Способи виготовлення метало-господарських товарів

Виготовлення металогосподарських виробів включає наступні основні технологічні процеси:

- отримання чорнових виробів, тобто заготовок;

- обробку заготовки за допомогою процесів різання а інших засобів механічної обробки;

- термічну або хіміко-термічну обробку;

- нанесення захисних або захисно-декоративних покриттів від корозії на окремі деталі або на виріб в цілому;

- складання виробу.

Повнота і послідовність проведення технологічних процесів можуть мінятися в залежності від вигляду виробу і вимог, що висуваються до нього.

Виготовлення виробів методами лиття. Метод лиття є найбільш поширеним способом виготовлення металевих деталей і виробів в машинобудуванні, будівництві, при виготовленні товарів народного споживання. Це найбільш дешевий спосіб виготовлення деталей складної конфігурації, маса яких може бути від декількох грамів до декількох сотень тон. Крім того, таким методом можна отримати фасонні відливки з малопластичних сплавів, які не піддаються обробці тиском і різанню. Литтям виготовляють деталі і заготовки з чавуну, сталі, сплавів алюмінію, міді, магнію, нікелю. При виробництві литих виробів спочатку виготовляють форму і наповнюють розплавленим металом, який після твердіння приймає її обрис і розміри; отриманий виріб називають відливком.

В нинішній час фасонні відливки одержують литтям в піщано-глинисті, металеві і оболонкові форми, за моделями, що виплавляються, під тиском, центробіжним литтям та ін. Всі методи лиття, окрім лиття в піщано-глинисті форми, називають спеціальними методами. Такими методами можна отримати відливки високої точності, з мінімальними допусками по розмірах, з чистою поверхнею, яка не потребує подальшої механічної обробки. Спеціальні способи лиття дозволяють знизити трудомісткість і вартість деталі, а також зменшити витрати металу. Лиття в піщано-глинисті форми є основним методом виробництва дрібних і великих відливок простої і складної форм. Цим способом виготовляють до 80% загальної кількості відливок.

Лиття в піщано-глинисті форми має і недоліки: шорсткість поверхні, неточність розмірів і значні припуски на механічну обробку, неможливість отримання тонкостінних відливок, одноразове використання форми, важкі умови праці і менш високі механічні властивості відливок у порівнянні з відливками, отриманими Спеціальними методами лиття.

Лиття в металеві форми, яке називається кокільним, являє Собою отримання відливок шляхом заливання розплавленого металу • чавунні або сталеві форми. При кокільному литті литво Одержується більш точним за розмірами і з чистою поверхнею, Має високі механічні властивості. Недоліками лиття в металеві форми є трудність виготовлення складних за конфігурацією відливок і неможливість отримання деталей з тонкими стінками. Кокільне лиття використовують здебільшого для отримання виробів З кольорових сплавів: посуду, корпусів електродвигунів, деталей багатьох машин і приладів, деталей двигунів внутрішнього згоряння мотоциклів, автомобілів тощо.

Лиття під тиском полягає в тому, що розплавленим металом заповнюють металеву прес-форму під тиском, що створюється поршнем машини. Цей метод є найбільш продуктивним і дозволяє виготовлення виробів методами пластичної деформації.

Обробка металів тиском широко застосовується для отриманні, виробів необхідної форми і розмірів без зняття стружки. В основі обробки тиском лежить пластична деформація, яка призводить де зміни форми металу, його структури і механічних властивостей* Обробка тиском може здійснюватись без нагрівання і при нагріванні вище температури рекристалізації металу, що обробляється.

Застосовують наступні способи обробки металів тискомі| прокатку, кування, штампування, волочіння, обробку на давильном] верстаті та пресування.

Прокаткою називається процес обробки металу тиском шляхог., деформації його між двома валками, що обертаються в різних! напрямках.

