Metal işleme için modern teknolojiler ve malzemeler. Özet: Yapısal malzeme programlarının işlenmesi için malzeme bilimi ve modern teknolojiler bir

12.10.2019

İşleme, iş parçalarının ve parçaların boyutlarının ve konfigürasyonunun değiştirildiği bir süreçtir. Metal ürünler hakkında konuşursak, işlenmesi için kesiciler, broşlar, matkaplar, kılavuzlar, kesiciler vb. Gibi özel kesici aletler kullanılır. Tüm işlemler, teknolojik haritaya göre metal kesme makinelerinde gerçekleştirilir. Bu yazımızda yöntemlerin ve çeşitlerin neler olduğunu öğreneceğiz. işleme metaller.

işleme yöntemleri

İşleme ikiye ayrılır büyük gruplar. Birincisi metali çıkarmadan yapılan işlemleri içerir. Bunlara dövme, damgalama, presleme, haddeleme dahildir. Bu sözde basınç veya darbe kullanmadır. İş parçasına istenilen şekli vermek için kullanılır. Demir dışı metaller için dövme en sık kullanılır ve demirli metaller için damgalama en sık kullanılır.

İkinci grup, metalin iş parçasından çıkarıldığı işlemleri içerir. Bu, gerekli boyutu vermek için gereklidir. Bu tür metal işlemeye kesme denir ve tornalama, delme, havşa açma, taşlama, frezeleme, raybalama, keskileme, planyalama ve broşlama gibi en yaygın işleme yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilir.

işleme türü nedir

Bir iş parçasından metal bir parçanın üretimi zahmetli ve oldukça zor süreç. Birçok farklı işlemi içerir. Bunlardan biri metalin mekanik olarak işlenmesidir. Başlamadan önce makyaj teknolojik harita ve gerekli tüm boyutları ve doğruluk sınıflarını gösteren bitmiş parçanın bir çizimini yapın. Bazı durumlarda ara işlemler için ayrı bir çizim de hazırlanır.

Ek olarak, metalin kaba işlemesi, yarı ince talaş işlemesi ve ince talaş işlemesi vardır. Her biri için hesaplama ve ödenekler yapılır. Bir bütün olarak metal işleme tipi, işlenecek yüzeye, doğruluk sınıfına, pürüzlülük parametrelerine ve parçanın boyutlarına bağlıdır. Örneğin, H11 derecesine göre bir delik elde etmek için bir matkapla kaba delme kullanılır ve 3. doğruluk sınıfına kadar yarı temiz bir raybalama için bir rayba veya havşa kullanabilirsiniz. Daha sonra, metallerin mekanik işleme yöntemlerini daha ayrıntılı olarak inceleyeceğiz.

Tornalama ve delme

Torna grubundaki makinelerde kesiciler yardımıyla tornalama yapılır. İş parçası, belirli bir hızda dönen iş miline bağlıdır. Kaliperde sabitlenmiş kesici de boyuna-enine hareketler yapar. Yeni CNC makinelerinde tüm bu parametreler bilgisayara giriliyor ve cihaz gerekli işlemi kendisi yapıyor. Daha eski modellerde, örneğin 16K20, boyuna ve enine hareketler manuel olarak gerçekleştirilir. Torna tezgahlarında şekilli, konik ve silindirik yüzeyleri döndürmek mümkündür.

Delme, delik elde etmek için yapılan bir işlemdir. Ana çalışma aracı bir matkaptır. Kural olarak, sondaj sağlamaz yüksek sınıf doğruluk ve kaba veya yarı finisajdır. H8'in altında kalitede bir delik elde etmek için raybalama, raybalama, delme ve havşa açma kullanılır. Ayrıca delme işleminden sonra iç diş açma işlemi de yapılabilmektedir. Bu tür metal işleme, musluklar ve bazı kesici türleri kullanılarak gerçekleştirilir.

