Содержание1. Обработка деталей резанием, оборудование, оснастка,инструмент (фрезерные и шлифовальные работы)2. Управление качеством поверхности химико-термическойобработкой (ХТО)Список использованных источников
1. Обработка деталейрезанием, оборудование, оснастка, инструмент (фрезерные и шлифовальные работы)
Процесс обработки материалов резанием получил большоераспространение во всех отраслях производства для формоизменения и приданиясоответствующих размеров заготовкам из различных материалов: дерева, природногокамня, металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамических материалов.
Сущность процесса заключается в том, что с помощью режущегоинструмента с заготовки удаляют в определенных местах так называемый припуск,последовательно приближая ее форму и размеры к требуемым, превращая ее вготовое изделие. Обработку резанием можно производить вручную и с помощьюстанков. При ручной обработке в качестве инструмента используют зубчатую пилу(ножовку), стамеску и долото, топор, рубанок и фуганок, резец, сверло, рашпильи напильник, зубило, надфиль, метчик и плашку, абразивный брусок или наждачнуюбумагу; при станочной обработке — резец, фрезу, ножовку, ленточную или дисковуюзубчатую пилу, сверло, протяжку и долбяк, метчик и плашку, абразивный круг идр.
Преимуществом обработки материалов резанием являетсявозможность получения геометрической формы точных размеров с низкойшероховатостью поверхности при различном типе производства. Резаниемобрабатывают различные материалы, свойства которых лежат в широком диапазоне:это пластичные и хрупкие материалы, металлические и неметаллические, природныеи искусственные, твердые и мягкие. В подавляющем большинстве случаев, чтобыобеспечить требуемую точность размеров и формы, расположения поверхностейдетали, необходимо на заключительной стадии изготовления деталей применятьобработку резанием. Выполненные при обработке размеры, форма и расположениеповерхностей и их шероховатость определяют фактические зазоры и натяги всоединениях деталей машин и механизмов, влияющие на их качество, технические иэкономические показатели продукции.
Для нормирования точности изготовления изделий установленыстепени точности — квалитеты. Квалитет — это совокупность допусков,соответствующих одинаковой степени точности для номинальных размеров.
В соответствии с действующим стандартом установлено 19квалитетов точности: 01, 0, 1, 2, 3,… ,17. Самый точный — 01, самый грубый — 17-й квалитет. Допуск квалитета обозначают буквами IT и цифрой квалитета. Номинальный размер — размер, которыйслужит началом отсчета отклонения и относительно определяет предельныедопустимые размеры (наибольший и наименьший). Допуск — это разница междунаибольшим и наименьшим предельными размерами. На чертеже детали указываютноминальный размер и отклонения (верхнее и нижнее).
Для измерения и контроля размеров применяют мерительныйинструмент и приборы. Простейшими и наиболее часто применяемыми инструментамиявляются: линейка, угломер, штангенциркуль, микрометр, глубиномер, нутромер,предназначенный для измерения внутренних, размеров.
Шероховатость поверхности — это совокупность неровностей,образующих рельеф поверхности детали или заготовки, рассматриваемый в пределахбазовой длины. Для численного определения величины шероховатости поверхностииспользуют базовую линию, которая представляет собой среднюю линию профилянеровностей, относительно которой рассматривают и измеряют высоту выступов иглубину впадин. Для характеристики шероховатости часто используют параметр Ra — среднее арифметическое отклонениепрофиля в пределах базовой длины. Величина Ra может быть в пределах от 0,008 до 100 мкм; наименьшеезначение шероховатости можно получить при полировке, наибольшее — пристрогании. При измерении шероховатости грубо обработанных поверхностейприменяют параметр Rz — сумма среднихабсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пятинаибольших впадин профиля в пределах базовой длины. Величина Rz может лежать в пределах от 0,025 до1600 мкм.
Параметры шероховатости поверхности измеряют контактнымиметодами с помощью щуповых приборов (профилографы, профилометры), приборовсветового сечения, теневого сечения, растровых микроскопов,микроинтерферометров.
Наибольшее распространение получили следующие способыобработки материалов резанием: точение и растачивание, фрезерование, сверление,строгание, шлифование, протягивание, нарезка внутренней и внешней резьбы,полирование. Для выполнения рабочих операций обработки резанием применяютуниверсальное (токарный, фрезерный или сверлильный станок), специализированное(долбежный станок) и специальное (резьбошлифовальный или зубофрезерный станок)оборудование.