Прокаткою одержують сортову і листову сталь, труби, спе­ціальні профілі прокату, а також листи, смуги, сортові профілі з кольорових металів. Прокатка листів і труб здійснюється в гарячому! або холодному стані металу. Гарячою прокаткою одержують листи товщиною більше 4 мм, і вони належать до товстолистової сталі.⁴ Листи товщиною менше 4 мм, які належать до тонколистової сталії одержують холодною прокаткою.

Для виготовлення товарів народного споживання широко вико­ристовується холоднокатана тонколистова сталь. Листи з кон­струкційної сталі товщиною 0,5—1,0 мм використовуються в автомо­більній промисловості, для виготовлення шаф холодильників, корпу-' сів газових плит, посуду. Холодною прокаткою одержують листи і електротехнічної сталі товщиною 0,3—0,6 мм для трансформаторів-і електродвигунів, а також бляха товщиною 0,15—0,35 мм. Сортовий] прокат широко застосовується в машинобудуванні, будівництві при виготовленні товарів народного споживання.

Кування і штампування являють собою значно поширені спосо-'і би обробки металів тиском для отримання заготовок або виробів»! складних форм: несиметричних, вигнутих, таких, що мають від-І| ростки, тощо. При цих способах обробки метал набуває дрібно** зернисту структуру і покращуються його механічні властивості. За способом виготовлення поковок розрізняють вільне кування і об'ємне штампування. Вироби з тонколистового металу виготовляють листовим штампуванням.

Вільне кування здійснюється послідовними ударами кувалди, бойка молоту або натискними бойками пресу з застосуванням різноманітного інструменту. Ручне кування застосовують при ремонтних роботах і при виготовленні дрібних поковок в невеликій кількості. Поковки до 750 кг обробляють вільним куванням на молотах, а до 350 т — на пресах. Поковки, виготовлені вільним куванням, мають іначний припуск (до 25—35% номінального розміру) на механічну обробку, поверхня одержується грубою, нерівною.

Об'ємне штампування поковок здійснюється в штампах, які складаються зазвичай з двох половин нерухомої матриці і рухомого пуансона. Течія металу при деформації обмежується стінками матриці. Об'ємне штампування металу поділяють на гаряче і холодне. Використовують його в масовому виробництві різноманітних деталей.

При гарячому об'ємному штампуванні нагріту заготовку поміщають В нижню порожнину штампу (матрицю) і під дією верхньої частини (пуансона) надають їй задану форму. Одержувані вироби характеризуються точністю розмірів, гарною якістю поверхні і невели­кими припусками на обробку. Метод гарячого штампування харак­теризується високою продуктивністю. Цей спосіб доцільно використо-іувати при масовому виробництві деталей. Недоліками цього методу С утворення окалини на поверхні і висока вартість штампів. Гарячим штампуванням виготовляють заготовки ножиць, ножових товарів, деталі приладдя для вікон і дверей, колеса, шатуни, шестерні тощо.

Холодним об'ємним штампуванням здійснюють невеликі деталі зі сталі, кольорових металів і їхніх сплавів без нагрівання заготовки. Отримані іироби відрізняються чистотою поверхні, точністю розмірів і не потребують наступної механічної обробки. Холодним об'ємним штампуванням здійснюють осадку, видавлювання, висадку, калібрування, карбування. Холодним штампуванням виготовляють заклепки, болти, гвинти, гайки При продуктивності агрегатів до 350 деталей за хвилину.

Вартість штампованих деталей значно нижча вартості деталей, іиготовлених із звичайної заготовки різанням.

Листове штампування є найбільш прогресивним і високо­продуктивним методом виготовлення деталей складної форми з тонкими стінками. Цим методом виготовляють деталі з тонколистової конструкційної вуглецевої сталі, легованих сталей, а також з кольорових металів (алюмінію, міді та ін.) та їхніх сплавів (латуні, дюралюмінію). Листове штампування здійснюють з металу в холодному стані за одну або декілька послідовних операцій.