Frezeleme ve taşlama

Değirmencilik en çok ilginç yollar metal işleme. Bu işlem, üzerinde çok çeşitli frezeler kullanılarak gerçekleştirilir. freze makineleri. Uç, biçim, uç ve çevresel işlemler vardır. Frezeleme hem kaba hem de yarı finisaj ve finisaj olabilir. Son işlem sırasında elde edilen en küçük doğruluk kalitesi 6'dır. Kesiciler yardımıyla çeşitli dübeller, oluklar, kuyular, alt kesimler işlenir, profiller frezelenir.

Taşlama, pürüzlülüğün kalitesini iyileştirmek ve ayrıca fazla metal tabakasını bir mikrona kadar çıkarmak için kullanılan mekanik bir işlemdir. Genelde, bu işleme parçaların imalatındaki son aşamadır, yani bitirme işlemidir. Kesim için, farklı bir kesme kenarı şekline sahip çok sayıda tane bulunan yüzeyde kullanılırlar. Bu işlem sırasında parça çok sıcaktır. Metalin deforme olmaması ve ufalanmaması için kesme sıvıları (LLC) kullanılmaktadır. Demir dışı metallerin işlenmesi elmas aletler yardımıyla gerçekleştirilir. Bu, sağlamayı mümkün kılar en iyi kaliteüretilmiş parça.

Isıl işlem, yapının değiştirilmesi sonucunda iş parçasına belirli fiziksel ve mekanik özellikler kazandırmak için metallerin belirli bir sıcaklığa ısıtılması, tutulması ve soğutulması işlemleridir ( iç yapı) detaylar. Boşluklar için malzeme - demir dışı metaller, çelik.

Ana ısıl işlem türleri:

1. veya 2. tür tavlama. Metallerin belirli bir sıcaklığa ısıtılması sürecinde, bekletme ve soğutmadan sonra bir denge yapısı elde edilir, viskozite ve plastisite artar, iş parçasının sertliği ve mukavemeti azalır.
Polimer transformasyonu ile veya olmadan sertleştirme. Isıl işlemin amacı, dengesiz bir yapının oluşması nedeniyle malzemenin mukavemet ve sertlik parametrelerini arttırmaktır. Isıtma ve soğutma işlemleri sırasında katı halde faz dönüşümüne uğrayan alaşımlar için kullanılır.
Tatil. Dayanıklı çelikler, sertleştirilmiş metal alaşımları buna tabi tutulur. Yöntemin ana parametreleri ısıtma sıcaklığı, soğutma hızı, bekletme süresidir.
yaşlanma polimorf olmadan su verilmiş alaşımlar için geçerlidir. Sertleştikten sonra magnezyum, alüminyum, nikel ve bakır çeliklerinin mukavemeti ve sertliği artar.
Kimyasal-termal işlem. Teknolojik süreç değişiklikler kimyasal bileşim, parçaların yapı ve yüzey özellikleri. İşlemden sonra malzemenin aşınma direnci, sertlik, yorulma direnci ve temas dayanımı, korozyon önleyici direnci artar.
Termomekanik işleme. Bu tip, iş parçasının kristal yapısının artan bir kusur yoğunluğunun (çıkıklarının) yaratıldığı plastik deformasyon sürecini içerir. Bu yöntem alüminyum ve magnezyum alaşımları için kullanılır.

Kaynak, elektrik ve torna işleme

Kaynak, bir çelik parçanın ısıtılarak ergitme veya yüksek oranda plastik hale getirilmesiyle kalıcı bir bağlantısının üretilmesidir. İşleme sırasında malzeme birleştirilecek parçaların kenarları boyunca erir, karışır ve sertleşir ve soğuduktan sonra bir dikiş oluşur. Elektrik (ark veya kontak) ve kimyasal (termit veya gaz) kaynağı vardır.

Torna işleme yöntemi - el yapımı fazla tabakayı çıkarmak ve parçalara belirli şekiller, pürüzlülük, doğruluk, boyutlar vermek için özel makinelerde. İşin amacına bağlı olarak ana tipler: temel, onarım ve montaj.

