Обработка металла — виды, способы, классы, станки

Сегодня промышленные предприятия активно эксплуатируют разные виды станков для металлообработки. Прежде всего, высокопроизводительная техника требуется заводам машиностроения, которые непрерывно работают с металлическими листами. Для обработки подобных изделий приобретают дорогостоящее оборудование с высокой точностью, оснащенное программным управлением.

Общее описание технологического процесса

Механообработка заготовок может производиться двумя методами:

• давлением (без снятия стружки);
• резанием (со снятием стружки).

В первом случае материалу придается нужная форма и объем путем силового воздействия инструмента, например, кузнечная обработка. Во втором случае с него снимаются поверхностные слои (припуск), например, фрезерование, строгание, шлифование.

Механическая обработка металлов является одним из этапов получения готового изделия из заготовки и требует предварительной подготовки технологической карты с указанием требуемых размеров и классов точности. На основе технологической карты составляется чертеж готового материала, где также указываются размеры и классы точности.

Особенности рассматриваемого процесса

Есть много способов, как работать с металлическими элементами. Вещество можно отливать в нужную форму, обдавать теплом или холодом, воздействовать электричеством, химикатами. Но самый старинный вид – резание. Разделение одной заготовки на две части может происходить несколькими методами. Основная черта – приложение воздействий, сил, которые окажутся больше, чем внутренние, молекулярные, которые держат упругость, увеличивают прочность, твердость.

Основные виды и способы механической обработки металла

Ниже перечислим процедуры, способствующие изменению физических или химических качеств, деформации предмета. Прежде чем выбрать подходящий метод, необходимо сравнить все характеристики металлического образца и результат, который нужно получить. Основная цель – преодоление предела упругого деформирования, то есть следует добиться того, чтобы элемент поменял форму и не вернулся в прежнюю обратно.

Фрезерные работы

Вращающиеся фрезы на станке предназначены для фигурной резки круглых заготовок. Они зажимаются между двумя шпинделями, в редких случаях – прикручиваются к одной стороне. Есть устройства с ручным приводом, тогда оператор вручную направляет инструментом с лезвием, а есть те, которые подключены к пульту ЧПУ, то есть имеют компьютеризированное управление. Они работают в автоматическом режиме, рабочий только задает программу наблюдает за процессом.

Зубонарезные работы

Это процедура нарезания и обработки зубьев, например, при изготовлении шестерен. Стружка снимается тонким слоем с помощью специального станка. Сперва происходит черновая механическая металлообработка, затем чистовая. Иногда для упрочнения требуется термообработка с последующей шлифовкой, подгонкой. Инструмент – дисковая фреза, имеющая профиль, соответствующий расстоянию между зубцов.

Токарные работы

С помощью резцов, сверл и разверток с поверхностного металлического слоя снимаются лишние стружки. Образуется нужный узор, впадины, отверстия. Есть два движения – вращение заготовки и воздействие подачи. На токарном станке можно сверлить проемы и развертывать, зенкеровать их, нарезать резьбу, отрезать часть, вытачивать канавки. Результатом будут полученные изделия:

• гайки;
• втулки;
• валы;
• шкивы;
• муфты;
• кольца;
• зубчатые колеса.

Обработка металла давлением: описание и виды

Обработка металлов давлением – пластические изменения габаритов и формы изделия с помощью процесса деформирования. С помощью этого метода происходят такие изменения:

• улучшается структура материала;
• повышаются физико-механические свойства заготовки;
• устраняется химическая неоднородность сплава;
• снижается усадочная пористость;
• материал становится прочным и эластичным.

Металл обрабатывается в зависимости от используемой технологии. Основные методы обработки давлением представлены в таблице:

Варианты мехобработки металла

Механическая обработка металла делится на две масштабные категории. К первой относятся операции, при которых не снимается слой материала. К таковым можно отнести прокат, прессование, штамповку и ковку. Такая процедура осуществляется посредством ударного воздействия или давления. Она применяется для той цели, чтобы заготовка получила определенную форму, для черных металлов зачастую используется штамповка, для цветных — ковка.

В другую категорию входят операции, подразумевающие снятие некоторой части материала (металла). Это нужно для придания заготовке определенных размеров. Такой тип воздействия на металлический сплав называется резанием и исполняется с применением специального металлорежущего оборудования. К самым распространенным способам относятся:

• шлифование;
• сверление;
• развертывание;
• фрезерование;
• зенкерование;
• протягивание;
• строгание;
• долбление.

