Способы обработки металла кислотой

Сверлильный и резьбонарезной инструмент столяра

Для сверления отверстий в древесине применяют:

• напарье и центровую перку – перьевое или ленточное сверло с деревянной ручкой. В центре режущей кромки перки имеется винтовая резьба;
• буравчик  –  небольшое сверло с конической режущей частью и резьбой;
• раздвижное сверло для сверления неглубоких отверстий большого диаметра, возле режущей части которого имеется выдвижная штанга с резцом на конце;
• коловорот —  инструмент с патроном для зажима сверл, имеющий коленчатую конструкцию;
• ручную или электрическую дрель;
• сверлильный станок.

Сверла для древесины имеют шип или винтовую резьбу в центре режущей кромки для облегчения процесса сверления и выступы по краям режущей кромки для повышения гладкости стенок отверстия.

Пазы различной формы проделывают стамесками и долотами. Долото отличается от стамески наличием металлического кольца на конце ручки. Стамеска имеет более тонкое лезвие, применяется для выборки небольших пазов, снятия фасок. Долото служит для выдалбливания отверстий.

Для нарезания резьбы используют специальные плашки (вентильни), фрезы, метчики, токарные станки с соответствующей оснасткой. Резьбу по дереву нарезают с большим шагом, она имеет круглый или трапециевидный профиль.

Виды обработки

Все виды обработки металла давлением поделили на технологические группы. Сейчас себя зарекомендовали пять технологий:

Прокатка, волочение и прессование производят детали одинакового диаметра. Ковка и штамповка среди видов обработки металлов давлением используются для изготовления деталей определенного вида. Правда, в дальнейшем изделия нужно дорабатывать механически.

Прокатка

При прокатке используют вращающиеся валики. Металл, прокатываясь между валиками, уменьшает диаметр поперечного сечения, превращаясь в требуемую форму. Для этого нужно специальное оборудование — прокатный стан.

Есть три способа обработки:

• Продольная прокатка. Изделие прокатывается сквозь валики, а диаметр последовательно убавляется.
• Поперечная. Здесь не используется поступательное движение. Используется для изготовления шаров, цилиндров и втулок.
• Поперечно-винтовая прокатка требуется для производства полых деталей.

Именно прокатка занимает самую большую нишу в нынешней металлообработке — 80%.

Листовой и профильный прокат разделяются по исходным материалам. Листовым прокатом получают катаные листы до двух метров шириной, и длиной до девяти. Профильным прокатом обрабатывают изделия с круглым сечением.

Ковка

Технология ковки известна ещё из древних времён. Считается самым простым способом обработки металлических изделий. Для неё потребуются плоские бойки с гидравлическим прессом. Самый простой вариант ковки — горячий. Изделие разогревают до необходимой температуры. В зависимости от обрабатываемого металла меняется нужная температура.

После нагрева изделие помещается между плоскими бойками, чаще всего являющиеся двумя плитами. Нижняя неподвижна, а верхняя как раз может перемещаться. При использовании молота деталь кладут вниз, а верхним бойком наносятся удары.

С гидравлическим прессом процесс намного проще — деталь просто сжимают с двух сторон. А чтобы убрать возможные неровности, деталь кладётся на ребро, а затем процедура повторяется.

Прессование

Методом прессования, по сути, выдавливают деталь нужной формы из начальной фигуры. Сырьё помещают в закрытую форму и выдавливают нужное изделие через матрицу. Нужный инструмент для выдавливания называется пуансон.

Прессование применяют для работы с хрупкими металлами.

Горячее производство требуется металлам с высокой сопротивляемостью температурам. Олово, медь и алюминий без примесей подвергаются холодному варианту изготовления.

Волочение

Обработка металла таким способом применяется в производстве проволоки. Через фильеру проволакивают заготовку, уменьшая её диаметр в сечении.

При необходимости используют горячий метод, но обязательного требования к этому нет. Для плавного утончения детали, заготовка проволакивается не один раз.

Этот способ обработки металла нужен, чтобы работать с прокатными материалами. Волок изготовлен из инструментальной стали, твёрдых сплавов или алмаза.

Сначала прут с одной стороны заостряют, затем проволакивают через фильеру с помощью клещей. Помимо проволоки производят трубы с тонкими стенками и иные полые профили.

