31.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 виникнути 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.

32.Термічна обробка. Термічна обробка широко застосовується для надання деталям і виробам остаточних властивостей, які потрібні в умовах експлуатації. Застосування термічної обробки дозволяє отримати у сталевих виробів не лише гарне поєднання механічних властивостей, але і необхідні фізико-хімічні характеристики, наприклад теплопровідність, електроопір, корозійна стійкість, коерцитивна сила та ін.

Основними видами термічної обробки сталі, що застосовуються у виробництві товарів народного споживання, є відпал, нормалізація, загартування і відпускання.

Відпал сталевих деталей. Відпалом називається операція тер­мічної обробки, при якій сталевий виріб нагрівають до певної темпе­ратури, витримують при цій температурі і поволі охолоджують разом з піччю. В результаті відпалу сталь набуває стійкої структури, вільної від внутрішніх напруг, підвищену пластичність і в'язкість.

Нормалізація сталевих деталей. Нормалізацією називається вид термічної обробки, при якій сталеві заготовки або деталі нагрівають до певної температури, витримують при цій температурі і охолоджують на повітрі.

Після нормалізації міцність і твердість сталі вище, ніж у відпаленій, а пластичні властивості практично одержуються однаковими, знімаються внутрішні напруги, покращується оброблюваність різанням, що дозволяє виправляти структуру зварного шва.

Нормалізацію застосовують при виготовленні посуду, інструментів, деталей побутових машин, мотоциклів, автомобілів тощо.

Загартування сталевих деталей. Загартуванням називається операція термічної обробки, що полягає в нагріванні до певної температури, витримці при ній і швидкому охолоджуванні в спеціальних середовищах.

Нагрівання заготовок і деталей під загартування здійснюють в печах, в розплавлених солях, в розплавлених металах (наприклад, в свинці) і електрострумом. Після нагрівання для отримання необхідної структури деталі охолоджуються з різною швидкістю, яка залежить від середовища, що охолоджує. В якості загартувальних середовищ використовують воду з різною температурою, 10%-ний розчин у воді їдкого натру або кухарської солі, емульсію мила у воді, мінеральне масло.

Відпуск сталевих деталей. Відпуском називається операція термічної обробки, при якій сталеві деталі, що мають нестійкі струк­тури, нагрівають до певної температури, витримують при цій темпе­ратурі і після цього повільно охолоджують до кімнатної температури. Відпуск дає можливість зменшити частково твердість, підвищити в'язкість і отримати стійку структуру сталі. Відпуск є остаточною операцією термічної обробки. Механічні властивості сталі визначаються температурою відпуску. В залежності від температури розрізняють низький, середній і високий відпуск.

Низький відпуск сталевих заготовок здійснюють при нагріванні до температур 150—250°С. При цьому відпуску зменшуються оста­точні внутрішні напруги, підвищується в'язкість без зниження твер­дості. Низький відпуск застосовують для ріжучого і вимірювального інструменту. При середньому відпуску загартовані сталеві заготовки нагрівають до 350—500°С. Після середнього відпуску вироби володіють порівняно високою твердістю (НРС 40—50) і міцністю, гарною пружністю і в'язкістю. Застосовують такий відпуск для пружин і ресор.

Високий відпуск здійснюють при нагріванні деталей або заго­товок до 500—650°С з метою отримання найбільшої в'язкості і пружності. Високий відпуск після загартування дозволяє отримати достатню міцність і в'язкість. Таку термічну обробку називають термічним поліпшенням і застосовують для деталей, що піддаються дії значних навантажень (передні осі автомобілів, шатуни двигунів внутрішнього згоряння тощо).

При всіх видах відпуску вироби охолоджують на повітрі або в маслі.

Дефекти, що виникають при термічній обробці. До них

належать недостатня твердість, м'які плями, підвищена крихкість, зневуглецювання і окислення поверхні, короблення, деформація і

тріщини.

Недостатня твердість і м'які плями є наслідком недостатньої температури нагрівання або малої швидкості охолоджування при загартуванні.

Підвищену крихкість вироби одержують внаслідок значного перегріву сталі перед загартуванням, що призводить до зростання зерен кристалів. Ці недоліки можна усунути повторним загарту­ванням.

Зневуглецювання і окислення поверхні відбуваються при взає­модії пічної атмосфери з поверхневими шарами виробу при нагрі­ванні. Це призводить до зниження твердості, зносостійкості і міцності поверхневих шарів виробів за рахунок вигорання вуглецю. Таких дефектів можна уникнути при застосуванні правильного режиму термічної обробки або при нагріванні в нейтральних атмосферах азоту, аргону та інших газів.