Вироби, виготовлені листовим штампуванням, мають достатню точність (4-й клас точності), високу якість поверхні. Холодноштам повані деталі не піддаються механічній обробці. Перевагам» листового штампування є також економні витрати металу, можливість автоматизації і висока продуктивність праці.

Листове штампування застосовують для виготовлення кузовни) і облицювальних деталей автомобілів, тракторів, вагонів, деталеі велосипедів, мотоциклів, приладів, корпусів годинників, металевогс посуду, столових приборів, деталей побутових машин та ін.

Волочіння — це процес обробки металів тиском, при яком) заготовка протягується через вічко волока з перетином, меншиг за перетин вихідної заготовки. При волочінні поперечний перетиі заготовки зменшується і за рахунок цього збільшується її довжина^ Вироби набувають точних розмірів, заданої геометричної форми,! чистої гладкої поверхні. Волочінням одержують вироби з вуглецевих! і легованих сталей, кольорових металів та їхніх сплавів.

Обробка на давильних верстатах являє собою процес формування тонкостінних порожніх виробів, що мають форму тіл| обертання. Формування здійснюється зазвичай після витяжки для* отримання остаточної форми виробів.

Спеціальні види обробки металів тиском застосовуються все! ширше, вони дозволяють значно економити метал. До них належать»! виробництво гнутих профілів, карбування виробів, пресування,| штампування вибухом та ін.

Гнуті профілі одержують з листа, а полоси або стрічки ^ холодним гнуттям на верстатах періодичної або безперервної дії*іі Завдяки раціональній формі поперечного перетину гнуті профілі| мають достатню міцність і дозволяють економити до 30% металу^ їх застосовують в машинобудуванні, будівництві промислових У житлових будинків, для карнизів, прогонів засклення ліхтарів, для] поручнів сходів у житлових будинках тощо.

Карбування — це технологічна операція, шляхом якої на заготов-і ках одержують опукло-ввігнутий рельєф на поверхні за рахунок незнач- \ ного переміщення металу під штампом. Застосовується при виробництві) монет, жетонів, медалей, ножових товарів і столових приборів тощо.

Пресування — це процес видавлювання нагрітого металу пуан-< еоном з контейнера через отвір в матриці. При цьому метал набуває? форми, яка відповідає конфігурації отвору. Пресуванням одержують готові вироби з алюмінію, магнію, міді та їхніх сплавів, які мають* точні розміри, високу чистоту поверхні. Форма виробів за різноманіт­ністю і складністю переважає вироби, одержувані прокаткою. Штампування вибухом застосовують при виготовленні великих

|іа розмірами деталей.

Дефекти при обробці металів тиском. Такі дефекти іиникають при використанні неякісного металу, неправильному [режимі нагрівання перед пластичною деформацією і в результаті [Порушення технологічних процесів.

Основними дефектами, що виникають у зв'язку з незадовільною Якістю металу, є тріщини, волосовини, плівки, розриви.

Тріщини виникають при деформації металу з підвищеним вмістом сірки і з великими неметалічними включеннями.

Волосовини утворюються при деформації металу, який має пузирі, пори, раковини.

Плівки з'являються при прокатці металу, на поверхню якого потрапили бризки металу.

Розриви утворюються при деформації недогрітого або попередньо клепаного металу.

Порушення режиму нагрівання перед пластичною деформацією Призводить до перепалу металу. Перепал металу спостерігається при нагріванні вище 1250Х. При цьому відбуваються оплавлення по межах зерен і проникнення до них кисню з утворенням оксидів. Ці включення розривають зв'язок між зернами і при деформації іідбувається руйнування металу.

Порушення режимів технологічної обробки призводить до появи таких дефектів, як невідповідність розмірів і форми кресленню, Прим'ятини, забоїни, подряпини, задирки.

Невідповідність розмірів і форми кресленню є слідством іикористання зношеного обладнання, неправильної установки штампів, валків, фільєр, бойків молоту.

