Технология изготовления изделий из сортового проката и листового металла

Много столетий металлы верно служат человеку, помогая ей покорять стихию, создавать замечательные машины и механизмы, овладевать тайнами природы, украшать свою жизнь. И сегодня трудно представить отрасль народного хозяйства, в которой не применялись бы металлы. Из них изготавливают медицинскую и бытовую технику, самолеты и автомобили, станки и бытовые изделия. Их применяют для прокладки линий электропередач, железнодорожных путей, конструирование мостов и др.
Из известных 106 химических элементов металлические свойства имеют 83 Каждый из них отличается свойствами и строением, но их можно объединить в группы. Прежде всего металлы разделяют на черные и цветные. К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе — сталь и чугун, в цветных — все остальные металлы и сплавы (медь, алюминий, свинец, олово, цинк, магний и т.д. и их сплавы). Металлическими сплавами называют соединения двух или нескольких металлов и неметаллов, в которых хранятся металлические свойства.
Для металлов и их сплавов характерны следующие свойства: блеск, ковкость, прочность, электропроводность и др. Они делятся на: механические, физические, технологические, химические.
Прочность — это способность металла сопротивляться воздействию внешних разрушительных сил. В зависимости от характера этих сил различают прочность при растяжении, изгибе, сжатии, скручивании.
Твердость определяют по способности металла противодействовать проникновению в него других, более твердых тел. Если ударить молотком по Кернеру, поставленном на стальную пластину, образуется небольшая лунка. Если то же самое проделать с медной пластиной, лунка будет больше. Это свидетельствует о том, что сталь тверже меди.
Пластичность — это способность металла под действием внешних сил изменять свою форму и размеры без разрушения и сохранять приобретенную форму после снятия нагрузки. Это свойство металлов широко используется при правке, гибке, прокатке и штамповке.
Хрупкость — свойство металла разрушаться при незначительной деформации. Например, если нанести удары по чугунной плите, она разрушится. Чугун — хрупкий металл. К физическим свойствам относятся: плотность, температуру плавления, тепловое расширение, тепло и электропроводность и др.
Химические свойства характеризуют способность металлов сопротивляться окислению, растворяться в химически активных средах (кислотах, щелочах) и вступать во взаимодействие с другими элементами.
Технологические свойства характеризуют возможность осуществлять другие технологические операции с определенным металлом или использовать металл в тех или иных условиях. К технологическим свойствам относятся: ридинотекучисть, то есть текучесть расплава, необходимая для изготовления детали, пластичность — способность получать осадку без разрушения; штампованности — способность металлического листа под действием пресса в штампе менять форму без разрушения, свариваемость, обрабатываемость резанием.
Железо — это блестящий серебристо-белый тяжелый металл. Его плотность — 7,86 г / м3; температура плавления — 1538 ° C, температура кипения — 2862 ° C. Оно достаточно пластичное, легко куется, штампуется, вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, легко намагничивается и размагничивается. К сплавам на железной основе относятся чугун и сталь.
Чугун — это сплав железа с углеродом и другими компонентами, в котором содержится более 2,14% углерода. В состав чугуна, кроме железа, входят марганец, кремний, сера, фосфор. Это прочный, тяжелый хрупкий сплав. Цвет его во взломе бывает белым (белый чугун) и серым (серый чугун). Это один из важнейших материалов в машиностроении. Белый чугун в основном используют для производства высокопрочного чугуна, из которого отливают детали, работающие при ударных нагрузках (клапаны, коленчатые валы). Из серого чугуна отливают станины станков, шкивы, батареи отопления. Он сравнительно недорогой, имеет гарнии литейные свойства, высокую износостойкость, хорошо обрабатывается резанием.
Сталь — это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода меньше 2,14%. К этому сплава также входят марганец, кремний, фосфор, сера и другие элементы. Чем больше в стали углерода, тем она прочнее, тверже, имеет высшее сопротивляемость деформации. Сталь, как и чугун — один из важнейших материалов, применяется в различных отраслях промышленности. Ее разделяют на конструкционную, инструментальную и сталь с особыми свойствами. С конструкционной стали изготавливают детали машин, строительных конструкций, трубы, стальной лист, проволока и др. Инструментальные стали используются для изготовления инструментов — сверл, метчиков, плашек, токарных резцов и тому подобное. Особые свойства имеют нержавеющая и жаропрочной стали.