Короблення, деформації і тріщини з'являються при виникненні внутрішніх напруг. Самим ефективним способом зменшення напруг і усунення цих дефектів є повільне охолоджування при загартуванні в інтервалі температур мартенситного перетворення. Тріщини і різко виражені короблення є остаточним браком.

33.Хіміко-термічна обробка. Хіміко-термічною обробкою назива­ється процес зміни хімічного складу, структури і властивостей поверхневих шарів металів і сплавів. При хіміко-термічній обробці поверхня сталевих деталей може насичуватися при нагріванні вуг­лецем, азотом, алюмінієм, хромом, кремнієм та іншими елементами. Цей процес складається з трьох стадій: дисоціації речовини зовніш­нього активного середовища на активні атоми (іони); абсорбція поверхнею деталі активних атомів; дифузія атомів (іонів) вглиб металу з утворенням твердого розчину або хімічного сполучення. Основними видами хіміко-термічної обробки є цементація, азотування, ціанування і дифузійна металізація.

Цементація сталі. Цементацією називається процес поверх­невого насичення сталі вуглецем для отримання у виробах високої поверхневої твердості, зносостійкості і підвищеної міцності від втоми. Цементації піддають деталі, що виготовляються з низько­вуглецевих сталей (з вмістом 0,10—0,30% вуглецю) марок 10, 15, 20, 25 або низьколегованих сталей марок 15Г, 20Г, 20Х, 25ХГ, 18ГМ, 15ХФ, 20 ХМ, 12Х2Н4 та ін.

Газова цементація проводиться в герметично закритих ретортних печах, в які подають метан і оксид вуглецю при температурах 910—930°С. При цих температурах відбувається дисоціація метану з виділенням атомарного вуглецю, що проникає в кристалічну гратку сталі, і на поверхні одержується вуглецевий шар, твердість і зносо­стійкість якому надаються наступним загартуванням і відпуском. Глибина шару цементації залежить від часу витримки і становить 0,5—0,8 мм при 6-годинній витримці і 1—1,2 мм — при 9-годинній.

Рідка цементація здійснюється в розплавлених солях, що містять 75-80% Ма₂СО₃, 10-15% МаСі і 6-10% ЗіС при температурі 850—900°С. Навуглецьовуючим елементом є карбід кремнію.

Цементації піддають зубчасті колеса, поршневі пальці, осі, кільця і ролики деяких підшипників тощо.

Азотування сталі. Азотування — це процес насичення поверхні сталевих виробів азотом для підвищення твердості, зносостійкості і корозійної стійкості.

Азотовані деталі і вироби відрізняються високою твердістю поверхневого шару, витривалістю і корозійною стійкістю. Однак тривалість процесу і необхідність застосування дорогих легованих сталей в значній мірі зменшують можливість широкого застосування процесу азотування.

Ціанування сталі. Ціануванням називають процес, при якому поверхня сталі насичується водночас вуглецем і азотом для підви­щення твердості, міцності від втоми і корозійної стійкості. Ціану­ванню піддають вироби, що виготовляються з низьковуглецевих конструкційних і інструментальних швидкоріжучих сталей. Розріз­няють ціанування високотемпературне (при 800—900°С) і низькотем­пературне (при 540-560°С), в рідкому і газовому середовищі.

Рідке ціанування здійснюється шляхом нагрівання деталей з низьковуглецевих сталей в ціанистій ванні в суміші розплавлених солей (40% МаСИ, 30% Ма₂СО₃ і 30% МаСі) при 820-860°С. При такому ціануванні поверхня насичується більше вуглецем, ніж азотом, і набуває після загартування і низького відпуску підвищену твердість і зносостійкість. Глибина шару після ціанування протягом 0,5—3 годин становить 0,2—10,0 мм. Твердість ціанованих деталей після термічної обробки НРС 58—62.

Газове ціанування, або нітроцементація, проводиться в газовій суміші, яка складається з 70—80% навуглецьованого газу, який містить метан, вуглецю оксид і 20—30% аміаку. Газове високотемпературне ціанування при 840—860°С дозволяє отримати у виробів з вуглецевих конструкційних і низьколегованих сталей дуже твердий і зносостійкий поверхневий шар, насичений здебільшого вуглецем. Після ціанування здійснюють загартування і низькотемпературний відпуск.