Литье

Этот процесс обработки металла известен человечеству уже много веков. Его суть заключается в нагреве металла до жидкого состояния с последующим разливом в заданные литейные формы. Затем металл остывает и твердеет. Получается так называемая отливка, которая точно повторяет очертания заливочной формы.

С развитием металлургии процесс литья постоянно совершенствовался. Теперь различают несколько видов литья, в том числе и литье с дополнительным применением давления. Новейшие методы литья позволяют получать отливки очень маленьких размеров с небывалой точностью размеров.

Обработка металла резанием

Обработка заготовок резанием – технологический процесс производства разных деталей оборудования с помощью режущего инструмента. После срезания верхнего слоя материала получается заготовка детали заданной точности, геометрической формы, шероховатости. Для снятия слоев используют металлорежущие станки. Материал для заготовок – сортовой прокат цветных и черных металлов.

Сверление и точение

Точение производится на токарном оборудовании с помощью высокопрочных резцов. При этом заготовка фиксируется на вращающемся шпинделе. А режущий элемент, установленный в суппорте, производит поперечно-продольные движения. В современных станках с ЧПУ такого рода характеристики вводятся в компьютерную систему, и прибор автоматически исполняет ту или иную операцию. В устаревшем оборудовании поперечно-продольные движения производятся руками. С помощью станков токарного типа можно точить цилиндрические, конические и фасонные поверхности.

С помощью сверления делаются отверстия. При этом основным рабочим элементом является крепкое сверло. Эта операция, как правило, не позволяет обеспечить высокий уровень точности и относится либо к получистовой, либо к черновой обработке. Для того чтобы сделать более качественное отверстие, применяется рассверливание, развертывание, зенкерование и растачивание. Помимо этого, после сверления можно нарезать внутреннюю резьбу. Эта разновидность мехобработки производится с помощью метчиков и резцов.

Передовые методы металлообработки

В промышленных условиях для обработки металла используют как новейшие, так и давно известные методы. Современные типы оборудования для металлообработки отвечают следующим требованиям:

• продуктивность – промышленные объемы требуют высокой скорости выполнения операций;
• точность – нужно выдерживать размеры при изготовлении даже мельчайших деталей;
• надежность и устойчивость к износу.

Промышленное оборудование для металлообработки подразделяется по типу воздействия на материал. Наиболее частой операцией на металлообрабатывающих предприятиях по праву можно считать резку.

Газовая резка металла

Такой способ известен давно, но выпускаемые на нынешний момент станки полностью автоматизированы. Это позволяет исключить неточности при раскрое листа, которые может спровоцировать человеческий фактор. Минусы метода – малая точность и термоусадка металла. Плюсы – низкая стоимость оборудования и большая скорость выполнения.

Плазменные станки для резки

Раскрой происходит с помощью узкой струи плазмы, что позволяет добиться высокой точности и произвольных форм заготовки. Высокое качество поверхности в месте среза, продуктивность и возможность вырезать почти любую деталь нивелируются одним недостатком – плазменные станки недешевы.

Лазерная обработка

Станки для лазерной резки точны и предупреждают потери материала в месте среза за счет малой его ширины. Применяется этот тип оборудования для обработки мягких цветных металлов: алюминия, латуни, бронзы (включая ценные). Нередко станки для лазерной резки применяют для изготовления заготовок под электронные платы, деталей для современной бытовой техники.

Гидроабразивные и электроэрозионные станки

Эти виды оборудования используются для точной резки любого металла произвольной толщины. Сравнительно невысокая скорость обработки компенсируется качеством. Оба способа гарантируют высокую точность и очень малый расход на припуск при резке. Станки гидроабразивного и электроэрозионного действия применяют в космической, электронной и других видах промышленности.

Портальные машины газовой резки металла

При обработке промышленных объемов металла на современных предприятиях используют портальные машины газовой резки. Устройство станка позволяет разместить в рабочей зоне лист размером от 1,5х3 м до 3х12 м.

Такой способ резки экономичен, но есть и небольшой недостаток. При обработке листового металла небольшой толщины возможна термоусадка и снижение точности реза. Оператору в работе с портальной машиной газовой резки потребуется максимальная внимательность и опыт.

Выставка оборудования металлообработки

Выставка металлообработки представляет собой серьезное событие узкоспециализированной направленности, которое собирает вместе профессионалов этой области. Прогрессивное оборудование, новые методики обработки поверхностей, современное ПО, комплектующие – все это представлено на организованной выставке. Здесь вас ждет: информация о последних научных достижениях, содержательное общение с экспертами и продуманная деловая программа.

