Контрольные вопросы

1. Что характеризует класс точности обработки металла? От каких параметров он зависит?

2. Показатель, определяющий качество обработки неровностей металлических поверхностей. Приборы для определения класса чистоты обработки поверхности.

3. Особенности и способы литья

4. Основные дефекты литья

5. Особенности в изготовлении сортового и листового проката

6. Различия между свободной ковкой и ковкой в штампах. Их достоинства, области применения

7. Особенности изготовления изделий методом волочения и листовой штамповки

8. Металлы, используемые для изготовления изделий методом прессования. Особенности данного метода

9. Принцип получения изделий методом обработки на давильных станках

10. В результате чего возникают такие дефекты, как трещины, плены, волосовины. Характеристика этих дефектов

11. Дефекты, возникающие при неправильном режиме нагрева и нарушении технологий при обработке

12. Методы соединения металлических деталей в изделие

Тема 2. Термическая и химико-термическая обработка

Обработка заготовок и изделий проводится для придания им необходимой формы или необходимых свойств путем изменения структуры металлов и сплавов. Различают следующие способы обработки металлоизделий: механическая, термическая и химико-термическая.

Механическая обработка проводится для придания изделиям необходимой формы и размеров. Для этого используют методы резания и методы соединения (см. тему 1 раздел 2).

Метод резания заключается в разделении заготовки на части или удаления с поверхности слоя металла в виде стружки. Операции резания проводятся на различных станках: токарных (выточка деталей), сверлильных (изготовление отверстий с резьбой), строгальных (снятие слоя металла), фрезеровальных (вырезание канавок, углублений) и т.д.

Дефекты обработки резанием являются следствием неправильной настройки станков, небрежной заточки инструментов, ошибок при измерении. Наиболее часто встречаются несоответствие формы и размеров, заусенцы, риски, царапины, разнотолщинность, смещение отверстий, нарушение шага нарезки зубьев.

Термическая обработка - это процесс изменения структуры и свойств металлов и сплавов путем нагрева, выдержки и последующего охлаждения. Она проводится для полуфабрикатов и деталей из черных и цветных металлов и сплавов и включает в себя такие виды, как отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжиг заключается в том, что полуфабрикаты и детали медленно нагревают в печи, выдерживают от нескольких часов до нескольких суток при высокой температуре (от 700 до 1100⁰С), а затем медленно охлаждают вместе с печью. В зависимости от цели виды отжига различны - полный, неполный, низкий, диффузионный. В результате отжига структура металла становится мелкокристаллической, внутренние напряжения исчезают, повышается пластичность, уменьшается твердость. Это облегчает резание, строгание, шлифовку, полировку.

Нормализация - способ термической обработки, при котором происходит нагрев металла до высокой температуры с последующим охлаждением на воздухе. Нормализованные стали имеют более высокую твердость, чем отожженные при одинаковой пластичности. Нормализацию применяют при изготовлении посуды, инструментов, деталей транспортных средств.

Закалка - это нагрев изделия до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением. Закалке часто подвергают только поверхность таких изделий, как режущие, пилящие, колющие инструменты, зубья шестерен, шейки валов. При закалке металл наряду с повышенной твердостью приобретает и некоторую хрупкость.

Отпуск проводится для закаленных стальных деталей для того, чтобы стабилизировать внутреннюю структуру. Детали нагревают, выдерживают и медленно охлаждают. При этом твердость и хрупкость могут частично уменьшиться. Отпуск применяют для режущего и измерительного инструмента, пружин, деталей транспортных средств, подвергающихся значительным нагрузкам.

В последнее время появились новые виды термической обработки, такие как лазерная (используется на ВАЗе и ЗИЛе); термомеханическая (одновременно производится деформация и нагрев делали); термоциклическая (многократно повторяющиеся циклы нагрев-охлаждение).

Термохимическая обработка - это насыщение наружного слоя стали углеродом, азотом, алюминием и другими химическими элементами при высокой температуре. Ее цель - изменение структуры, химического состава, свойств поверхности сплава. Различают следующие виды термохимической обработки:

- цементация - насыщение углеродом поверхности изделий из низкоуглеродистых сталей. Она может быть проведена в различных средах: в твердой (посредством твердых науглероживателей), газообразной и жидкой (в расплавленных солях). Вследствие повышения содержания углерода поверхность металла становится твердой, прочной, выносливой при кручении, изгибе. Цементации подвергают зубчатые колеса, поршневые пальцы, кольца и ролики подшипников;

- цианирование (нитроцементация) - одновременное насыщение поверхностного слоя металла углеродом и азотом для повышения твердости и усталостной прочности, а также коррозионной стойкости. Его применяют только для инструментов из режущих сталей;

- азотирование - это процесс насыщения поверхности стальных изделий азотом для повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости. Различают прочностное и антикоррозионное азотирование. Этому процессу подвергаются пуансоны, штампы, детали транспортных средств, изготовленные из легированных марок сталей;

- диффузионное насыщение (диффузная металлизация) - это поверхностное легирование сталей алюминием, хромом, кремнием, бором и другими элементами. При диффузной металлизации алюминием (алитирование) детали приобретают высокую окалиностойкость, проводится она для коллекторов моторов, электронагревателей. Хромирование (насыщение хромом) придает изделиям коррозионную устойчивость, кислотоупорность и поверхностную твердость (втулки насосов, клапаны компрессоров). Диффузная металлизация кремнием (силицирование) способствует повышению кислотостойкости. Детали, прошедшие подобную обработку, применяются в автомобилестроении и в технике. Аналогичные свойства придает деталям борирование (насыщение бором).