На металлургических заводах сталь изготовляют в виде слитков. Затем для нужд производства слитки прокатывают на прокатных станах (горячее прокатки). Готовую продукцию называют сортовым прокатом. Форму поперечного сечения сортового проката называют профилем. В зависимости от профиля сортовой прокат делится на прокатпростого и фасонного профиля. В прокат простого профиля относятся профили проката: квадратный (рис.5.1 а-д), полосовой, трехгранный, шестигранный круглый, а к фасонного — угловой, швеллер, таврового двутавровое, рельсовый (рис. 5.1 ж-л).
Цветные металлы и сплавы, несмотря на их более высокую драгоценность по сравнению с черными, также очень широко используются в технике. Это объясняется тем, что они характеризуются рядом уникальных природных свойств: высокими тепло- и электропроводностью, хорошей коррозионной стойкостью, более высокой пластичностью, чем черные металлы и сплавы, меньшей плотностью и тому подобное.
В технике чаще всего применяют такие цветные металлы, как медь, алюминий, магний, титан, цинк и др. Рассмотрим некоторые из них.
Медь и ее сплавы. Медь — это металл розово-красного цвета. Технически чистая медь характеризуется плотностью 8,96% г / см3 и температурой плавления 1083 ° С, то есть это довольно тяжелый и тугоплавкий металл. Чистая медь характеризуется высокими тепло — и электропроводностью, хорошими пластичностью и корозиестийкистю во влажной атмосфере и воде. Применяется она в основном в электро- и радиотехнике. В машиностроении чаще применяют сплавы на основе меди, важнейшими из которых являются латунь и бронза.
Латунь — это сплав меди только с цинком (это простая или двойная латунь) или с цинком и другими элементами (такая латунь называется специальной или сложной). Латунь прочнее, корозиестийкиша и дешевле чистую медь.
Простые (двойные) латуни применяют для изготовления деталей трубопроводов, фланцев, бобышек, деталей тепловых установок, работающих при температурах до 250 ° С. Сложные латуни применяют для изготовления втулок, фасонного литья, подшипников, коррозионностойких деталей, червячных винтов, работающих в сложных условиях. Специальные бронзы включают алюминий, бериллий, кремний, марганец, свинец и другие элементы. При этом название специальной бронзы, как правило, определяется названием того легирующего элемента, который для нее является основным (алюминиевая, бериллиевая, кремниевая и т.д.). Применяют бронзу для изготовления деталей водяного и парового арматуры, пружин, червячных колес, прокладок подшипников, втулок и других деталей.
Алюминий и его сплавы. Алюминий — это металл серебристо-белого цвета, легкий (плотность 2,7 г / см3), но низкоплавкие (температура плавления 660 ° С).
Чистый алюминий — это высокопластичный металл, с хорошими тепло- и электропроводностью, корозиестийкистю. Он используется для изготовления различных емкостей, предметов широкого бытового применения. Но в технике чаще применяют сплавы алюминия с другими металлами, в частности, такими, как медь, магний и марганец. Все эти сплавы характеризуются лучше, чем алюминий, свойствами, их разделяют на деформируемые и литейные.
Дюралюминий — это сплав на основе алюминия, основным легирующим элементом в котором является медь (3,8% — 4,8%). Кроме того, в него входят марганец (0,4% — 0,8%) и магний (0,4% — 0,8%). Для повышения прочности дюралюминия в него вводят цинк, а для повышения жаростойкости — никель.
Силумин — это сплав на основе алюминия, основным легирующим элементом в котором является кремний (5-14%). Применяют силумин для изготовления литьем деталей приборов, фасонного литья, корпусов турбоагрегатних насосов и тому подобное.
Титан и его сплавы. Титан — это металл серого цвета, легкий (плотность 4,5 г / см3) и тугоплавкий (температура плавления 1668оС).
Титан хорошо сплавляется с такими металлами, как алюминий, железо, хром, марганец, олово и др., Образуя материалы со значительно большими показателями прочности, чем у чистого титана. Сплавы титана широко применяются в авиационной и ракетной технике, в судостроении, в химической промышленности, металлургии и других отраслях промышленности и техники, где детали и элементы конструкций подвергаются значительным механическим нагрузкам, воздействию высоких температур и агрессивной среды.
Магний и его сплавы. Магний — это металл белого цвета, с низкой корозиестийкистю. В чистом виде его применяют в фотографии (вспышки). Это очень легкий металл (плотность 1,7г / см3), но низкоплавкие (температура плавления 651оС).