Участники и посетители

Участниками события выступают компании с мировым именем, и малоизвестные производители/поставщики, которые стремятся к увеличению спроса и результативному товаропродвижению. Главная задача – демонстрация высокопроизводительной станочной продукции, инструментов, материалов и последних разработок в данной отрасли.

Среди посетителей выставки:

• генеральные директора и заместители;
• ведущие технологи;
• главные инженеры.

Здесь собираются профессионалы в таких промышленных отраслях, как судо- и машиностроение, металлургия, энергетика, строительство и так далее. Руководители производственных компаний и заводов выбирают высокопроизводительные станочные системы для эффективного выполнения поставленных задач.

Преимущества выставок

Каждая сторона получает выгодные положительные моменты, о которых поговорим подробнее.

Участники события могут в кратчайшие сроки:

• найти потенциальных покупателей, желающих приобрести специализированное оборудование и инструменты для металлообработки;
• увеличить число продаж;
• расширить территориальные границы продаж;
• устроить демонстрацию современных технологических решений и инновационных разработок компании;
• узнать непредвзятый анализ технических характеристик и эксплуатационных показателей выставленной техники;
• наладить общение с организациями-посредниками и руководителями компаний, применяющими предлагаемые станочные системы.

Для посетителей преимуществами станут:

• широкий ассортимент высокопроизводительных устройств;
• непосредственный анализ технических показателей;
• изучение последних разработок;
• проверка современных технологий в рабочем режиме;
• оформление сделок на выгодных условиях;
• рекомендации экспертов по правильному выбору металлообрабатывающей продукции.

Условия узкоспециализированных выставок позволяют участникам и посетителям начать деловые отношения, которые в дальнейшем приведут к долгому взаимовыгодному сотрудничеству.

Обработка давлением

Один из видов обработки металла давлением (ковка) получил широкое применение еще несколько тысячелетий назад. С тех пор технология совершила несколько серьезных скачков вперед, и теперь на производстве применяются и другие технологичные методы обработки металла давлением.

Суть этого метода проста — придать заготовке необходимую форму и размер под действием физической силы (давления). Для достижения этих целей применяют различные станки для обработки металла, каждый из которых соответствует конкретному методу.

Всего различают 7 методов:

1. Ковка – участки заготовки нагреваются и подвергаются механической деформации;
2. Штамповка – форма и размер заготовки изменяются под давлением специального штампа;
3. Листовая штамповка – обработка листового металла;
4. Прокатка;
5. Волочение;
6. Прессование;
7. Комбинации первых 6-ти.

 

Варианты обработки с давлением

Существуют всего две возможности финальной обработки металлических деталей: это может быть сделано с помощью давления или резания.

Чаще всего ее используют, когда нужно придать металлическому листу форму, либо в процессе создания деталей из сортового металлопроката.

Этот способ воздействия включает следующие виды работ: гибку, штамповку, высадку и пр. Ниже мы рассмотрим всевозможные способы воздействия на металл с помощью давления подробнее.

Для обработки цветных металлов часто используется ручная горячая кузнечная обработка.

Для ее осуществления, материал предварительно нагревается до температуры, превосходящую его рекристаллизацию, а затем ему придают нужную форму.

Для этого используют самые простые инструменты: ручной молот или молоток. Степень нагревания материала зависит от его свойств: насколько в нем много углерода.

Видео:

Чем меньше это значение, тем выше должна быть рабочая температура.

Подобная механическая отделка разных типов металлов считается достаточно эффективной, поскольку дает возможность создавать сплошные детали высокой прочности, не теряя при этом природных свойств материала.

Существует и более совершенный – механический способ горячей обработки.

В этом случае материал также разогревается до нужной температуры, но воздействие проводится с помощью специального устройства.

Механическая ковка может быть свободной, либо производиться с помощью кузнечного штампа.

В первом случае воздействие на металлическое покрытие происходит с помощью наковальни и молотка, которым воздействуют на металл.

Другой вариант – когда на металл оказывается воздействие специальным прессом, который придает ему нужную форму.

И молот, и пресс – механические устройства, но первое придает заготовкам нужную форму ударами, а второе – с помощью давления.

Устройство-молот может быть паровым, паровоздушным, падающим с фрикционным диском или пружинным.

Пресс может быть гидравлическим, парогидравлическим, винтовым, фрикционным, эксцентриковым, кривошипным или пружинным.

Механическая обработка молотом используется реже, поскольку она очень шумная и менее эффективная и используется только на крупных производствах.

Помимо горячего воздействия, бывает также холодное — оно применяется чаще, поскольку способно придать заготовкам из цветных и черных металлов нужную форму, при это не влияя на ее физические характеристики.