Metal işlemenin elektriksel yöntemleri şunları içerir:

Elektro kıvılcım yöntemi. Bu yöntem yıkım olgusuna dayanmaktadır. güçlü metaller elektrik kıvılcımlarının etkisi altında.
Ultrasonik yöntem. yardım ile özel tesisler işlenmiş değerli taşlar, sert alaşımlar, sertleştirilmiş çelik ve diğer malzemeler.

metal döküm

Dökümün teknolojik süreci, erimiş metalin belirli formlara dökülmesinden sonra parçaların elde edilmesinden oluşur. Çeşitli malzemeler kullanılır:

dökme demir;
çelik;
bakır, magnezyum, alüminyum ve çinko alaşımları.

Çok sayıda alaşım dahil olmak üzere çeşitli tezahürlerinde metal, en çok aranan ve yaygın olarak kullanılan malzemelerden biridir. Ondan çok sayıda parçanın yanı sıra çok sayıda başka çalışan şey yapılır. Ancak herhangi bir ürün veya parça elde etmek için çok çaba sarf etmek, işleme süreçlerini ve malzemenin özelliklerini incelemek gerekir. Ana metal işleme türleri, iş parçasının yüzeyini etkilemenin farklı bir ilkesine göre gerçekleştirilir: termal, kimyasal, sanatsal etkiler, kesme veya basınç kullanarak.

Bir malzeme üzerindeki termal etki, bir katının özellikleri ve yapısı ile ilgili gerekli parametreleri değiştirmek için ısının etkisidir. Çoğu zaman, süreç çeşitli makine parçalarının üretiminde kullanılır, ayrıca Farklı aşamalarüretme. Metallerin ana ısıl işlem türleri: tavlama, sertleştirme ve tavlama. Her süreç ürünü kendine göre etkiler ve altında gerçekleştirilir. Farklı anlamlar sıcaklık rejimi. Isının malzeme üzerindeki ek etki türleri, soğuk işlem ve eskitme gibi işlemlerdir.

Muamele edilecek yüzey üzerinde bir kuvvet etkisi vasıtasıyla parçaların veya boşlukların elde edilmesi için teknolojik işlemler şunları içerir: farklı şekiller metallerin basınçla işlenmesi. Bu işlemler arasında kullanımda en popüler olanlardan bazıları vardır. Böylece yuvarlanma, iş parçasının bir çift dönen silindir arasında sıkıştırılmasıyla gerçekleşir. rulo olabilir farklı şekiller, parçanın gereksinimlerine bağlı olarak. Presleme sırasında malzeme, daha sonra daha küçük bir şekle ekstrüde edildiği yerden kapalı bir şekilde çevrelenir. Çizim, yavaş yavaş daralan bir delikten bir iş parçasının çizilmesi işlemidir. Basıncın etkisi altında dövme, hacimsel ve sac damgalama da üretilir.

Metallerin sanatsal işlenmesinin özellikleri

Yaratıcılık ve işçilik yansıtır Farklı çeşit metallerin sanatsal işlenmesi. Bunların arasında, atalarımız tarafından incelenen ve kullanılan en eski birkaç tanesi not edilebilir - bu döküm ve. Görünüşte çok geride olmasalar da, başka bir etkileme yöntemi, yani kovalamak.

Kovalama, metal bir yüzey üzerinde resim oluşturma işlemidir. Teknolojinin kendisi, önceden uygulanmış bir rahatlamaya basınç uygulamayı içerir. Kovalamanın hem soğukta hem de ısıtılmış bir çalışma yüzeyinde yapılabilmesi dikkat çekicidir. Bu koşullar, öncelikle belirli bir malzemenin özelliklerine ve ayrıca işte kullanılan araçların yeteneklerine bağlıdır.

Metal işleme yöntemleri

Metallerin mekanik işleme türleri özel ilgiyi hak ediyor. Başka bir şekilde, mekanik harekete kesme yöntemi denilebilir. Bu yöntem geleneksel ve en yaygın olarak kabul edilir. Unutulmamalıdır ki, ana alt türler Bu methodçalışma malzemesi ile çeşitli manipülasyonlar: kesme, kesme, damgalama, delme. Bu özel yöntem sayesinde düz sac veya takozdan elde etmek mümkündür. istenilen kısım gerekli boyut ve şekil ile. Yardımla daha fazlası mekanik darbe başarılabilir gerekli nitelikler malzeme. Bir iş parçasının daha ileri teknolojik işlemlere uygun hale getirilmesi gerektiğinde genellikle benzer bir yöntem kullanılır.