Штамповка

ОМД штамповка деформирует заготовку в полости штампов. Эта полость полностью повторяет форму нужной детали, что повышает точность обработки. Чаще всего в качестве исходного сырья применяют продукты металлопроката, порезанные на части нужных размеров.

Существует два варианта штамповки: листовая и объёмная.

Объёмная штамповка требует использования пресса, молотов или определённых машин.

Штамп для листовой ОМД обработки включает в себя пуансон и матрицу, которые установлены в прессе. При холодной обработке итоговые изделия обладают минимумом шероховатостей и более прочные.

С помощью горячей штамповки металл под действием высокой температуры изменяется, подстраиваясь под штамп.

Обработка металлов давлением нашла больше распространения из-за сокращения необходимых ресурсов и времени. Самый простой вариант обработки — ковка, а максимально производительные — прокатка.

Электрическая обработка

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

Об особенностях использования резцов

Чаще всего в обычном токарном станке применяются в качестве особого режущего инструмента специальные резцы, имеющие типовые конструкции установленного типа. Обычно они бывают сборного вида, оснащены многогранными специальными пластинами из твердых металлов, различных сверхтвердых материалов (СМП).

К таким резцам предъявляются определенные требования:

• использование по максимуму пластин, которые механическим способом закрепляются на их корпусе для обеспечения постоянных, геометрических, конструктивных свойств;
• применение пластин наиболее оптимальных форм, которые обеспечат универсальную работу инструментов;
• возможность предусмотреть все действия этих приспособлений в прямом или перевернутом положении;
• допустить возможность работы резца левого исполнения;
• гарантирование высокой надежности резцовых вставок;
• правильное формирование стружек для отведения их по специальным бороздкам, сделанным на передних сторонах используемых пластин.

Особенности обработки металлов

В сущности обработка металлозаготовок с помощью металлорежущих станков сводится к удалению с поверхности, которая обрабатывается, «лишнего» металла (он называется стружкой), что приводит к приобретению заготовкой заданных параметров.

Для снятия стружки предназначены разнообразные инструменты, а именно:

• резцы,
• фрезы,
• сверла,
• зенкеры,
• развертки,
• метчики,
• протяжки,
• шлифовальные круги,
• наждачные шкурки,
• пасты и прочие.

Металлоинструменты из этого перечня, широко представленного на выставочных экспозициях, должны изготавливаться из таких материалов, как легированная, или быстрорежущая, или инструментальная сталь, твердые и минералокерамические сплавы, а также иметь должным образом сформированную кромку резания.

При этом операции по снятию стружки как этими, металлическими, так и прочими, абразивными, инструментами технологически не отличаются, ибо режущую часть любого такого инструмента можно представить в виде клина. Приложенное к этой режущей части усилие заставляет ее проникать в поверхность детали и осуществлять во время работы сдвигание или скол стружки.

В отличие от процесса снятия стружки большего внимания заслуживают процессы резки, так как они сопровождаются сильным трением между поверхностями инструментов и заготовок и, связанным с этим, большим выделением тепла.

Такое тепло, в свою очередь, сильно нагревает обработочный инструмент и делает его менее твердым. Поэтому режущие инструменты должны выполняться из таких материалов, которые после закаливания приобретают высокую твердость и более того – не теряют эту твердость и режущие свойства от значительного нагревания в процессе работы.

Современные виды инструментов для металлообработки демонстрируются на выставке «Металлообработка».

Лазерная обработка металловЛазерно-гравировальные станкиЛазерные станки по металлу

Классификации сталей

Чтобы разобраться во всем многообразии марок, металлурги применяют несколько классификаций:

Стали классифицируют:

• по химическому составу;
• по структуре;
• по назначению;
• по качеству;
• по степени раскисления.

Существуют и другие классификации, но их применение ограничивается научными и узкоспециальными областями применения.

Классификация по химическому составу

По химическому составу классификацию проводя, подразделяя на: углеродистые и легированные стали, которые, в свою очередь, подразделяются на:

углеродистые	Содержание углерода, %
< 0,2	низкоуглеродистые
0,2–0,45	среднеуглеродистые
>0,45	высокоуглеродистые
легированные	Содержание присадок,%
<2.5	низколегированные
2,5-10	среднелегированные
>10	высоколегированные

Содержание углерода не влияет на степень легирования, Если доля Mn превышает 1%, а Si- 0,9%, они также признаются легирующими добавками

Классификация по структуре

Структура стали, кроме ее химического состава, зависит от многих факторов, влиявших на нее на этапах отливки и термической обработки. Классификация по структуре после процедуры отжига, во время которого заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи, следующая:

• доэвтектоидные – с избыточными ферритовыми включениями;
• эвтектоидные – ферриты замещаются перлитами;
• заэвтектоидные – с включениями вторичных карбидов;
• ледебуритные – с включениями первичных карбидов;
• аустенитные;
• ферритные.

