ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТОВАРОВ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА

Качество металлотоваров, т. е. совокупность их потребитель­ских свойств, во многом зависит от свойств металлов и сплавов, применяемых при изготовлении изделий, а также от качества технологических процессов, их полноты и последовательности проведения.

Технологический цикл, т. е. совокупность и последователь­ность технологических процессов и операций, при изготовлении металл отоваров может предусматривать:

1) получение черновых изделий или деталей (заготовок);

2) обработку заготовок (механическую, термическую, физико-
химическую, химико-термическую);

3) сборку изделий;

4) нанесение защитно-декоративных покрытий;

5) заключительную отделку;

6) контроль качества готовых изделий.

Какие именно технологические операции будут произведены, зависит от вида изделия, а также общих и специфических требова­ний, предъявляемых к нему. Так, производство чугунной сковороды без ручек, будет включать в себя литье заготовки и обработку ее поверхности; а при производстве складного ножа будут задейство­ваны все группы технологических процессов и операций.

Черновые заготовки получают чаще всего либо литьем, либо ме­тодами пластической деформации. Существуют сплавы, обработка ко­торых возможна только методом литья, например чугун, силумин.

Метод литья является самым распространенным способом изготовления металлических деталей и изделий. Его сущность заключается в том, что расплавленный металл, залитый в форму, застывает в ней и приобретает заданные очертания и размеры. Заготовки, полученные методом литья, называют отливками.

В настоящее время отливки получают литьем в песчано-гли-нистые (земляные) формы и специальным литьем.

Литье в песчано-глинистые формы является наиболее тради­ционным, до настоящего времени это основной метод при произ­водстве отливок (около 80% всего литья) для бытовых металлоиз­делий. Литьем в песчано-глинистые формы получают изделия из чугуна, стали, латуни, бронзы, литейных сплавов алюминия. Это наиболее дешевый способ изготовления деталей сложной конфи­гурации, масса которых может быть от нескольких граммов до нескольких сотен тонн.

Однако метод имеет недостатки: низкую чистоту поверхности заготовок (не более 6), размерную неточность и большие припуски

на механическую обработку, невозможность получения тонкос­тенных отливок, тяжелые условия труда рабочих (грязь и пыль в горячих цехах). Специальные способы литья не имеют многих из этих недостатков.

К специальным способам литья относятся:

- литье в металлические формы (кокильное литье);

- литье в оболочковые (скорлупчатые) формы;

- центробежное литье;

- литье под давлением;

- литье по выплавляемым моделям.

Они позволяют получать полуфабрикаты и изделия с точными размерами и высокой чистотой поверхности. Применяются, как правило, для цветных металлов и сплавов.

При операциях литья могут возникать следующие виды дефек­тов, снижающих уровень качества изделий.

Раковины - это открытые (наружные) или закрытые (внутрен­ние) полости в отливке. Внутренние полости могут быть заполнены газом или формовочной смесью. Горячие трещины возникают при неправильной заливке металла в форму, при заливке перегретого или остывшего металла, при разрушении формы и т. д. Раковины значи­тельно ухудшают внешний вид изделий и снижают прочность.

Трещины - сквозные или несквозные разрывы отливки. Мо­гут возникать в горячем и в холодном состоянии, соответственно могут быть горячие и холодные. У горячих трещин поверхность покрыта слоем окалины. Возникает при сильной усадке сплава, повышенной красноломкости и хладноломкости металла, при преждевременном извлечении отливок из формы, при небрежной обрубке литника. Они значительно снижают прочностные свойства и в изделиях не допускаются.

Недолив - отсутствие части отливки. Возникает из-за неполно­го заполнения формы расплавленным металлом, например из-за 3 скопления в литейной форме газов или из-за недостатка металла: в ковше при заливке.

Спаи - сквозные или поверхностные углубления и щели с за- кругленными краями. Возникают при заливке остывшего металла, . когда его отдельные струи уже не могут слиться.

Коробление - искажение формы и размеров отливки под влия­нием внутренних напряжений, вызванных неравномерным охлаж­дением отдельных областей. Может возникать при неодинаковой влажности верхней и нижней частей формы, при сильной разно-стенности отливки.

Несоответствие размеров - несоответствие размера отливки чертежу. Возникает при неправильном изготовлении модели или же из-за износа формы.

Отбел - образование в поверхностном слое или по всему объему чугунной отливки цементита. Чаще всего возникает из-за неправильно выбранной скорости охлаждения отливки. Сильно затрудняет обработку отливок, делая их хрупкими.