В отличие от горячего воздействия, при холодном способе нагревать поверхность не нужно – вся работа производится при комнатной температуре.

Холодный способ воздействия называют штамповкой, она делится на разные виды. Штамповка может быть одно или многооперационной в зависимости от функций конкретного устройства.

Видео:

Работа с материалом может проводиться как с сохранением сплошного покрытия, так и с его разделением – это тоже зависит от типа устройства, с помощью которого заготовке придается нужная форма.

Наиболее популярные виды холодного воздействия прессом следующие: воздействие с помощью гибки, вытягивания, обжатия, формования, выпучивания или разбортовывания.

Гибка позволяет изменить осевую форму детали, ее делают с помощью специальных тисков, которые устанавливают на гибочные штампы и прессы.

С помощью вытягивания можно сделать детали сложных форм. Для этого вида работ необходим давильный станок.

С помощью обжатия поперечное сечение полой детали уменьшается, а формование позволяет превратить заготовку в деталь, имеющую пространственную форму.

Для этого вида обработки требуются вытяжные или специальные формовочные штампы.

При выпучивании заготовка так же приобретает вид пространственной формы, а при разбортовывании на детали создаются бортики и прочие дополненные элементы.

От чего зависит процесс механической обработки поверхности металлов

Нельзя сразу приступить к работе, требуется предварительно создать подробный чертеж с размерами. Затем можно выбрать один из вариантов или их комбинацию, например, сперва отрезать лишнее, а затем обточить. Иногда графические документы требуются и для промежуточных этапов, если их много или они должны обладать высоким классом точности. Выбор в целом зависит от:

• материала и его физических, химических свойств;
• размеров;
• нужной формы;
• процедуры;
• шероховатости.

Сварка

Существует несколько методов сварки, но всех их можно условно разделить на 2 большие группы:

Сварка при помощи плавления металла – в месте сваривания соединяемые детали нагреваются до температуры плавления металлов. Жидкие фазы металлов перемешиваются, образуя сварной шов. Такое соединение после остывания имеет высокую прочность;

Сварка пластическим деформированием – при этом методе детали сдавливаются, образуя сварной шов. Иногда детали предварительно местно нагревают.

В качестве источника нагрева применяют газ, электрический ток и другие источники.

Шлифование и фрезерование

Фрезерование — довольно занятная методика обработки металлических сплавов. Эта операция осуществляется с помощью фрез на специальном оборудовании. Принято различать торцевую, фасонную, периферийную и концевую обработку. А также фрезерование бывает получистовым, чистовым и черновыми. С применением фрез делаются всевозможные колодцы, канавки, шпонки, профиля и подсечки.

Шлифование же представляет собой уникальную процедуру, которая предназначена для увеличения качества поверхности и удаления лишнего металлического слоя. Такая мехобработка, как правило, осуществляется на финальной стадии производства детали, то есть она является чистовой. При этом применяются абразивные круги, поверхность которых усеяна множеством режущих зерен и абразивных частичек. В процессе работы заготовка подвергается сильному нагреву, потому мастера используют специальные жидкости для охлаждения и смазки.

Так специалистам удается предотвратить нежелательную деформацию или надкол обрабатываемого материала при работе. Мехобработка цветных металлических сплавов производится с применением приспособлений с алмазными рабочими элементами. Это позволяет добиться максимального качества создаваемого элемента.

Обработка с помощью резки

Механическая обработка разных типов металлов путем резки также требует специального оборудования. Это более сложный процесс, поэтому и виды станков здесь используются более сложные.

Для цветных металлов, устойчивых к внешнему воздействию и сложно поддающихся деформации, чаще всего для обработки используют специальный лазер, либо метод плазменный обработки, который после появления лазера стал менее актуален.

Видео:

Сегодня механическая обработка металла на станках и линиях производится с помощью волоконного лазера, который состоит из резонатора, световода и специального накачивающего модуля.

Лазерный луч при этом способе воздействия попадает на поверхность металла через специальный световод, сохраняющий энергию луча, за счет чего мощность устройства оказывается достаточной для качественной резки цветных металлов.

С волоконным лазером довольно просто работать – он автоматизирован и отличается высокими качественными характеристиками: помимо резки, обеспечивает охлаждение изделия, а также способен выдерживать высокие мощности и температуры.

Этот инструмент имеет функции не только резки, но и другие виды обработки: гравировки и сварки.

Существуют следующие виды обработки металла путем резки: обточка, сверление, фрезерование, строгание и шлифование.

При обточке материала его изменения минимальны, поскольку эта процедура производится в тех случаях, когда размер заготовки практически соответствует конечному размеру детали.