Никель и его сплавы. Никель — мономорфный металл серебристого цвета, плотностью 8,94г / см3 и с температурой плавления 1455 ° С. Чистый никель достаточно прочный и коррозионностойкий, но еще более высоких свойств он приобретает в сплавах с медью, железом и магнием. С никеля с добавлением 9% хрома изготавливают сплав хромель, который применяют для изготовления термопарного проволоки. Термической обработкой называется процесс тепловой обработки металла или сплава, при котором он нагревается до определенной температуры, выдерживается некоторое время при этой температуре, а затем с определенной скоростью охлаждается. Термическая обработка проводится для повышения механической прочности и износостойкости, твердости (закалка), улучшение обрабатываемости (нормализация), снятия внутренних напряжений и уменьшения хрупкости после ковки, штамповки и литья (отжиг), уменьшение твердости и хрупкости; снятия внутренних напряжений после закалки (отпуск). Термической обработке подвергаются главным образом стали. В отдельных случаях ее применяют для улучшения свойств чугуна и цветных металлов. Нагрева металла при термической обработке происходит в специальных печах: пламенных, электрических и газовых, обеспеченных приборами для измерения и регулирования температуры нагрева. Охлаждение — в ваннах с соответствующей жидкостью (водой, маслом, расплавленным свинцом и т.д.).
Для контроля за изготовлением деталей, сборкой и ремонтом механизмов и машин используют различные измерительные средства — инструменты и приборы. К измерительным средствам относятся штангенинструмент, микрометры, калибры, лекальные линейки, поверочные плиты и др.
К штангенинструмент принадлежат штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмусы (рис. 30). Они предназначены для абсолютных измерений линейных размеров. Подразделяются на: штангенциркули (ШЦ) со шкалой нониуса, цифровые штангенциркули и ШЦ с круговой шкале. Особенностью штангенинструмент является наличие в них двух шкал — основной и дополнительной. Основная шкала нанесена на линейке (штанге) с длиной делений 1 мм. Дополнительная шкала, которая называется нониусом, предназначена для деления делений основной шкалы на части, что повышает точность отсчета по ней.
Штангенциркуль (рис. 5.2) состоит из штанги 1, на которую нанесена основная шкала с ценой деления 1 мм, рамки 2 со шкалой нониуса, который перемещается по штанге. На штанге и рамке есть губки для внешних 3 и 4 и внутренних 5 и 6 измерений. Подвижная рамка может закрепляться на штанге стопорным винтом 7. Для измерения глубин штангенциркуль ШЦ-1 оснащен линейкой 8, которая прочно соединяется с подвижной рамкой.
Пространственное разметки — это самое сложное из всех видов разметки. Особенность его заключается в том, что размечаются поверхности заготовки, размещенные в разных плоскостях и под разными углами друг к другу. В специальный разметочного инструмента относятся: чертилки, кернеры, разметочные циркули, рейсмусы.Кроме этих инструментов, используют молотки, разметочные плиты и различные вспомогательные устройства: подкладки, домкраты и т.
Пространственное разметки детали целесообразно выполнять в следующей последовательности: на основе рейсмуса в необходимом положении с помощью гайки закрепляется стойка; наклон стойки под небольшим углом обеспечивается регулировочным винтом; чертилка устанавливается на стойку и закрепляется в нужном положении гайкой. Рейсмус и деталь размещают на разметочной плите и устанавливают стойку и чертилка в необходимое положение. Перемещая рейсмус вокруг детали, чертилка наносят риски на детали на равном расстоянии от поверхности разметочной плиты (рис. 5.3).
Такую разметку выполняют от какой-либо исходной поверхности или разметочной риски, взятой за основу. Большое значение имеет правильный выбор баз, который зависит от: конструктивных особенностей и технологии изготовления детали и определяет качество разметки. Базу выбирают, руководствуясь следующими правилами: если заготовка имеет хотя бы одну обработанную поверхность, считается базовой; если внешние и внутренние поверхности не обработаны, то за основу принимают внешнюю поверхность. Во время обработки сортового проката и других заготовок из металла, имеют относительно большую толщину, часто возникает необходимость в их разрезании на части, прорезании пазов, обрезке заготовок по контуру и др. Указанные операции выполняют с помощью слесарного ножовки (рис. 5.4). Она состоит из рамки (1), в которой с помощью натяжных головок (3) установлено с помощью штифтов ножовочное полотно (2) и натянутое натяжным винтом (5). Для содержания и перемещения ножовки в рамки прикреплена рукоятку (4). Ножовочные рамки изготавливают двух типов: сплошные (для ножовочного полотна одной постоянной длины) и раздвижные (можно крепить ножовочные полотна различной длины).