Для изготовления металлоизделий резанием чаще всего используютсяштучные заготовки, которые получают в заготовительных цехах (литейных,кузнечных, штамповочных), или разделением сортовых профилей. На автоматахиспользуют многоштучные заготовки в виде прутков, труб, бухты проволоки,которые подаются на рабочее место в состоянии поставки из металлургическогопредприятия. Часто обработка резанием деталей машин протекает в два этапа:обработка до операций металлоупрочнения (закалка, улучшение, хромирование) иабразивная обработка, с помощью которой достигают требуемой точности размеров ишероховатости поверхности.
Качество и производительность обработки материалов резанием во многомзависит от применяемого инструмента, материала конструкции режущей кромкирезца, фрезы, сверла. Известно, что наивысшее качество обработки поверхностейобеспечивают твердосплавные, керамические и алмазные инструменты.
2. Управление качеством поверхности химико-термическойобработкой (ХТО)
Дляпридания металлоизделиям соответствующих механических свойств (необходимойтвердости поверхности и механической прочности) после литья, сварки,пластической деформации и обработки резанием применяют различные способыметаллоупрочнения. В настоящее время практически все металлоизделияподвергаются соответствующему упрочнению, что повышает срок их эксплуатации инадежность в десятки и даже в сотни раз. Без применения техпроцессов упрочненияметаллоизделий немыслимо производство таких изделий, как автомобили, самолеты,двигатели различного назначения, сельхозмашины, горнодобывающая техника идорожные машины.
Способыметаллоупрочнения разнообразны, и каждый из них эффективен только дляопределенных сплавов, форм, размеров и габаритов изделий и условий их работы.Так, объемная закалка используется преимущественно для упрочнения большинствастальных деталей относительно небольших размеров, поверхностная закалка токамивысокой частоты хорошо себя зарекомендовала для обработки массивных деталей, номожет быть успешно использована и для мелких заготовок, для которых важнавысокая твердость на поверхности (валы, оси, зубчатые колеса и шестерни).Малоуглеродистые стали можно упрочнить или пластической холодной деформацией,или химико-термической обработкой.
Основныеспособы упрочнения металлоизделий следующие: термообработка (закалка,улучшение), химико-термическая обработка, термомеханическая обработка, холоднаяпластическая деформация, диффузионное насыщение поверхности металлоизделиявысокопрочными и износостойкими элементами, наплавление и напыление, лазерноеупрочнение, плакирование поверхности изделия высокопрочными сплавами,армирование сплава изделия прочными элементами (усами углерода), изготовлениеизделий из композиционных материалов (биметаллов, триметаллов и многослойныхзаготовок).
Термообработкаметаллоизделий наиболее часто применяется при производстве самых различныхизделий: режущего и слесарно-монтажного инструмента, штампов и прессформ,деталей двигателя и ходовой части транспортных средств, сельскохозяйственногоинвентаря, деталей бытовой техники и т.д. Сущность одного из видовтермообработки (закалки), заключается в том, что заготовку нагревают поопределенному режиму до температуры структурных изменений (для стали — 800-920 °С),затем резко охлаждают в минеральном масле, в воде или в струе холодноговоздуха, фиксируя тем самым структуру металла, которая обеспечивает требуемуютвердость. При этом нагрев заготовки может осуществляться не обязательно повсему объему, в некоторых случаях целесообразно нагревать и закаливать толькоповерхностные слои (на глубину от 0,5 до 15 мм). Это можно реализовать с помощьютоков высокой частоты, применяя индукционный метод электронагрева. Послезакалки обязателен отпуск, который снимает термические напряжения в объемезаготовки. Температура нагрева при отпуске зависит от марки стали и требуемых всоответствии с чертежом значений твердости. Обычно температура отпуска стальныхизделий лежит в пределах от 150 до 400 °С. После закалки твердость сталисоставляет 45-65 HRC. Природауглеродистой конструкционной и легированной стали не позволяет получитьтвердость выше 65 HRC. Твердыесплавы могут иметь твердость до 87 HRC, естественный алмаз — 90 HRC.
Улучшениестали предусматривает закалку и последующий высокий отпуск (550-650 °С). Этомувиду термообработки подвергают крепежные детали (винты, болты, гайки, саморезыи т. д.), валы, оси, рычаги и т. п.
Длянагрева заготовок используют пламенные печи, расплавы солей, электронагрев, втом числе и индукционные установки.