После проведения процедуры нормализации, заключающейся в нагревании до температуры пластичности и остывании на открытом воздухе, классификация различает такие группы, как:

• перлитные;
• аустенитные;
• ферритные.

Микроструктура перлита

Классификация по степени раскисления

Процесс раскисления приводит к снижению содержания кислорода в расплаве. Классификация предусматривает такие классы, как:

• спокойные (сп);
• полуспокойные (пс);
• кипящие (кп).

Основными раскислительными добавками служат Mn, Al, Si.

Классификация сталей по степени раскисления

Технология изготовления инструментов для обработки металла

Качественный инструмент для обработки металла должен соответствовать самым высоким критериям, поскольку при его помощи проводятся работы с прочными и достаточно крепкими материалами.

Именно по этой причине все изделия данного типа изготавливаются из сверхпрочных сплавов или металлов по особой технологии, которая может включать в себя:

• Горячую штамповку стальной заготовки;
• Ковку под прессом;
• Закаливание;
• Обжигание;
• Шлифование;
• Упрочнение рабочей поверхности индукционным закаливанием;
• Металлизацию.

Все эти этапы очень важны для изготовления инструмента, который будет долгое время служить своему владельцу.

Также производители ответственно подходят к выбору материалов, из которых будут изготавливаться изделия. Главный критерий – это высокая прочность и отменные режущие способности, поскольку большинство приспособлений используются для изменения формы и размера металлических заготовок.

Правильное выполнение всех процессов и следование технологии помогает создавать стойкий и эффективный инструмент для обработки металла, который широко применяется в домашних условиях или в небольших мастерских.

Основные виды инструмента для обработки металла:

• Крейцмесель (используется для изготовления узких канавок в металлах, и их прорубания);
• Труборез (специальное приспособление, при помощи которого режут трубы);
• Сверлильная стойка (миниатюрный сверлильный станок, в котором устанавливается дрель и зажимается заготовка);
• Плашка (инструмент, при помощи которого выполняется нарезание наружной резьбы);
• Плашкодержатель (приспособление для фиксации плашек);
• Угломер (измерительный прибор, при помощи которого определяют угол градуса, является разновидностью транспортира, но дополнительно снабжен стрелкой-указателем, которая поворачивается);
• Паяльник (предназначен для спаивания металлических деталей);
• Дрель (инструмент, который используется для сверления отверстий, может быть ручной или электрической);
• Ручная ножовка по металлу (приспособление для резки листового металла, профиля или труб);
• Ножницы по металлу (специальные ножницы, которыми можно резать тонкие и мягкие листы металла);
• Плоскогубцы, пассатижи, тиски (применяются для фиксирования деталей в определенном положении).

Как можно обрабатывать металл резанием?

Обработку резанием можно осуществить несколькими методами. Они ориентированы на разные по форме изделия и имеют разные цели. Основные способы обработки металлов резанием:

• Точение. Выполняется с помощью станка, на котором установлен резец (например, токарный). Процесс работы выглядит так: обрабатываемое изделие совершает вращательное движение вокруг своей оси, а в это время резцом снимается нужный слой металла. Точение применяют для цилиндрических, конических и торцевых поверхностей (и наружных, и внутренних).
• Сверление. Выполняется на станках с установленным сверлом. Легко догадаться, что сверление предназначено для того, чтобы проделывать в деталях отверстия. Деталь прочно зажимается в тисках, и в ней просверливается отверстие нужного диаметра, при этом диаметр определяется размером сверла. Между тем сверла различаются не только размером, но и формой: есть сверла спиральные, перовые, центровочные и другие, каждое для своих целей.
• Фрезерование. Требует специального оборудования, на котором установлена фреза – инструмент с резцами. Фреза совершает вращательное движение, а заготовка, закрепленная на столе, движется продольно. Фрезеровка может быть горизонтальной, вертикальной и диагональной, в зависимости от того, как будут закреплены заготовка и фреза. Существуют и компактные ручные электрические фрезеры, которые при необходимости могут использоваться где угодно, не привязывая мастера к станку. Правда, и возможностей у них гораздо меньше.
• Строгание. Для него необходим строгальный станок (их существует несколько видов: строгально-долбежный, поперечно-строгальный, продольно-строгальный и т. д.). Обрабатывают на них преимущественно рамы, штанги, станины и т. п. Резцы могут использоваться прямые и изогнутые. Прямые наиболее просты в применении, но не позволяют добиться высокой точности. Изогнутые резцы высокоточны, и поэтому являются предпочтительными, и распространены больше.
• Долбление. Необходим долбежный станок. Резец совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, а перпендикулярно ему двигается заготовка. Применяется по большей части для плоских поверхностей с небольшой высотой. С помощью долбления, например, можно получить зубчатые колеса достаточно неплохих степеней точности.
• Шлифование. Для него необходим станок со шлифовальным кругом. Шлифовальный круг крутится, а заготовка получает круговую, продольную или поперечную подачу. Шлифование позволяет получить деталь потрясающей точности, следует лишь учитывать в работе ряд особенностей процесса, таких как нагревание детали во время обработки, устойчивость станка (отсутствие сильных вибраций), глубина резания и т. д.

Тиски

Для удержания обрабатываемого изделия служат тиски — стуловые, параллельные и ручные. Стуловые тиски (рисунок а) изготовляются из мягкой стали, а губки наваривают инструментальной сталью. Между губками вставляют пружину, которая отводит подвижную губку при отвертывании винта.

Подвижная губка укреплена нижней частью на шарнире так, что ее верхняя часть при раздвигании тисков описывает окружность. Поэтому к зажимаемому изделию губки прижимаются не всей поверхностью, а только краями, вследствие чего стуловые тиски для выполнения точных работ непригодны. Они служат для выполнения тяжелых ударных работ (рубка, клепка, гнутье).

Параллельные тиски (рисунок б) отливают из чугуна, а к губкам привинчивают стальные закаленные пластинки, имеющие на поверхности мелкую насечку. При зажиме предмета с чисто обработанными поверхностями на губки устанавливают накладки из листовой меди. Независимо от величины раствора губок они всегда сохраняют параллельность и всей поверхностью прилегают к зажимаемому изделию. В связи с тем, что тиски изготовлены из чугуна, производить ударные работы (рубку, клепку) на них не рекомендуется.

Уход за тисками состоит в очистке их от стружек и грязи и в регулярной смазке винта. Ручные тиски (рисунок в) служат для закрепления мелких изделий при опиловке их или сверлении.

Зависимость производительности режущего инструмента от методов закрепления пластинок

В приспособлениях сборного типа производительность, равно как и надежность, выносливость, долговечность их эксплуатации, зависит от способов закрепления многогранных пластин. Эти крепежи должны обеспечить:

• надежность (без возможных микроскопических смещений во время движения, производимого режущими инструментами);
• плотность контакта поверхностей между опорными пластинами и пазами;
• точное позиционирование и возможность взаимной замены рабочих кромок;
• поддержку геометрической стабильности;
• раздробление и надежное отведение стружек;
• наименьшее время, допущенное на смену лезвий.

Оборудование для обработки давлением

Кузнечная обработка может производиться вручную с помощью молота и наковальни. Механический способ заключается в использовании пресса, опускаемого на нагретую поверхность металла.

Оба приспособления являются механическими. Но молотом наносятся удары, за счет которых обрабатываемая поверхность обретает нужную форму, а пресс оказывает давление.

Молот может быть следующих типов:

• паровым;
• паровоздушным;
• падающим;
• пружинным.

Молот

Также существует несколько типов прессового устройства:

Схема пресса

• гидравлический;
• парогидравлический;
• винтовой;
• фрикционный;
• эксцентриковый;
• кривошипный;
• пружинный.

Прежде чем приступать к обработке давлением, поверхность металла нагревается. Однако в последние годы вместо горячего воздействия чаще используется холодное, называемое штамповкой. Штамповка подходит для работы с любыми типами металлов. Она позволяет придать изделию нужную форму, не оказывая влияния на физические характеристики материала.

К наиболее популярным видам штамповки относятся:

• гибка;
• вытягивание;
• обжатие;
• формование;
• выпучивание;
• разбортовывание.

