Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Способы повышения прочности металлов и сплавов: легирование, наклеп, термическое упрочнение

Способы повышения прочности металлов и сплавов: легирование, наклеп, термическое упрочнение.

Многие детали работают в условиях повышенного износа поверхности. Поэтому есть необходимость эту поверхность как-то защитить. Это достигается методами поверхностного упрочнения.

Упрочнить поверхность – значит повысить свойства поверхности: твердость, износостойкость, коррозионную стойкость. Если надо изменить свойства, то это значит, что должна измениться структура поверхностного слоя. Для изменения структуры можно использовать деформацию, термическую обработку с нагревом различными способами, изменение химического состава поверхности, нанесение защитных слоев. В основном методы упрочнения поверхностей можно разбить на две основные группы: 1) упрочнение изделия без изменения химического состава поверхности, но с изменением структуры. Упрочнение достигается поверхностной закалкой, поверхностным пластическим деформированием и другими методами. 2) упрочнение изделия с изменением химического состава поверхностного слоя и его структуры. Упрочнение осуществляется различными методами химико-термической обработки и нанесением защитных слоев.

Способы упрочнения деталей, материалов

Подробности Категория: Металлоемкость конструкций

Способы упрочнения деталей, материалов.

Действенным средством снижения массы является повышение прочности материалов. В отличие от способа увеличения напряжений путем снижения фактического запаса прочности, сопряженного с риском ослабления детали, надежность в данном случае не уменьшается (если сохраняется запас прочности). Другое отличие заключается в том, что этот способ применим ко всем деталям без исключения, тогда как первый способ охватывает только расчетные детали.

Основные способы упрочнения материалов следующие:

  • горячая обработка давлением;
  • легирование;
  • упрочняющая термическая и химико-термическая обработка;
  • обработка методами холодной пластической деформации.

При горячей обработке давлением упрочнение происходит в результате превращения рыхлой структуры слитка в уплотненную структуру с ориентированным направлением кристаллитов. Пустоты между кристаллитами уковываются и завариваются, прослойки примесей по стыкам кристаллитов дробятся и под действием высокой температуры и давления растворяются в металле.

Наибольшее значение для прочности имеет процесс рекристаллизации, протекающий при остывании металла в определенном интервале температур (для сталей 450—700°С). Из обломков кристаллитов, разрушенных в процессе пластической деформации, возникают новые мелкие зерна. При росте рекристаллизованных зерен примеси остаются в растворенном состоянии в кристаллитах. Для ковкого металла характерна структура, состоящая из мелких округлых зерен, хорошо связанных друг с другом, что обусловливает его повышенную прочность и вязкость.

Кованым и особенно прокатанным металлам свойственна анизотропия механических свойств в направлениях вдоль и поперек волокон.

Особенно резко влияет направление волокон на вязкость (рис. 77).

Направление волокон в кованых и штампованных деталях должно быть согласовано с конфигурацией деталей и направлением действия рабочих нагрузок. Штампованные коленчатые валы (рис. 78, б) и другие фасонные детали (рис. 78, г) с волокнами, следующими контуру, значительно прочнее деталей, изготовленных из сортового проката с перерезкой волокон (рис. 78, а, в).

Горячее накатывание зубьев шестерен (с последующим холодным калиброванием) обеспечивает правильное направление волокон относительно действующих на зуб нагрузок (рис. 78, д, e). Повышенной прочностью обладает накатанная резьба (рис. 78, ж, з).

Главное назначение легирования — повышение прочности с дифференцированным улучшением частных характеристик: вязкости, пластичности, упругости, жаропрочности, хладостойкости, сопротивления износу, коррозионной стойкости и др. Присадка некоторых элементов (Ni и особенно микроприсадка В) увеличивает прокаливаемость сталей, что позволяет получать повышенные механические свойства по всему сечению детали. Для получения высоких механических качеств легирование должно быть дополнено термообработкой.

В табл. 8 приведены сравнительные (средние) характеристики легированных и углеродистых сталей.

Прочностные характеристики легированных и углеродистых сталей при оптимальной термообработке

Упрочняющая термическая обработка (закалка с высоким, средним и низким отпуском, изотермическая закалка) вызывает образование неравновесных структур с повышенной плотностью дислокаций и сильно деформированной атомно-кристаллической решеткой (сорбит, троостит, мартенсит, бейнит). Регулируя режимы термообработки, можно получать стали с различным содержанием этих структур, размерами и формой зерен и соответственно с различными механическими свойствами. Для конструкционных сталей чаще всего применяют улучшение (закалка с высоким отпуском на сорбит), обеспечивающее наиболее благоприятное сочетание прочности, вязкости и пластичности.