Низькотемпературне газове ціанування при 540—560°С здійсню­ється лише для інструментів з швидкоріжучих сталей, які пройшли термічну обробку і заточування. Тривалість ціанування 0,5—2,5 год. Після ціанування твердість і стійкість інструментів підвищуються в 1,5—2 рази.

Дифузійна металізація. Дифузійною металізацією називається процес насичення поверхні сталевих деталей алюмінієм, хромом, кремнієм, бором та іншими елементами для підвищення корозійної стійкості, жаростійкості, твердості і зносостійкості. Процес насичення алюмінієм називається алітуванням, хромом — хромуванням, кремнієм — силіціюванням, бором — боруванням.

Дифузійна металізація відбувається при високій температурі, яка необхідна для збільшення швидкості дифузії насичуваних металів.

При дифузійній металізації алюмінієм деталі набувають високої стійкості; при металізації хромом — корозійної стійкості, кислото­тривкості і поверхневої твердості; при металізації кремнієм — кисло­тотривкості; при металізації бором — високої твердості, зносо­стійкості і кислототривкості.

У виробництві металогосподарських товарів застосовується зде­більшого дифузійна металізація алюмінієм — алітування.

Стійкість алітованої вуглецевої сталі при температурі понад 800°С в декілька десятків разів більше, ніж неалітованої. Підвищена стійкість пояснюється утворенням на поверхні сталі тонкої міцної плівки алюмінію оксиду АІ₂О₃, що захищає виріб від швидкого окислення.

Для забезпечення гарної якості і високої точності розмірів поверхні металевих виробів використовують різні види покриття (емалювання), які виконують також і захисну функцію, карбування гравіювання, золотіння, посріблення, декоративне оксидування, по­криття черню, філігрань, гальванопластику і такі способи обробки, як крацування, галтовка, хонінгування, шліфування, полірування, притирка та ін.

Карбування — це отримання рельєфного малюнка на поверхні металовиробу за допомогою штампів на карбувальних пресах або вручну. Карбування використовують при декоративній обробці металевого посуду з алюмінію, нержавіючої сталі, мідно-нікелевих сплавів, ножових виробів і столових приборів, галантерейних і ювелірних виробів.

Гравіювання металевих виробів полягає у нанесенні малюнка у вигляді вузьких ліній або розпису за допомогою ріжучого інстру­менту, електроіскровим методом або хімічним фрезеруванням. Гра­віювання застосовують для прикраси посуду з мідно-нікелевих спла­вів, ручок ножів, виделок, для оздоблення ювелірних виробів в поєднанні з карбуванням, золотінням, черню.

Золотіння і посріблення — це нанесення тонкого шару золота або срібла на поверхню готового виробу гальванічним методом, плакуванням або наклеюванням плівки сусального золота або срібла товщиною від декількох десятих до декількох мікрометрів. Золотіння і посріблення застосовують для декорування посуду, годинників, ювелірних і художніх виробів.

Покриття черню полягає в нанесенні спеціального складу в заглиблення малюнка, отриманого шляхом гравіювання. Для чор­ніння використовують сплав, що складається з срібла, міді, сірки та інших компонентів, причому склад і дозування можуть мінятися. Цей метод використовують для художнього оздоблення срібних і посріблених столових приборів, ложок, ювелірних виробів.

Філігрань являє собою ажурні або напаяні на поверхню мета­левих виробів візерунки з тонкого золотого, срібного або мідного дроту. Для цього використовують гладкий дріт або скручений з двох-трьох ниток, який після цього здебільшого сплющується. Філігрань використовують для прикраси кубків, декоративних ваз, браслетів, перснів та інших ювелірних виробів.

Гальванопластика — це електролітичне осадження металу на спеціально підготовлену поверхню з метою отримання зворотних зображень предметів, що копіюються. Цей метод застосовують в поліграфії, при виготовленні барельєфів тощо.

34.Емалювання — це отримання на металах і сплавах емалевих покриттів на основі склоутворювальних матеріалів з метою захисту від корозії при високих температурах і надання декоративного вигляду.

Для надання необхідного кольору в емалі додають барвники і пігменти. Наприклад, Сг₂О₃ надає емалі зелений колір, Ре₂О₃ — коричневий, суміш Сг₂О₃ і Со₂0₃ — бірюзовий, суміш 5, СсіСО₃, 5е — червоний. Пігменти, окрім забарвлення, сприяють підвищенню меха­нічних властивостей емалевих покриттів.