Штамповка метала

Гибка применяется для изменения осевой формы металлического элемента и производится с помощью тисков, устанавливаемых на гибочные штампы и прессы. Вытягивание производится на давильном станке и применяется для создания сложных изделий. Путем обжатия уменьшается поперечное сечение детали, имеющей полость. Формование применяется для создания элементов пространственных форм. Для выполнения этих работ используются специальные формовочные штампы.

Какой инструмент более целесообразно использовать в быту и на производствах

Поскольку инструменты для обработки металла могут быть механическими и автоматическими, стоит очень ответственно подходить к их выбору.

В домашних условиях и в условиях небольших частных мастерских целесообразно использовать простые установки, которые не отличаются высокой производительностью, но и не стоят довольно дорого. Такой выбор будет наиболее оптимальным, поскольку он позволит выполнять все процессы в небольших объемах, и не вкладывать при этом изначально крупные суммы в покупку оборудования.

Серийные и массовые производства должны быть оснащены специальными высокопроизводительными агрегатами, которые могут создавать самые точные и сложные детали.

Идеальным вариантом для заводов станут станки, которыми можно управлять при помощи программного обеспечения, такие машины отличаются высокой скоростью выполнения всех задач, функциональностью, отменной производительностью и точностью.

С установками данного типа практически исключается получение бракованной продукции и минимизируется использование человеческого труда. Агрегаты могут работать как самостоятельно, так и в автоматизированной линии, что особенно удобно для масштабных предприятий.

Напильники

Напильники изготовляют из высокоуглеродистой стали с содержанием углерода 1,2—1,3% и подвергают закалке без отпуска. Насечка напильника бывает одинарная и двойная (перекрестная).

В зависимости от расстояния между зубьями различают напильники:

• драчевые (грубые, имеющие до 12 зубьев на 1 см длины)
• личные (до 28 зубьев на 1 см)
• бархатные (до 80 зубьев на 1 см).

По форме — поперечного сечения напильники бывают плоские, полукруглые, круглые, трехгранные и квадратные. Длина напильников самая разнообразная и колеблется от 50 до 600 мм. Для опиливания мягких материалов (свинец, баббит, древесина, пластмасса, феродо) служат рашпили, насечка которых состоит из отдельных выступов и углублений, образующих крупные и редкие зубья (до 4 зубьев на 1 см). Надфилями называются круглые или плоские напильники небольших размеров с бархатной насечкой.

Ими пользуются при выполнении точных работ.

Необходимо соблюдать следующие правила по уходу за напильниками:

1. предохранять насечку от попадания на нее воды и масла;
2. не допускать чистки насечки чертилкой или другим стальным инструментом, так как от этого насечка затупляется;
3. чистить замасленную насечку куском древесного угля;
4. очищать насечку от загрязнения и опилок специальной металлической щеткой (проводя ею вдоль насечки).

Какое предназначение у инструмента для металлообработки

Шлифовальный инструмент для металлообработки представляет собой абразивные зёрна, связанные специальными связующими материалами. Форма зёрен отличается наличием острых кромок разных размеров, которые при касании металла способны снимать с него слои определённой толщины.

К шлифовальным инструментам относятся: бруски, наждачная бумага, ткани со специальными покрытиями, круги.

Для резки могут применяться резцы, фрезы, свёрла, метчики, протяжки. Они подбираются таким образом, чтобы их твёрдость была выше, чем у обрабатываемых материалов.

Резание металла толщиной 4–7 мм выполняется ножницами по металлу или лобзиком, либо ножовкой. Слой от 5 мм удобно резать болгаркой.

В слесарных или кузнечных работах могут использоваться ручники, молотки, кувалды, фасонные молотки. Ручники применяются для определения силы удара и указания точного места для обработки. Кувалды используются для холодной деформации заготовок.

Художественную обработку металлов можно выполнять фасонным молотком. Он позволяет выбивать рельефные поверхности за счёт наличия выгнутого или широкого плоского и закруглённого бойков.

Для чеканки применяют следующее оборудование:

• трещётки, крюки для намётки рельефных заготовок;
• бобошники, канфарники, лощатники для создания необходимого рельефа;
• сечки для чеканки линий, полукруглых или изогнутых линий;
• фигурные чеканы (трубочка, сапожок, утюжок, канфарник, пурошник, лощатник), используемые для создания серии одинаковых мелких детализированных узоров.

Слесарная мастерская с инструментом