Забоїни на заготовках з'являються при попаданні у штамп шматочків металу або при витягуванні заготовки зі штампу

штовхачем.

Прим'ятини на деталях — це сліди від окалини, яка потрапила

до штампу.

Подряпини на заготовках утворюються при роботі на зношених штампах або при попаданні в мастило піску.

Гофри являють собою хвилеподібні складки, що з'являються при слабкому притисканні металу притискним кільцем.

Задирки утворюються при вирубуванні заготовок або при обрізанні кромок під час штампування на погано підігнаному штампі.

Виготовлення деталей і виробів різанням. Обробка металі| різанням являє собою процес, при якому деталям надаються нео(хідна геометрична форма, розміри і чистота поверхні шляхом знят припуску ріжучим інструментом. Види обробки металів різанні характеризуються конструкцією ріжучого інструменту і характере* відносних рухів інструменту та заготовки, що обробляєтьс* Найбільш розповсюдженими методами обробки металів різанняі є точіння, свердлення, фрезерування, стругання, протягуванні зубонарізання і слюсарна обробка.

На токарних верстатах можна обробляти тіла обертання п< зовнішній і внутрішній поверхні, підрізати торці, здійснювати відрізку і підрізку, нарізати різьбу, гострити конуси, фасонні поверхні відрізати оброблену частину заготовки і т. д.

Свердлення найбільш розповсюджений метод отриманні наскрізних або глухих отворів в оброблюваній заготовці^ Свердленням також можна збільшити діаметр наявного отвору. і

Основні операції свердлильних робіт — свердлення^ розсвердлювання, зенкерування, розгортання, нарізання різьби ті інші види обробки отвору.

Фрезерування — процес обробки плоских, фасонних гвинтових поверхонь, нарізання різьби, зубчастих коліс, отримана канавок за допомогою інструменту, який має багато ріжучих кромо» і називається фрезою.

Струганням називають процес обробки плоских і фасонни) поверхонь, пазів, канавок, виїмок різноманітних профілів пр» прямолінійному зворотно-поступальному русі заготовки аб< інструменту.

Різновидом стругальних верстатів є довбальні верстати. У цк, верстатів головний рух здійснюється в вертикальній площині. Ні довбальних верстатах обробляють, як правило, шпоночні пази, канавю на зовнішніх поверхнях або у отворах, а також фасонні поверхні.

Протягування являє собою метод обробки внутрішніх зовнішніх поверхонь спеціальним інструментом — протяжкою. Ц* багатолезовий інструмент, ріжучі кромки якого розміщені східцями^ таким чином, що кожний зуб знімає стружку по всьому периметру? оброблювальної поверхні. Припуск на обробку при протягуванні зрізається за один робочий хід інструмента. При цьому досягаються¹ 2-3-й класи точності обробки і 7—9-й класи шорсткості поверхні.

Слюсарна обробка застосовується при ремонтних роботах, Іиготовленні дослідних виробів, виправленні браку тощо. Для цих робіт використовують металообробні, вимірювально-розмічальні И інші інструменти. Основними операціями слюсарної обробки є розмітка, рубка, обпилювання, свердління, нарізання різьби.

Дефекти при обробці різанням. Дефекти виникають при роботі На зношених або неправильно налаштованих верстатах і погано зато­ченим інструментом. Причиною дефектів є також помилки при ви­мірах. Найбільш розповсюдженими дефектами є неправильні розміри І форма деталей, задирки, шорсткість поверхні, забоїни, грубі подря­пини тощо. Крім того, при кожному виді обробки різанням можуть іиникнути специфічні дефекти. Так, при точінні деталі можуть мати бочкоподібність, овальність або конусність; при свердлінні — оваль­ність, зміщення або нахил отвору; при фрезеруванні — різну товщину І хвилястість поверхонь, при нарізанні різьби — зам'яті або зірвані нитки різьби; при зубонарізанні — порушення розміру кроку нарізання зубців, різну глибину нарізання.