Для декорування емальованих виробів (сталевого посуду) засто­совують живопис, декалькоманію, трафарет, фотодрук і шовкотра-фаретний метод.

Всі декоративні розробки після просушування опалюють при температурі 800-820°С.

35.Крацування — це обробка поверхні металевих виробів мета­левими щітками, що обертаються. Крацування застосовують для очистки литих виробів від формувальної суміші і згладжування їхньої поверхні, для вилучення іржі, окалини та інших забруднень. Так очищають чавунний литий посуд, корпуси м'ясорубок тощо.

36.Гаптування являє собою процес очистки поверхні невеликих заготовок і деталей від окалини, іржі, задирок і використовується для полірування. Гаптування здійснюється в шестигранних барабанах, в які разом з деталями завантажують абразивні матеріали (пісок, корунд, наждачний пил). Після завантаження барабану надають ексцентрикове обертання для кращого перемішування. Застосовується сухе і вологе гаптування. При сухому гаптуванні в галтувальні бара­бани завантажують деталі разом з дерев'яною тирсою, обрізками дерева або шматочками шкіри. Частіше використовують вологе гапту­вання, коли разом з деталями і обрізками дерева вводять розчини мила, лугу. Гаптування застосовують для обробки болтів, шурупів, гайок, полірування виделок, ложок, штопорів тощо.

37.Хонінгування — це процес обробки поверхонь заготовки абра­зивними брусками, що здійснюють складний рух по відношенню до поверхні, яка обробляється. Хонінгування застосовують найчастіше при обробці наскрізних циліндричних отворів, наприклад при виготовленні гільз двигунів внутрішнього згоряння та ін.

38.Шліфування — це оздоблювальний метод обробки деталей або виробів за допомогою шліфувальних кругів. Шліфування забезпечує обробку в межах 1—2-го класів точності, чистоту поверхні в межах 10-го класу шорсткості. Шліфування використовують для обробки поверхні деталей побутових машин, клинків ножів і ножиць, інструментів і т. д.

39.Полірування являє собою процес обробки металевих виробів для підвищення чистоти поверхні до 10—14-го класів, доведення виробів до необхідних розмірів і надання їхній поверхні декора­тивного дзеркального блиску. Полірування може здійснюватись механічним, хімічним і електрохімічним методами.

Механічне полірування проводять на верстатах за допомогою повстяних або матерчатих кругів, на які наносять полірувальні порошки з водою у вигляді емульсії або пасти. Механічне полірування забезпечує металевим виробам 10-11-й класи шорсткості поверхні.

Хімічне полірування — це обробка металевих виробів в травиль­ному розчині (суміші кислот) при кімнатній або підвищеній тем­пературі протягом певного часу.

Електрохімічне полірування полягає в тому, що в електролітичну ванну в якості аноду занурюють деталь, що обробляється.

Полірування є завершальною операцією обробки поверхні ножових товарів, столових приборів, посуду, ювелірних і галанте­рейних виробів, що виготовляються з алюмінію, нержавіючих сталей, мідно-нікелевих сплавів. Крім того, полірування застосовують для надання дзеркального блиску деталям і виробам з нікелевим і хромовим покриттями тощо.

40.Притирка — це оздоблювальна операція металевих поверхонь спеціальними притирками для отримання точності в межах 2-го і навіть 1-го класу, шорсткі поверхні в межах 12-13-го класів. Цю операцію проводять притирами, які копіюють контури поверхні, що обробляється. Виготовляють їх з сірого чавуну, міді або оптичного скла. Поверхня інструмента змащується суспензіями, які складаються з суміші масла, керосину, вазеліну і абразивних матеріалів. В якості абразивних матеріалів використовують електрокорунд, карбід бору, хрому оксид, синтетичні алмази. Процес притирки здійснюється ручним або механізованим способом на спеціальних верстатах. Притирку застосовують при виготовленні вимірювальних інструментів, вентилів газових кранів, плунжерних пар дизельних двигунів та ін.

З'єднання деталей в металеві вироби є необхідним процесом, що дозволяє отримати готовий виріб з окремих частин. Для зборки виробів використовують роз'ємні і нероз'ємні з'єднання. Роз'ємні з'єднання застосовують в тому випадку, якщо вироби в процесі експлуатації піддаються розбиранню з метою ремонту, змащування або заміни зношених деталей. До роз'ємних з'єднань належать болтові, гвинтові, шпоночні та ін. Болтові і гвинтові з'єднання є найбільш розповсюдженими видами роз'ємних з'єднань, основою яких є з'єднання деталей за допомогою різьби. Найчастіше вико­ристовують метричні різьби з трикутним профілем.

