Обработка на метал в металообработващо предприятие

Методи за формоване на метални части (леене, коване, щамповане, металургия)

Предприятието е форма на организация на производствения процес, получаване на определен продукт. Например, машиностроителен завод е предприятие, в което е организиран производствен процес за производството на която и да е машина или нейните части.

Производственият процес се разбира като цялата съвкупност от действия на хора и машини за трансформиране на материали и полуфабрикати в готови продукти. Производственият процес включва получаване на заготовки, транспортни операции до предприятието, обработка на части и сглобяването им в продукт, контрол на продукта, тестване, съхранение и др. Основата на всеки производствен процес са технологичните процеси.

Технологичният процес е частта от производствения процес, която е пряко свързана с промяната във формата, размера и състоянието на материала, когато той се преобразува в готови продукти. Производственият процес в металообработващо предприятие може да включва следните технологични процеси: леене на метал, коване, щамповане, механична обработка и др.

Производственият процес и съставните му технологични процеси в металообработващо предприятие, като правило, преминават през три основни етапа: получаване на заготовки, производство на части и сглобяване на продукти. Технологичната структура на машиностроителен завод например включва: производство на заготовки (леярни, коване, щамповане, цехове), механична обработка (струговане, фрезоване, шлайфане и други цехове), монтаж (цехове за сглобяване на отделни възли и възли, монтаж конвейери и др.) помощни (инструментални, ремонтни и други работилници), експериментални (цехове или зони за създаване и тестване на прототипи на продукти).

От своя страна технологичният процес се състои от отделни части - технологични операции. Под технологична операция се разбира завършената част от технологичния процес на обработка на един или повече едновременно обработени детайли, извършени на едно работно място от един работник (екип). Операциите са първоначалният елемент при разработването и планирането на операциите: пробиване на отвори, пробиване, обръщане на детайли, фрезоване на самолети и др.

Производственият процес започва с технологични операции на формоване на части. Най-често срещаните начини за получаване на части от различни форми - леене и обработка на метал чрез пластична деформация.

Кастингът е един от най-старите начини за оформяне на части. Същността му се крие във факта, че разтопеният метал се излива в специална отливка, в която той се охлажда, втвърдява и запазва формата на тази форма. Получаваната по този начин част се нарича леене на алуминий, бронз, месинг и други метални сплави.

Съществуват различни видове отливки: в пясъчно-глинести форми, в метални форми (леене под налягане), под налягане, центробежни и др. Леенето в пясъчно-глинести форми е сложен и трудоемък процес. Формите за леене при този вид отливки се правят от специална формовъчна смес. Формулярите са еднократни, следователно производителността на труда е ниска.

Леенето в метални форми (леене под налягане) е по-просто и по-продуктивно от производството на отливки в пясъчно-глинести форми. Метална, обикновено стоманена форма (студена форма) издържа на хиляди отливки от различни цветни метали и сплави. Преди изливане на течен метал, формата се загрява предварително, а стените на вътрешната кухина се смазват със специално съединение, за да се получи по-чиста повърхност за отливане. След това формата се отваря и отливката се отстранява от нея.

Леенето под налягане се извършва и в метални форми. Натиск върху течния метал при пълнене на матрицата, Натискът върху течния метал при пълнене на матрицата осигурява доброто му пълнене, пренася най-фината форма на матрицата към отливката и намалява порьозността на метала към отливката. Получените части имат чиста повърхност и доста точни размери, в резултат на което последващата им обработка е или много незначителна, или изобщо не е необходима.

Центробежното леене е изливането на метал във въртяща се форма. Под действието на центробежните сили, произтичащи от въртенето, металът се притиска към стените на матрицата и, втвърдявайки се, получава конфигурация, която точно отговаря на вътрешните му очертания. Центробежното отливане се използва главно за получаване на отливки под формата на тела на въртене, като втулки, дискове, тръби и др.

Получаването на части чрез обработка на метали чрез методи на пластична деформация се основава на използването на пластични свойства - способността на материала да променя формата и размера си под въздействието на външни сили (натиск) и да поддържа получената форма и размер след прекратяването на тези сили. За да се увеличи пластичността, металът се загрява до температура, при която най-пълно се проявяват неговите пластични свойства.

Има следните методи на пластична деформация: валцуване, изтегляне, които са били разгледани по-рано, както и пресоване, свободно коване, щамповане. Пресоването е вид обработка, при която металът, затворен в затворена форма, се изстисква през отвори с по-малка площ от площта на напречното сечение на изходния материал. В резултат на това пресованият метал има формата на пръчка, която може да бъде с проста или сложна форма, плътна или куха, в зависимост от формата и размерите на отвора. Пресоват се блокове от алуминий, мед и техните сплави, както и калай, цинк, олово и други метали.

Коването, подобно на леенето, е най-старият метод за обработка на метали. Разграничете коването без използване на матрици, така нареченото свободно коване, и коването на матрицата - щамповане. Безплатното коване е както следва. Заготовката се загрява до температура, при която металът става по-пластичен. След това детайлът се поставя върху наковалнята и ударите с чук му придават необходимата форма. Детайлът, получен в резултат на коване, се нарича коване. Разграничете ръчното и машинното коване. Ръчното коване се използва в индивидуално производство за дребни ремонти. Машинно коване - коване на чукове и преси - използвано в серийно и масово производство.