Холоднаяпластическая деформация сопровождается наклепом материала, в результатекоторого прочность возрастает в некоторых случаях в несколько раз. Это явлениеэффективно используется при изготовлении изделий из листов, например, деталейкузова легкового автомобиля. Одним из вариантов этого вида упрочнения являетсяповерхностная пластическая деформация, с помощью которой производят упрочнениевалов, деталей подшипников качения, пружин, торсионов и т.д. Эту обработкупроизводят на завершающей стадии изготовления деталей, после закалки ишлифовки. Наклеп выполняют в тонком поверхностном слое толщиной несколькомикрометров, что позволяет повысить усталостную прочность деталей в десяткираз.
Сочетаниегорячей пластической деформации и термообработки носит наименование термомеханическойобработки (ТМО), причем различают высокотемпературную термомеханическуюобработку (ВТМО) и низкотемпературную (НТМО). ТМО преимущественно применяетсяпри изготовлении поковок ответственного назначения и позволяет повысить прочностьнекоторых деталей в 1,2-1,8 раза.
Химико-термическаяобработка заготовокзаключается в поверхностном диффузионном насыщении определенными химическимиэлементами, которые при последующей термообработке придают изделию высокуютвердость и износостойкость. Наиболее часто в промышленности применяетсяцементация, азотирование, нитроцементация, борирование. Технологический процессвыполняют в среде газового или твердого карбюризатора при обязательном нагревеи выдержке заготовок при высокой температуре в специальных печах. Глубинанасыщения зависит от температуры нагрева, времени выдержки и от карбюризатора,составляет обычно 0,2 — 1,5 мм. Этот процесс позволяет получить вязкуюсердцевину и твердую поверхность детали, что в некоторых случаях весьмажелательно.
Химическиепокрытия получают в специальных растворах с пропусканием или без пропусканияэлектрического тока. К таким покрытиям относятся: цинкование, кадмирование,хромирование, никелирование, алютирование, меднение и т. д. К особому технологическому способуследует отнести фосфатирование, которое применяют для повышения коррозионнойстойкости металлоизделий и адгезии других материалов. Фосфатная пленка являетсянаилучшим грунтом под многие лакокрасочные покрытия, она устойчива к топливам,маслам, бензину, многим газам.
Оксидирование- это процесс полученияоксидных пленок на поверхности металлоизделий, его получают химическим,термическим и термохимическим способами. Например, оксидирование черныхметаллов возможно: обработкой в растворе каустической соды и натриевой селитры;погружением нагретых на воздухе до температуры 450-500 °С деталей в льняноемасло (воронение); погружением в расплав натриевой селитры; обработкой горячимвоздухом или перегретым паром. Образующаяся при этом окисная пленка имеетобычно состав Fe3O4 и толщину от 0,6 до 10 мкм.
Гальваническиепокрытия благородными металлами (серебром, золотом, платиной) применяют часто вэлектронном приборостроении для защиты контактов от окисления и повышения ихизносостойкости.
Диффузионныепокрытия по назначению подразделяют на коррозионно-стойкие, износостойкие,жаростойкие, пленки-смазки, декоративные и с особыми электрическими свойствами.Их наносят как на металлические поверхности, так и неметаллические изделия.Наиболее распространенными диффузионными покрытиями являются: цементация,азотирование, борирование, силицирование, алитирование, хромирование, сульфоцинкованиеи цианирование.
Цементация- это процессповерхностного насыщения стали углеродом, при этом повышается твердость иизносостойкость поверхности детали. Цементация происходит ни нагревеобрабатываемых заготовок до определенных температур в среде твердого, жидкогоили газообразного карбюризатора.
Хромирование- это насыщениеповерхности металлоизделия хромом для повышения коррозионной стойкости,твердости и износостойкости. Процесс обычно ведут при температуре 1000-1050 °С.
Алитирование- это насыщениеповерхности стали алюминием, процесс ведут при температуре 900-1050 °С.Поверхность приобретает свойства высокой коррозионной стойкости и повышеннойокалиностойкости, кроме того, улучшается внешний вид изделий. Широкоиспользуется при изготовлении метизов и слесарно-монтажного инструмента,деталей машин.
Список использованных источников
1. Сычев Н. Г.,Хмель С. А. Производственные технологии: Тексты лекций. Мн.: НО ООО «БИП-С»,2002. – 128 с.
2. Производственныетехнологии: учеб. пособие / Д. П. Лисовская и др.; под общ. ред. Д. П.Лисовской. – Мн.: Вышэйшая школа, 2005. – 479 с.