Metal kesme türleri, tornalama, delme, frezeleme, planyalama, keskileme ve taşlama ile temsil edilir. Her işlem farklıdır, ancak genel olarak kesme, çalışma yüzeyinin üst tabakasının talaş şeklinde çıkarılmasıdır. En sık kullanılan yöntemler delme, tornalama ve frezelemedir. Delme sırasında parça sabit bir konumda sabitlenir, üzerindeki etki belirli bir çapta bir matkapla gerçekleşir. Dönerken iş parçası döner ve kesici takımlar belirtilen yönlerde hareket eder. Kullanıldığında döner hareket sabit bir parçaya göre kesici alet.

Malzemenin koruyucu özelliklerini geliştirmek için metallerin kimyasal olarak işlenmesi

Kimyasal işleme, pratik olarak en basit malzeme maruziyeti türüdür. Büyük işçilik maliyetleri veya özel ekipman gerektirmez. Yüzeye belirli bir görünüm kazandırmak için metallerin her türlü kimyasal işlenmesi kullanılır. görünüm. Ayrıca, kimyasal maruziyetin etkisi altında, malzemenin koruyucu özelliklerini - korozyona karşı direnç, mekanik hasar - arttırmaya çalışırlar.

Bu kimyasal etki yöntemleri arasında en popüler olanları pasivasyon ve oksidasyondur, ancak kadmiyum kaplama, krom kaplama, bakır kaplama, nikel kaplama, çinko kaplama ve diğerleri sıklıkla kullanılır. Tüm yöntemler ve işlemler, çeşitli göstergeleri iyileştirmek için gerçekleştirilir: mukavemet, aşınma direnci, sertlik, direnç. Ayrıca yüzeye dekoratif bir görünüm kazandırmak için bu tip işlemeler kullanılmaktadır.

Metallerin işlenmesi ve boşlukların ve makine parçalarının imalatı için yukarıdaki yöntemlere ek olarak, diğer nispeten yeni ve çok ilerici yöntemler de kullanılmaktadır.

Metal kaynak. Metal kaynağının icadından önce, örneğin kazanların, gemilerin metal gövdelerinin veya metal levhaların birbirine birleştirilmesini gerektiren diğer işlerin üretimi, yöntemin uygulanmasına dayanıyordu. perçinler.

Şu anda perçinleme neredeyse kullanılmamaktadır, yerini almıştır. metal kaynak. Kaynaklı bir bağlantı daha güvenilir, daha hafif, daha hızlıdır ve metal tasarrufu sağlar. Kaynak işleri daha ucuzdur iş gücü. Kaynak ayrıca kırık parçaların parçalarını birleştirmek ve metal kaynağı yaparak makinelerin aşınmış parçalarını onarmak için de kullanılabilir.

İki kaynak yöntemi vardır: gaz (otojen) -çok sıcak alev veren (3000 °C'nin üzerinde) yanıcı bir gaz (asetilen ve oksijen karışımı) yardımıyla, ve elektrik kaynağı metalin bir elektrik arkıyla eritildiği (6000 ° C'ye kadar sıcaklık). Şu anda, elektrik kaynağı, küçük ve büyük metal parçaların sıkıca bağlandığı en büyük uygulamaya sahiptir (en büyük deniz gemilerinin gövdelerinin parçaları, köprü kafesleri ve diğer bina yapıları, çok büyük kazanların parçaları). yüksek basınç, makine parçaları vb.) Birçok makinede kaynaklı parçaların ağırlığı şu anda toplam ağırlıklarının %50-80'i kadardır.