металлическим деталям можно придать требуемую форму и размер, используя способности металла к пластической дефор­мации под воздействием внешних сил. При этом изменяются струк­тура материала и, соответственно, его свойства.

Металл может обрабатываться давлением в горячем и в хо­лодном состоянии.

Горячая обработка улучшает структуру материала: за счет пе­рекристаллизации образуется мелкозернистая структура, заварива­ются усадочные пустоты и рыхлоты, иногда имеющиеся в слитках, что повышает механические свойства материала.

При холодной обработке - зерна металла вытягиваются в на­правлении прокатки, металл приобретает характерную структуру типа волокнистой и анизотропность. Увеличивается твердость, но уменьшаются деформационные свойства.

Для бытовых металлотоваров применяют следующие способы обработки металлов давлением.

Прокатка - пропускание металлической заготовки между дву­мя системами валков прокатного стана, вращающихся в противопо­ложных направлениях. Прокат различают листовой и сортовой (или профильный), последний имеет в поперечном сечении сложную форму. Кроме того, прокатка может быть холодной и горячей.

Прокатку используют для получения листовой стали, исполь­зуемой в дальнейшем для корпусов холодильников, газовых плит, электродвигателей и других изделий (например, посуды); а также при получении профильных деталей: балок, швеллеров, толстой проволоки (толщина более 5 мм).

Ковка - получение изделий и заготовок сложных форм из сильно нагретого металла с помощью последовательных ударов кувалды или молота.

Штамповка - придание металлу определенной формы с по­мощью давления штампа. Различают объемную и листовую штам­повку.

Объемная штамповка осуществляется прессом (штампом), со­стоящим обычно из двух половинок. Металл помещают в нижнюю половину штампа и под давлением опускают верхнюю половину штампа. Объемная штамповка может быть горячей (т. е. подается сильно разогретый металл) и холодной. Горячая объемная штампов­ка применяется для изготовления деталей ножей, ножниц, приборов для окон и дверей, инструментов. Холодная объемная штамповка применяется для изготовления болтов, винтов, гаек, заклепок.

Листовая штамповка представляет собой формование деталей (преимущественно в холодном состоянии) из листового проката на прессах с помощью матрицы и пуансона. Листовая штампов­ка - один из самых высокопроизводительных методов обработки металлов давлением. Применяется для изготовления кузовных и облицовочных деталей автомобилей, тракторов, вагонов, мото­циклов, а также металлической посуды и столовых приборов.

Волочение - процесс протягивания заготовки через отверстие волоки. При волочении уменьшается поперечное сечение заготовки и увеличивается длина. Изделие приобретает точные размеры, глад­кую поверхность. Получают в основном прутки и проволоку.

Чеканка - получение на листовой заготовке выпукло-вогну­того рельефа за счет незначительного перемещения металла под штампом. Применяется в производстве монет, жетонов, медалей после операции штамповки.

Дефекты при обработке давлением могут возникать:

1) из-за неудовлетворительного качества металла: трещины, волосовины (неглубокие трещины, появляющиеся на прокате там, где на отливках были раковины), плены (застывшие и прокатанные брызги металла на поверхности отливок);

2) нарушения технологии обработки: пережог, несоответствие формы и размеров, забоины (при попадании внутрь штампа ме­таллических частиц), вмятины, заусенцы, царапины.

Дальнейшая обработка заготовок может производиться меха­ническими, физико-химическими, термическими и химико-тер­мическими способами.

Механическая обработка заготовок (или обработка резани­ем) - необходимый технологический процесс. Как бы ни было совершенно литье или обработка металлов давлением, в большин­стве случаев этими способами не удается получить полностью готовые к сборке детали, поэтому необходима обработка резанием. В процессе обработки резанием заготовка приобретает окончатель­ную форму, заданные размеры и требуемую чистоту поверхности. В общем виде обработка резанием заключается в снятии излишков металла (припуска) в виде стружки с заготовок, полученных лить­ем, прокаткой или ковкой.

Обработку резанием производят на металлорежущих станках или вручную. В последнем случае обработку называют слесарной.

Наиболее распространенными способами обработки металлов резанием являются точение, сверление, фрезерование, строгание, нарезание резьбы. Эти способы обработки различаются конструк­цией применяемого режущего инструмента и характером относи­тельных движений инструмента и обрабатываемой заготовки.