По време на щамповането, оформянето на части се извършва в щампата и се определя от неговата конфигурация. Щамповането с предварително загряване се нарича горещо щамповане, студено щамповане без нагряване. Разграничава обемното и листовото щамповане. Коването с гореща матрица позволява да се получат продукти с висока точност на формата и размера. Студеното коване се използва за малки изковки. Листовото щамповане се използва за производство на плоски или пространствени тънкостенни продукти от стомана, цветни метали и сплави. Заедно с вече разгледаните традиционни методи за формоване на части се използва относително нов метод - методът на праховата металургия. Същността му се състои във факта, че първо се получават прахове от различни метали или сплави, след това от тези прахове чрез пресоване и синтероване се получава не само нов материал, но и части с определена форма. Например, този метод произвежда плочи от твърдо синтеровани сплави за оборудване на режещата част на фрези и други инструменти.

Получаване по различни начини и изискване на допълнителна обработка за леене, изковки и др. наречени заготовки. След това тези заготовки отиват на машинна обработка и други цехове за по-нататъшна обработка.

Електрофизична, електрохимична, ултразвукова обработка на метали

По-нататъшната обработка на детайлите и за разлика от предишните методи за оформяне понякога се нарича оразмеряване. Тук основното нещо е да се създаде форма с необходимите размери, качество на повърхността и др. Често срещан вид обработка на размерите е познатото вече метално рязане. Извършва се на стругови, фрезови, пробивни и други металорежещи машини. В някои случаи обработката на метал може да се извърши ръчно, като се използват различни ръчни и механизирани инструменти. Тази необходимост обикновено възниква в спомагателните ремонтни и експериментални работилници.

Заедно с рязането се използват електрофизични, електрохимични, ултразвукови и други методи. Характерната им характеристика е използването на електрическа, химическа или механична енергия директно в зоната за обработка.

Сред електрофизичните методи широко се използва методът на електрическа разрядна размерна обработка на метала. Неговата същност се крие в разрушаването на отделни слоеве на метален детайл чрез електрически разряд. Разграничават се електроискровите и анодно-механичните методи за обработка на метали. При метода на електрическата искра заготовката и работният инструмент са представени под формата на два електрода: катод и анод, към тях се подава електрически ток и при приближаването им възниква електрически разряд. На единия от електродите, който е обработваният детайл, се получава разрушаване (ерозия) на метала, а на другия, работния инструмент, тези метални частици се утаяват. Посоченият метод се използва за получаване на отвори в детайлите от твърдо синтеровани сплави и други трудно обработваеми метали и сплави.

Анодномеханичният метод е както следва. Обработеният детайл (анод) и въртящият се инструмент (катод), който се намира в електролитната среда, преминават постоянен ток, разлагат го и разтварят повърхността на детайла (анода). На повърхността на детайла той непрекъснато се откъсва. Анодно-механичният метод за обработка на метали се използва за режещи инструменти, оборудвани с плочи от твърда синтерована сплав, и за рязане на много твърди и пластични метали.

Електрохимичната обработка се характеризира с факта, че под действието на електрически ток се разрушават повърхностните слоеве на метала на частта, поставена в електролита. Микро-неравностите на повърхността на детайла се разтварят при електролитно полиране. За покриване на метални части със слой от други метали и сплави се използва галваничен метод, основан на електролиза. Този метод се използва за покриване на части със слой хром, никел, мед.

Ултразвуковият метод за обработка на метала се състои в това, че под действието на ултразвукови вибрации енергията на вибриращия инструмент се прехвърля върху частици от абразивен микропрах, които, суспендирани във вода или масло, разрушават обработения слой на повърхността на детайла. Този метод се използва за обработка на отвори с различни профили в части, изработени от такива трудно обработваеми материали като диамант, твърдо синтеровани сплави и др.

При обработката на метали широко се използва заваряване - технологичен процес за образуване на трайна връзка на метални части, конструкции и конструкции чрез локално сливане или деформация на съединението, в резултат на което между атомите (молекулите) на телата възникват силни връзки се присъединява. Всички методи на заваряване са разделени на две основни групи: заваряване с топене и заваряване с пластична деформация. При плавно заваряване частите, които трябва да се съединят, се нагряват локално до температурата на топене и заваръчният шев се формира чрез смесване на течните фази на металите. Заваряването с пластична деформация се състои в обратното заваряване чрез изстискване на частите. Може да се извършва със или без локално предварително загряване на части (студено заваряване). По метода на локално нагряване на части, заваряването се разделя на електрическо (отопление с електрически ток), газово (отопление от горящ пламък на газ) и други видове.

Най-често срещаният метод на електрическо заваряване е електродуговото заваряване. В този случай за сливане на ръбовете на частите, които трябва да се съединят, се използва топлината на електрическата дъга, получена с помощта на специални заваръчни машини. От заваръчната машина към електрода и заварявания детайл се подава електрически ток, достигащ стотици ампери и мощност от поне 5 ... 10 kW. Докосването на електрода до продукта води до образуване на дъга с температура 500 ... 600 градуса. Топлината на електрическата дъга топи ръбовете на заваряваните части и края на електрода, докато металът на електрода запълва кухината между частите и образува шев.