физико-механических свойств. Суть термообработки в изменении структуры кристаллической решетки сплава и его химического состава. Именно от структурных особенностей кристаллической решетки во многом зависят такие характеристики, как прочность, вязкость, стойкость к повышенным знакопеременным, динамическим, статическим, ударным и иным нагрузкам.

Различают несколько основных видов термообработки.

• Закалка – воздействие на металл критических перепадов температур при нагреве и резком охлаждении, значение которых подбирают в зависимости от химического состава сплава (резкое или постепенное охлаждение в воде, в масле, на открытом воздухе и т.п.).
• Отжиг или гомогенизация – получение равномерной структуры кристаллической решетки и снятие напряжений. К отжигу относят и такие термические технологии металлообработки, как нормализация и патентирование (улучшение пластичности).
• Отпуск – снятие внутренних напряжений и придание материалу пластичности за счет его прочности.

Существуют и такие менее распространенные виды термообработки, как криогенная обработка металлов, цель которой в упрочнении металлоизделия путем охлаждения его до критически низких температур – до -153°С.

Химобработка

Химическая обработка включает в себя четыре основных способов:

• цементация – насыщение металла атомами углерода под воздействием высокой температуры в газовой среде;
• азотирование – насыщение поверхности заготовки атомами азота при высоких температурах в среде аммиака для улучшения характеристик обработанного изделия.
• нитроцементация – насыщение атомами углерода и азота.
• хромирование – насыщение верхних слоев сплава хромом для защиты от коррозии;
• борирование – насыщение бором для повышения износостойкости.

Обработка давлением

• Штамповка – изменение формы металлической листовой заготовки с помощью матрицы и пуансона на мощном промышленном прессе.
• Гибка – еще один вид компрессионной обработки, предполагающий изменение ориентации листовой заготовки под заданным углом на листогибочных станках.
• Ковка – изготовление кованой металлопродукции ударным воздействием после повышения пластичности металла при его разогреве.

Заключение

Современные технологии позволяют изготавливать металлоизделия и детали машин практически из любых конструкционных материалов, способ обработки которых зависит от конструкторских решений и производственных возможностей. Использование станков с ЧПУ и прочего высокотехнологического металлообрабатывающего оборудования позволило повысить производительность и существенно снизить стоимость работ.