Общие дефекты обработки резанием возникают чаще всего при работе на изношенных или неправильно настроенных станках, при неправильном креплении или небрежной заточке инструмента, при ошибках в измерениях. Наиболее часто встречаемыми дефектами являются: неправильные размеры и форма деталей, шероховатость поверхности, заусенцы, царапины. Кроме того, при каждом виде обработки резанием могут возникнуть специфические дефекты. При точении может появиться бочкообразность, овальность или конусность; при сверлении - смещение или наклон отверстий; при фрезеровании -разнотолщинность или волнистость поверхности; при нарезании резьбы - помятые или сорванные нитки резьбы.

Физико-химические методы обработки металлов применя­ют при изготовлении изделий из материалов, которые трудно или невозможно обрабатывать механическим способом, например, сверхтвердые металлы и сплавы. Этими методами можно с боль­шой точностью и высокой эффективностью получать полости или отверстия очень малых размеров или сложных форм, изготовлять детали с узкими криволинейными пазами.

К физико-химическим методам обработки заготовок относят электроискровой, электроимпульсный, электроконтактный и анод-но-механический. Такая обработка основана на явлении местного разрушения металла под действием электричества. Наиболее распространенной является электроискровая обработка, которую используют при получении отверстий в твердых сплавах, при из­готовлении штампов, пресс-форм, волочильных досок, при извле­чении из заготовок сломанных сверл, метчиков и других работ.

Термической обработкой называют совокупность операций нагревания, выдержки и охлаждения металлов и сплавов с целью изменения их структуры и свойств.

Термическую обработку применяют преимущественно для углеродистых сталей и чугунов. Ее проведение позволяет полу­чить у стальных изделий не только улучшенные механические свойства, но и необходимые физико-химические характеристики таких параметров, как теплопроводность, электросопротивление, коррозионная стойкость и др.

Основными видами термической обработки, применяемыми в процессе производства металлотоваров, являются отжиг, нор­мализация, закалка и отпуск. Их проводят после механической обработки деталей и заготовок с целью восстановления и упоря­дочения внутренней структуры металла.

Отжигом называется операция, при которой изделие нагрева­ют до определенной температуры (около 600 °С), какое-то время выдерживают при заданной температуре и охлаждают с опреде­ленной скоростью (очень медленно). В результате отжига сталь приобретает устойчивую структуру, освобождается от внутренних напряжений, становится более пластичной.

Применяется для изготовления инструментов, строительных материалов, подшипников, проволоки.

Нормализацией называют вид термической обработки, при котором стальные заготовки нагревают сильнее, чем при отжиге (около 650 °С), определенное время выдерживают при этой темпе­ратуре и свободно охлаждают на воздухе. Нормализация снимает внутренние напряжения, улучшает обрабатываемость резанием, позволяет исправлять структуру сварного шва.

Нормализацию применяют при изготовлении посуды, инструмен­тов, деталей бытовых машин, автомобилей, мотоциклов, велосипедов и т. д. Она обязательно проводится перед операцией закалки.

Закалкой называется операция нагрева заготовки до темпера­тур порядка 800-950 °С, выдерживание в течение определенного времени и моментального (очень быстрого) охлаждения в специ­альных средах (вода, эмульсии и минеральные масла). Закалка способствует увеличению твердости, прочности и износостойкости поверхностного слоя изделий.

Отпуском называют операцию термической обработки, при которой стальные детали, прошедшие закалку, нагревают до тем­пературы около 650 °С и медленно охлаждают до комнатной тем­пературы (на воздухе или в минеральном масле). Отпуск умень­шает остаточные внутренние напряжения, повышает упругость и вязкость без снижения твердости.

Отпуск применяют для деталей, подвергающихся действию значительных нагрузок: оси автомобилей и мотоциклов, шатуны двигателей внутреннего сгорания, рессорные пружины и т. п.

К дефектам, возникающим при термической обработке, от­носят:

1) недостаточную твердость и мягкие пятна. Возникают при недостаточной температуре нагрева или малой скорости охлажде­ния при закалке. Устраняются повторной закалкой;

2) повышенную хрупкость. Возникает вследствие несоблюде­ния температурных режимов при закалке. Устраняется повторной закалкой;

3) коробление, деформации и трещины. Появляются при воз­никновении существенных внутренних напряжений при наруше­нии технологических режимов термической обработки. Дефекты данной группы недопустимы и переводят изделие в брак.