41.Різьбові з’єднання використовують при виготовленні побутових машин, інструментів, замків, велосипедів, мотоциклів, авто­машин та ін.

Шпоночні з'єднання застосовують для кріплення зубчастих коліс, шківів, держаків на валу або осі, для передачі крутильного моменту або фіксації деталей в певному положенні.

42.Нероз'ємні з єднання — зварювання, клепання, зшивання, паяння — широко використовують при виготовленні металогосподар-ських товарів.

Зварювання — це процес отримання нероз'ємних з'єднань металів, сплавів та інших матеріалів за рахунок виникнення між­атомних сил зв'язку між контактуючими поверхнями. Для отримання тривкого з'єднання поверхневим атомам необхідно надати деяку енергію. В залежності від виду такої енергії способи зварювання поділяються на зварювання спільним плавленням металів, що з'єдну­ються, і зварювання тиском. Основними джерелами теплової енергії при зварюванні є електричний струм і газове полум'я.

Найбільш розповсюдженими методами з'єднання металів при виготовленні товарів народного споживання є електродугове і електроконтактне зварювання. Значно рідше застосовують газове зварювання. Таке зварювання застосовується при виготовленні труб, побутових машин, металевих меблів, зварних конструкцій і т. д.

Контактне електричне зварювання полягає в нагріванні деталей, що з'єднуються, в місці контакту до пластичного або рідкого стану з наступним сильним стисканням, що забезпечує взаємодію атомів металу. Нагрівання металу здійснюється пропусканням електричного струму через місце зварювання.

За формою зварюваного з'єднання розрізняють стикове, точкове і шовне (роликове) зварювання.

Клепанням називають з'єднання деталей за допомогою заклепок, які складаються з циліндричного стрижня і замикаючих головок. При клепанні в заздалегідь підготовлені в заготовках і суміщені отвори вставляють заклепку, яка має з одного боку головку, і формують другу головку. Клепання забезпечує міцність з'єднань, герметичність і надійність виробу в роботі. Заклепками кріплять арматуру до корпусу посуду, з'єднують деталі замків, кріплять ручки ножів, інструментів тощо.

Зшивання — це з'єднання тонколистового металу за допомогою швів. Шви виконують загинанням кромок і наступним ущільненням. Цей спосіб з'єднань може бути використаний при виготовленні виробів з пластичних металів: низьковуглецеві сталі, алюміній, мідь, їхні сплави. Зшивання застосовується при виготовленні відер, тазів, баків тощо.

Паянням називається процес з'єднання металевих деталей в твердому стані за допомогою присадочного металу (припою), темпе­ратура плавлення якого нижче температури плавлення основного металу. Для отримання тривкого з'єднання при паянні поверхню виробів очищають, знежирюють і усувають оксиди. Вилучають оксиди із забруднених поверхонь металів флюсами, що водночас захищають його від окислення, покращують змащування і розтікання припоїв. Флюси випускають у вигляді порошку, паст або в рідкому вигляді. При виготовленні металогосподарських товарів для паяння застосовують м'які припої з температурою плавлення до 400°С та з механічної міцністю до 7 кгс/мм² і тверді — з температурою плавлення до 900°С та значною механічною міцністю з'єднання — від 6 до 50 кгс/мм².

М'які припої виготовляють на основі олова з додаванням свин­цю, цинку, кадмію, вісмуту. При паянні м'якими припоями в якості флюсу використовують соляну кислоту, хлористий цинк, каніфоль. Застосовують м'які припої для паяння харчового посуду, медичної апаратури, при виготовленні галантерейних і ювелірних виробів. Паяння здійснюють нагрітим паяльником.

Тверді припої — це сплави на мідній, срібній, алюмінієвій або нікелевій основі. Застосовують їх для отримання міцних швів при паянні виробів з міді, латуні, бронзи, сталі. При паянні твердими припоями в якості флюсу застосовують буру, борну кислоту, хлористий цинк. Тверді припої використовують при виготовленні радіотоварів, ювелірних виробів та ін. Паяння здійснюють при нагріванні зварювальними пальниками або паяльними лампами.