Geleneksel metal kesme, iş parçasının yüzeyinden talaşların çıkarılmasıyla elde edilir. Metalin %30-40 kadarı talaşlara girer ki bu çok ekonomik değildir. Bu nedenle, atıksız veya atıksız metal işlemeye dayalı yeni metal işleme yöntemlerine giderek daha fazla önem verilmektedir. düşük atık teknolojisi. Yeni yöntemlerin ortaya çıkması, aynı zamanda, geleneksel yöntemlerle işlenmesi zor olan yüksek mukavemetli, korozyona dayanıklı ve ısıya dayanıklı metal ve alaşımların makine mühendisliğinde yaygınlaşmasından kaynaklanmaktadır.

Metal işlemenin yeni yöntemleri arasında kimyasal, elektrik, plazma lazer, ultrasonik, hidroplastik bulunur.

saat kimyasal tedavi kimyasal enerji kullanılır. Belirli bir metal tabakanın çıkarılması, kimyasal olarak aktif bir ortamda (kimyasal öğütme) gerçekleştirilir. Asit ve alkali banyolarda aşındırılarak iş parçalarının yüzeyinden metalin zaman ve mekan kontrollü olarak çözülmesinden oluşur. Aynı zamanda işlenemeyen yüzeyler kimyasal olarak dayanıklı kaplamalar (vernikler, boyalar vb.) ile korunmaktadır. Çözeltinin sabit konsantrasyonu nedeniyle dağlama hızının sabitliği korunur.

Kimyasal işleme yöntemleri, rijit olmayan iş parçaları, takviyeler üzerinde yerel incelme üretir; sarma olukları ve çatlaklar; "waffle" yüzeyler; kesici alet için ulaşılması zor yüzeyleri tutun.

saat elektriksel yöntem elektrik enerjisi, belirli bir katmanın çıkarılması sürecinde doğrudan termal, kimyasal ve diğer enerji türlerine dönüştürülür. Buna göre, elektriksel işleme yöntemleri elektrokimyasal, elektro aşındırıcı, elektro-termal ve elektromekanik olarak ayrılır.

elektrokimyasal işleme elektroliz sırasında metalin anodik çözünmesi yasalarına dayanır. Elektrolitten doğru akım geçtiğinde, elektrik devresine dahil olan ve anot olan iş parçasının yüzeyinde, Kimyasal reaksiyon ve çözeltiye giren veya kolayca uzaklaştırılan bileşikler oluşur. mekanik olarak. Elektrokimyasal işleme, parlatma, boyutsal işleme, honlama, taşlama, metallerin oksitlerden, paslardan temizlenmesinde kullanılır.

anot işleme elektrotermal ve elektromekanik süreçleri birleştirir ve elektrokimyasal ve elektro aşındırıcı yöntemler arasında bir ara konum işgal eder. İşlenecek iş parçası anoda, alet ise katoda bağlanır. Alet olarak metal diskler, silindirler, bantlar, teller kullanılır. İşleme elektrolit ortamında gerçekleştirilir. İş parçası ve alet
geleneksel işleme yöntemlerinde olduğu gibi aynı hareketleri ayarlayın.

Elektrolitten bir doğru akım geçirildiğinde, elektrokimyasal işlemede olduğu gibi metalin anodik çözünmesi süreci meydana gelir. Takım (katot), iş parçasının (anot) işlenmiş yüzeyinin mikro pürüzlülüğü ile temas ettiğinde, elektro kıvılcım işlemede doğal olan elektroerozyon süreci meydana gelir. Elektroerozyon ve anodik çözünme ürünleri, aletin ve iş parçasının hareketi sırasında işleme bölgesinden uzaklaştırılır.

EDM iletken malzemelerden yapılmış elektrotların aralarından darbeli geçerken aşınma (tahrip) yasalarına dayanır. elektrik akımı. Herhangi bir şekildeki oyuk ve deliklerin parlatılmasında, kesme, taşlama, oyma, bileme ve sertleştirme aletlerinde kullanılır. Darbelerin parametrelerine ve bunları elde etmek için kullanılan jeneratörlerin tipine bağlı olarak, elektro aşındırıcı işleme elektro kıvılcım, elektro darbe ve elektrokontak olarak ayrılır.

Elektro kıvılcım işleme kalıpların, kalıpların, kesme aletlerinin imalatında ve parçaların yüzey tabakasının sertleştirilmesinde kullanılır.