Ножовочное полотно — это тонкая и узкая стальная пластина с зубцами на одном или обоих ребрах. Его изготавливают из инструментальной или быстрорежущей стали. Длина наиболее распространенных ножовочных полотен составляет 250 … 300 мм. Каждый зуб полотна имеет форму клина (резца). Для предотвращения заклинивания полотна в пропиле и для облегчения работы выполняют разводку зубов «по зубу» (рис. 5.5 а) или «по полотну» (рис. 5.5 б).
Работая ножовкой, заготовку прочно крепят в тисках таким образом, чтобы место разреза было как можно ближе к губкам, что исключает вибрацию заготовок во время резки. На месте разреза треугольным напильником делают черту. Принимают необходимую рабочую позу (рис. 5.6). Рукоятку охватывают пальцами правой руки: конец рукоятки при этом должен упираться в середину ладони, а большой палец лежать на рукоятке сверху вдоль нее. Левой рукой берут рамку таким образом, чтобы большой палец находился внутри рамки, а другие охватывали натяжной винт. Резки начинают с плоскости (с некоторым наклоном ножовки), а не из ребра, поскольку в последнем случае зубья полотна могут викришитися. Перемещая ножовку от себя (рабочий ход), делают упор, а при обратном движении ножовку несколько поднимают, чтобы не затупить полотно.
Тонкие листы и медные трубки во время резки зажимают между двумя деревянными брусками и разрезают вместе с ними, при этом трубка не мнется, а письмо не вибрирует.
Рубки проводят в тех случаях, когда по условиям производства станочной обработки выполнять трудно или нерационально, а высокая точность обработки не требуется. Рубки применяют для удаления (рубки) с заготовки больших неровностей, снятия твердой корки, окалины, заусенцев, острых углов кромок на литых и штампованных деталях, для вырубки шпоночных пазов, смазочных канавок, для обработки трещин в деталях от сварки (обработка кромок), вырубка отверстий в листовом материале и тому подобное. Заготовку перед рубкой закрепляют в тисках. Большие заготовки рубят на плите или наковальне, а очень большие — там, где они находятся.
Зубило — металлорежущий инструмент в форме клина для снятия стружки, рубки металла, вырубка канавок. Его изготавливают из инструментальной стали. В зубиле различают рабочую часть с лезвием, стержень и головку (боек).
Для рубки конструкционной стали лезвие зубила обостряют под углом 60 °, для чугуна и бронзы — 80 °, для меди и алюминия 30 ° — 45 °. Угол заострения зубила можно контролировать с помощью шаблона.
Во время рубки металла в тисках заготовку прочно зажимают так, чтобы риска разметки была на уровне верхней плоскости губок тисков. Становятся вполоборота к тисков, а зубило держат в левой руке, хорошо зажав его пальцами. Зубило следует все время держать под углом 30 ° — 35 ° к горизонтальной плоскости (если угол больше, то лезвие зубила портить губки тисков, а меньше — обработка будет некачественной) и под углом 45 ° к продольной оси губок тисков.
В процессе работы удары по голове зубила молотком следует наносить сильно и точно, а смотреть — не в головку, а на линию разметки и лезвие зубила. Если надо рубить листовой металл толщиной 2 мм и более, то лучше его сначала просверлить, а затем перерубать перемычки между отверстиями, зажав его в тисках или положив на наковальню. Опылять широкие плоские поверхности сложнее. Чтобы получить правильно опиленными прямолинейную поверхность, основное внимание надо сосредоточить на обеспечении прямолинейности движения напильника. Опилки выполняют перекрестным штрихом (с угла на угол) под углом 35 … 40 ° к боковым сторонам тисков. Во время опилки по диагонали не следует выводить напильник на углы заготовки, так как при этом уменьшается площадь опоры напильника и снимается большой слой металла — образуется так называемый завал края обрабатываемой поверхности. Правильность плоской поверхности проверяют лекальной линейкой на просвет, накладывая ее вдоль, поперек и по диагонали обработанной поверхности. Проверочная линейка по длине имеет перекрывать поверхность, проверяется. При опыливании параллельных плоских поверхностей их параллельность проверяют, измеряя расстояния между поверхностями в нескольких местах — они должны быть везде одинаковыми.