Химико-термическая обработка изделий применяется в тех случаях, когда поверхность изделия должна обладать высокой твердостью и износостойкостью при сохранении мягкой и плас­тичной сердцевины. В процессе химико-термической обработки поверхность изделия насыщается (при температурах 600-900 °С) одним или несколькими химическими элементами, которые диф­фундируют в изделие. В результате меняется состав, структура и свойства поверхностного слоя. Химико-термическая обработка используется, как правило, для стальных заготовок.

Основными ее видами являются цементация, азотирование, цианирование и диффузная металлизация.

Цементацией называют процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Она позволяет увеличить твердость, изно­соустойчивость и усталостную прочность поверхностного слоя изделия. Цементации подвергают зубчатые колеса, поршневые пальцы, оси, кольца и ролики подшипников.

Азотирование - это процесс насыщения поверхности стальных изделий азотом, что повышает твердость, износостойкость и кор­розионную устойчивость поверхностного слоя изделий. Азотиро­ванию подвергают цилиндры моторов и насосов, пресс-формы, штампы, клапаны двигателей внутреннего сгорания. Азотирование является довольно дорогостоящей операцией (длительность - око­ло 60 ч), поэтому его применение ограничено.

Цианированием называют процесс, при котором поверхность стали одновременно насыщается углеродом и азотом, что повыша­ет твердость, усталостную прочность и коррозионную стойкость поверхности изделия. Применяют для изготовления изделий из быстрорежущих инструментальных сталей, например сверл.

Диффузной металлизацией называют процесс насыщения поверхности стальных деталей алюминием, хромом, кремнием и другими элементами. При насыщении стали алюминием процесс называют алитированием, при этом поверхность деталей приоб­ретает повышенную окалиностойкость. При насыщении хромом -хромированием, поверхность приобретает повышенную твердость и коррозионную устойчивость. Насыщение кремнием называют силицированием, при этом поверхность металла приобретает кис­лотоупорность.

К дефектом, возникающим при химико-термической обработ­ке, относят: крупнозернистость покровного металла, мягкие пятна, отслаивание и растрескивание покровного слоя.

Поскольку многие изделия из металлов выполняются сбор­ными или же входят составными элементами в другие изделия (электротовары, электронные товары, автомобили, приборы и обо­рудование), при их изготовлении необходимо соблюдать определен­ную точность размеров. Кроме того, когда деталь входит в состав какого-то сложного изделия, с экономической точки зрения при ремонте целесообразнее заменять изношенные части, а не приоб­ретать новое изделие, поэтому к металлоизделиям предъявляются требования однотипности и взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемость зависит от соблюдения точности разме­ров, указанных на чертеже, т. е. номинальных размеров. Действи­тельные размеры, получаемые при изготовлении деталей, всегда несколько отличаются от номинальных. Разница между действи­тельными и номинальными размерами называется отклонением от номинала и определяет точность обработки. Согласно стан­дарту имеются следующие классы точности обработки: 1, 2, 2а, 3, За, 4, 5, 6, 7, 8, 9-й. Самым высоким классом точности является первый, самым низким - девятый. Чем выше класс точности, тем меньше разрешаемые отклонения.

При изготовлении деталей литьем, ковкой и прокаткой могут быть получены 7-9-й классы точности. Для изготовления ряда ме-таллотоваров такая точность является достаточной. При изготов­лении деталей точением, сверлением, строганием, фрезерованием, сверлением можно обеспечить класс точности до 5-го.

Поверхность металлических изделий может иметь неровности, которые особенно хорошо видны при увеличении под микроскопом. Гребни и впадины на поверхности изделия называют микронеров­ностями или шероховатостью., Показатель шероховатости является обратным к показателю чистоты поверхности. Шероховатость ухудшает физико-механические свойства поверхностного слоя, снижает коррозионную стойкость, уменьшая, таким образом, срок службы; снижает металлический блеск.

Согласно стандарту различают 14 классов чистоты поверхно­сти. Первый класс указывает на наиболее шероховатую поверх­ность. При изготовлении деталей литьем, давлением или резани­ем практически невозможно получить поверхность чище 6-7-го класса.

Когда необходимо получить изделия, имеющие высокий класс точности обработки или высокую чистоту поверхности металлоиз­делия, используют следующие методы отделки: галтовку, крацовку, шлифование, полирование, притирку и другие.