Сделать обточку можно на оборудовании разного типа: для этого может подойти токарный, сверлильный, шлифовальный и другие виды станков.

Обточку детали чаще всего делают на токарном станке с помощью специального резца, который эффективно снимает лишний слой металла и приводит заготовку к нужному размеру.

С помощью сверления можно сделать в заготовках нужные отверстия, тем самым изменив их форму.

Видео:

Для этого типа обработки подойдет любое оборудование, имеющее сверло и тиски: между ними нужно установить заготовку, сверло будет находить на нее поступательно, и в результате мы получим отверстие нужного нам размера и формы.

С помощью фрезерования форма детали также изменяется. Это довольно сложный вид обработки, требующий наличия специального оборудования — горизонтально-фрезерного станка.

Обработка заготовки выполняется с помощью фрезы, которая есть на этом устройстве.

Фреза воздействует на заготовку под углом, при этом сама деталь не двигается – до начала работы ее нужно четко зафиксировать на поверхности оборудования.

Строгальный метод работы заключается в воздействии на заготовку резца. Для этого процесса требуется специальный строгальный станок, т.к. только он оснащен нужным инструментом.

Во время работы резец постепенно входит в металл, а затем выходит обратно, выполняя прерывистые движения.

Это сложный способ обработки цветных металлов, т.к. он требует расчетов холостых и рабочих ходов для правильного выполнения работы.

Последний способ работ с металлом – шлифовальный. Это довольно простой метод, который часто можно выполнить своими руками, если шлифовальный круг есть в наличии.

Для профессиональной же обработки используются специальные шлифовальные станки.

Работа с заготовками из цветных металлов происходит за счет вращательных движений с прямолинейной и круговой подачей.

Видео:

Этот способ воздействия используется для получения деталей, имеющих цилиндрическую форму.

Если же обработке подвергается плоская заготовка, то направление подачи может быть только прямым.

Литье металлов

Технологический процесс литья состоит в том, что детали получаются после заливки расплавленного металла в определенные формы. Применяют различные материалы:

• чугун;
• сталь;
• медные, магниевые, алюминиевые и цинковые сплавы.

Обработка металла с помощью различных методов используется для выпуска деталей и заготовок, применяемых в машиностроительной, автомобилестроительной, авиационной и прочих отраслях промышленности.

ВОЗМОЖНО ВАМ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО

Электрическая обработка

Электрическая обработка металла осуществляется при помощи электрического тока. Два наиболее распространенных метода – это:

Электроискровая обработка – создается искусственный разряд, который воздействует на металл. В результате это воздействия происходит местное повышение температуры металла до 8-10 тыс. градусов по Цельсию;

Электрохимическая обработка – этот способ позволяет придать поверхности металла блестящую форму.

Данные методы подходят для обработки самых твердых сплавов.

Помимо этих основных методов обработки металла часто применяют также резание металлов и ультразвуковую обработку. Выбор конкретного метода зависит от свойств, которые необходимо придать металлу, размеров заготовки или конечного изделия, а также многих других факторов.

Термическая обработка

Этот метод направлен на изменение  внутренней структуры металла, что достигается путем нагрева металла с последующим выдерживанием и охлаждением. Для придания металлу нужных свойств параметры термической обработки могут быть различные. Температура нагрева, выдержка металла в нагретом состоянии и скорость охлаждения – все эти параметры влияют на конечные свойства металла.

Различают 3 вида термической обработки:

1. Термообработка – бывает трех основных видов: отжиг, закалка и отпуск;
2. Химико-термическая обработка металла – применяется для насыщения поверхности металла другими элементами (например, углеродом). При этом методе наблюдаются самые высокие температуры нагрева металлов и значительные периоды выдержки для придания сплаву однородности;
3. Термомеханическая обработка – этот метод позволяет добиться лучших механических свойств металла, чем классическая термообработка.

Сварка

Это соединение двух частей посредством нагрева до температуры плавления. Иногда происходит без присадочной проволоки, но чаще всего – с ней. Очень распространенный метод механической обработки деталей из металла. Технологии отличаются в зависимости от использования:

• нагрева химикатами;
• газовой горелки;
• элекродуги.

Повышение защитных свойств материала с помощью химической реакции

Чтобы улучшить качество изделия, нужно подвергнуть заготовку управляемым изменениям состава. Иногда они происходят в кристаллической решетке на уровне нарушения структуры, но чаще это простое покрытие поверхности дополнительным слоем, чтобы увеличить продолжительность срока использования. Например, защита от коррозии с помощью цинкования. Процедура делается при проведении электролиза.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...