При обработке плоскостей, расположенных под углом 90 °, сначала опыляют поверхность, взятую базовой, добиваясь ее плоскостности, затем — поверхность, перпендикулярную к базовой. Внешние углы обрабатывают плоским напильником. Контроль осуществляют внутренним углом уголка. Уголок прикладывают к базовой плоскости и, прижимая к ней, перемещают к столкновению с проверочной поверхностью. Отсутствие просвета свидетельствует о том, что поверхности перпендикулярны. Если световая щель сужается или расширяется, то угол между поверхностями больше или меньше 90 °.
Внутренние углы обрабатывают так. Размечают заготовку, используя внешние поверхности как базы. Эти поверхности будут базами и при контроле. Затем ножовкой вырезают лишний металл, оставляя припуск на опилки около 0,5 мм. Если стороны внутреннего угла должны сходиться без закругления, то в нем просверливают отверстие диаметром 2 … 3 мм или делают неглубокий пропил под углом 45 ° (обработать внутренний угол без закругления внутри практически невозможно). Опиливая стороны угла, прежде всего добиваются их плоскостности, а затем — перпендикулярности. Поверхности внутреннего угла опыляют так, чтобы ко второй поверхности были возвращены ребро напильника, на котором нет насечки. Правильность внутреннего угла контролируют также уголком. При обработке криволинейных поверхностей, кроме обычных приемов опилки, применяют специальные. Выпуклые криволинейные поверхности можно обрабатывать, используя прием раскачивания напильника (рис. 5.7 а): в начале перемещения напильника его носок касается заготовки, а ручка опущена; по мере продвижения напильника носок опускается, а ручка поднимается; во время обратного хода движение напильника противоположный. Вогнутых криволинейные поверхности в зависимости от радиуса кривизны обрабатывают круглыми или полукруглыми напильниками. Напильник делает сложное движение вперед и в сторону с поворотом вокруг своей оси (рис. 5.7 б). При изготовлении партии деталей целесообразно сделать специальный копир, подобный мета-рамки, лицевая часть которого имеет форму криволинейной поверхности. В этом случае копир с закрепленной в нем заготовкой зажимают в тисках и опыляют до тех пор, пока напильник не коснется закаленной поверхности копира.
Распиловка — разновидность опилки — обработка отверстий различной формы и размеров, которые называются проемами. Для распыления берут напильники различных типов и размеров в зависимости от характера проймы. Проймы с плоскими поверхностями и пазы обрабатывают плоскими напильниками, проймы малых размеров — квадратными, углы в проемах — трёхгранными, ромбическими, ножовочными т.д., проймы криволинейной формы — круглыми и полукруглыми. Распиловка выполняют в тисках; в больших деталях проймы обрабатывают на месте установки этих деталей.
Подготовка к распылению начинается с разметки проймы. Затем вырезают лишний металл с ее внутренней полости. При больших размерах проймы и небольшой толщине заготовки металл вырезают ножовкой. Для этого сверлят по углам проймы отверстия, заводят в один из них ножовочное полотно, составляют ножовку и, отступая от разметочной линии на величину припуска на распиловку, вырезают внутреннюю полость. Проем средних размеров просверливают по контуру сверлом диаметром 3 … 5 мм вблизи разметочных линий, затем крейцмейселем или зубилом прорубают перемычки. Для подготовки к распылению небольших проемов достаточно просверлить одно отверстие диаметром на 0,3 … 0,5 мм меньше диаметра круга, вписанного в проем. Отверстия можно сверлить под разными углами в листовом металле, уголок, труба. Они могут быть сквозные, глухие и неполные, отличаться диаметром и классом точности. Рассмотрим приемы получения таких отверстий.
Листового металла по разметке. За разметкой (осевыми линями и накерненою лункой), размещают заготовку так, чтобы вершина сверла совпадала с центром накерненои лунки. После этого просверливают небольшое пробную углубление. Если углубление НЕ БУДЕТ концентрической окружности размеченного отверстия, то от центра лунки в ту сторону, в который необходимо перенести центр отверстия, крейцмейселем прорубают 2 — 3 канавки. Затем снова насвердлюють отверстие и, убедившись в его правильности, завершают сверления.
Сверления глухих отверстий на заданную глубину. Выполняют по втулочно упором на сверле или измерительной линейкой, закрепленной на станке. Для измерения сверло подводят к детали и насвердлюють отверстие (глубину конуса сверла), после чего отмечают по стрелке на линейке исходное положение сверла.

Оцените статью
Добавить комментарий