Шлифование - это метод обработки поверхности с помощью вращающихся абразивных шлифовальных кругов или головок на шлифовальных станках. При вращении круга острые грани абра­зивных зерен срезают с поверхности металла микроскопическую стружку, что обеспечивает чистоту поверхности до 10-го класса. Шлифование используют для обработки деталей машин и меха­низмов, клинков ножей и ножниц.

Полирование представляет собой процесс обработки поверхно­сти с целью доведения изделий до требуемых размеров, повышения чистоты поверхности до 10-14-го классов точности и придания изделиям декоративного зеркального блеска. Полирование может производиться механическими, химическими и электрохимиче­скими методами.

Механическое полирование проводят на станках с помощью войлочных или матерчатых кругов, на которые наносят полиро­вочные мелкодисперсные порошки с водой или же специальные пасты. Механическое полирование обеспечивает 10-11-и классы чистоты поверхности.

Химическое полирование - это обработка изделий в травильном растворе (смеси кислот) в течение определенного времени (до 10 мин) при комнатной температуре или при нагреве до 90 °С. При погру­жении изделия в ванну с кислотами металлическая поверхность на­чинает растворяться, причем, выступы растворяются быстрее, чем углубления. Растворение выступов выравнивает поверхности и обес­печивает 11-13-Й классы чистоты и зеркальный блеск.

Электрохимическое полирование заключается в том, что в элек­тролитическую ванну в качестве анода погружается обрабатыва­емая деталь. При пропускании тока выступающие участки рас­творяются быстрее, поскольку на их поверхности более высокая плотность тока. Этот метод позволяет получить чистоту поверх­ности до 14-го класса с отражательной способностью на 40-50% выше, чем после механического полирования.

Полирование применяют как завершающую отделку для ножей и столовых приборов, никелированных и хромированных покры­тий, а иногда для изделий перед нанесением на них защитных покрытий.

Крацовш - это обработка поверхности металлических изделий вращающимися с большой скоростью (порядка 3—4 тыс. об/мин) щетками из стальной проволоки. Концы проволоки, ударяясь о по­верхность изделий, очищают ее. Крацовку применяют для очистки литых изделий от формовочной смеси, для удаления ржавчины, окалины и других загрязнений. Этот метод применяют для литой чугунной посуды, корпусов мясорубок и т. т

Галтовка - это обработка поверхности деталей и изделий в специальных барабанах. В барабан вместе с изделием загружа­ют абразивный материал (песок, наждачную пыль, керамические и металлические шары) и вращают. Галтовка может быть сухой и мокрой, когда к абразивному материалу добавляют растворы мыла или щелочи. Галтовку чаще всего применяют для обработки поверхностей мелких деталей и изделий: болтов, шурупов, гаек. Также она может применяться для обработки вилок, ложек, што­поров и т. п.

Часто готовое изделие из металла представляет собой комплекс отдельных деталей и узлов, соединенных определенным образом (простой пример: мясорубка). Технологический процесс соедине­ния отдельных частей в готовое изделие называется сборкой.

Соединение деталей в металлоизделие может быть разъемным и неразъемным. Наиболее распространенными видами разъемных соединений, являются винтовые и болтовые соединения, основой которых является соединение деталей с помощью резьбы. Такие соединения обеспечивают возможность многократной разборки и сборки готового изделия, не нарушая целостности отдельных деталей. Применяются при изготовлении бытовых машин, авто­машин, велосипедов, мотоциклов, замков.

К неразъемным соединениям относят: сварку, клепку, сшивку, пайку. Неразъемные соединения широко применяют при изготов­лении металлохозяйственных товаров, например металлической посуды.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. C. межотраслевой баланс производства, распределения и использования продукции в народном хозяйстве
2. C. Предложение товаров представлено производственной функцией
3. F) объема производства при отсутствии циклической безработицы
4. F) Удешевление факторов производства
5. I.3. Формирование сербского этноса на территории Османской и Габсбургской империй.
6. I.3. Формирование сербского этноса на территории Османской империи и Австро-Венгерской(Габсбургской) империи.
7. X. Определение суммы обеспечения при проведении исследования проб или образцов товаров, подробной технической документации или проведения экспертизы
8. XII. Формирование и обнародование списка абитуриентов, рекомендованных к зачислению
9. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ КОРМОВ
10. Автоматизация сельскохозяйственного производства
11. Активные формы кислорода – классификация и свойства.
12. Аминокислоты, их состав и химические свойства: взаимодействие с соляной кислотой, щелочами, друг с другом. Биологическая роль аминокислот и их применение.