Elektropuls işlemeısıya dayanıklı çeliklerden yapılmış parçalarda kalıpların, türbin kanatlarının, şekilli deliklerin yüzeylerinin imalatında ön hazırlık olarak kullanılır. Bu işlemde, talaş kaldırma oranı, elektro kıvılcım işlemeye göre yaklaşık on kat daha fazladır.

Elektrokontakt işleme elektrot (alet) ile temas noktasında iş parçasının lokal olarak ısıtılmasına ve erimiş metalin işleme bölgesinden mekanik olarak çıkarılmasına dayanır. Yöntem sağlamaz yüksek hassasiyet parçaların yüzey kalitesi ve kalitesi, ancak yüksek bir talaş kaldırma oranı verir, bu nedenle özel alaşımlardan ebb veya haddelenmiş ürünlerin temizlenmesi, kesilmesi zor alaşımlardan makinelerin gövde parçalarının taşlanması (kaba) kullanılır.

elektromekanik işleme bir elektrik akımının mekanik hareketi ile ilişkilidir. Bu, örneğin, sıvı bir ortamın darbeli bozulmasından kaynaklanan şok dalgalarının etkisini kullanan elektro-hidrolik işlemenin temelidir.

Metallerin ultrasonik işlenmesi- bir tür mekanik işleme - ultrasonik frekansla salınan bir aletin etkisi altında aşındırıcı taneler tarafından işlenen malzemenin yok edilmesine dayanır. Enerji kaynağı, 16-30 kHz frekanslı elektrosonik akım jeneratörleridir. Çalışma aleti zımbası, akım üretecinin dalga kılavuzuna sabitlenmiştir. Zımbanın altına bir boşluk yerleştirilir ve su ve aşındırıcı malzemeden oluşan bir süspansiyon işleme bölgesine girer. İşleme süreci, ultrasonik bir frekansla salınan aletin, iş parçası malzemesinin parçacıklarını kıran aşındırıcı tanelere çarpmasından oluşur. Ultrasonik işleme, sert alaşımlı uçlar, kalıplar ve zımbalar elde etmek, parçalardaki figürlü boşlukları ve delikleri kesmek, kavisli eksenlerle delikler açmak, gravür, diş açma, iş parçalarını parçalara ayırmak vb. için kullanılır.

Plazma lazer yöntemleri işleme, çok yüksek enerji yoğunluğuna sahip odaklanmış bir ışının (elektronik, tutarlı, iyonik) kullanımına dayanır. Lazer ışını hem kesici önündeki metali ısıtmak ve yumuşatmak için hem de delik delerken, sac, plastik ve diğer malzemeleri frezelerken ve keserken doğrudan kesme işlemini gerçekleştirmek için kullanılır.

Kesme işlemi, talaş oluşmadan ve buharlaşma nedeniyle devam eder. yüksek sıcaklıklar metal taşınır sıkıştırılmış hava. Lazerler, bu işlemlerin kalitesinin artan gereksinimlere tabi olduğu durumlarda kaynak, yüzey kaplama ve kesme için kullanılır. Örneğin süper sert alaşımlar, roket bilimindeki titanyum paneller, naylon ürünler vb. lazer ışını ile kesilir.

hidroplastik işleme metaller pürüzsüz yüzeyli ve küçük toleranslı içi boş parçaların (hidrolik silindirler, pistonlar, vagon aksları, elektrik motoru gövdeleri vb.) imalatında kullanılır. Plastik deformasyon sıcaklığına ısıtılan içi boş silindirik bir kütük, imal edilen parçanın şekline göre yapılmış büyük bir ayrılabilir matris içine yerleştirilir ve su basınç altında pompalanır. İş parçası dağıtılır ve bir matris şeklini alır. Bu şekilde yapılan parçalar daha yüksek bir dayanıklılığa sahiptir.

Yeni metal işleme yöntemleri, parça üretim teknolojisini niteliksel olarak daha yüksek bir seviyeye getiriyor. yüksek seviye geleneksel teknoloji ile karşılaştırıldığında.