Закалка с индукционным нагревом поверхностного слоя ТВЧ помимо технологических преимуществ (экономичность, высокая производительность) дает значительный упрочняющий эффект, обязанный возникновению в закаленном поверхностном слое остаточных напряжений сжатия.

Химико-термическая обработка заключается в насыщении поверхностного слоя углеродом (цементация) или азотом (азотирование) с образованием (в последнем случае) нитридов железа и легирующих элементов. При комплексных процессах (цианирование, нитроцементация) поверхность насыщается одновременно углеродом и азотом с образованием карбидов и карбонитридов. Эти виды химико-термической обработки придают поверхности высокую твердость и износостойкость. Вместе с тем они увеличивают прочность (особенно в условиях циклической нагрузки) благодаря образованию в поверхностном слое напряжений сжатия.

Разновидностью химико-термической обработки является термодиффузионное поверхностное легирование (насыщение поверхностного слоя атомами легирующих элементов), которое применяют для повышения прочности и твердости, а также придания поверхности особых свойств (табл. 9).

ПроцессСущность процессаТехнология процессаНазначение
Диффузионное хромированиеОбразование в поверхностном слое карбидов и α-твердых растворов Cr в железеВыдержка в среде летучих хлоридов хрома: CrСl2; CrСl3 (газовое хромирование) при 800—1200 °С (5—6 ч)Повышение твердости (HV 1200—1500) и термостойкости
ТитанированиеОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов Ti, карбидов титана TiC и интерметаллидов типа Fe2TiВыдержка при 1100—1200°С в смеси порошков ферротитана (80%) и хлористого аммония (6—8 ч)Повышение твердости (HV 1600—2000), увеличение коррозие- и эрозиостойкости
БериллизанияОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов Be и бериллидовВыдержка при 900—1100°С в смеси 20% Be, 75% BeO и 5% MgCl2 (4—8 ч)Повышение твердости (HV 1100—1200), увеличение коррозиестойкости
БорированиеОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов В и боридов FeВыдержка при 900—1100° С в смеси порошков карбида бора В4С и буры Na2B4O7 (5—6 ч)Повышение твердости (HV 1500—1800) и термостойкости
СульфидированиеОбразование в поверхностном слое сульфидов FeВыдержка в расплаве сернокислых солей при 550—600°С (2—4 ч)Повышение износостойкости, придание противозадирных свойств, повышение стойкости против сваривания
СилидированиеОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов Si и силицидов FeВыдержка в атмосфере моносилана SiH4 с газами-разбавителями при 1000° С (6—10 ч)Повышение износостойкости, увеличение горячей коррозиестойкости
СеменированиеОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов Se и селенидовОбработка 20%-ным раствором селенистой кислоты H2SeO3 с добавкой небольшого количества хромпикаПовышение износостойкости, придание противозадирных свойств
АлитированиеОтложение на поверхности кристаллической пленки Аl2О3. Образование в поверхностном слое α-твердых растворов Аl и алюминидовВыдержка в смеси порошков ферроалюминия и Аl2O3 при 900—1000°С (6—8 ч)Повышение горячей коррозиестойкости
Читайте так же:
Кондуктор для сверления отверстий что это такое

Разработаны процессы комплексного диффузионного легирования: хромалитирование (насыщение Сr и Аl), сульфоцианирование (S, С и N2), бороцианирование (В, С и N2), бороалитирование (В и Аl), хромомарганцевирование (Cr и Мn) и др.

  • < Назад
  • Вперёд >

Упрочнение стали

В целях более эффективного использования несущей способности арматуры и получения в результате этого значительной экономии стали в некоторых случаях на предприятиях ее подвергают дополнительной термической или механической обработке. В основе всех механических способов упрочнения (волочения, скручивания и вытяжки) лежит процесс механического изменения структуры стали, называемый наклепом

или
нагортовкой
, при котором происходит уменьшение пластичности и вязкости стали и повышение предела ее текучести и прочности. Процесс
волочения
состоит в протягивании проволоки или прутка через конусообразное отверстие фильера, изготавливаемого из твердых сплавов, выходная часть которого имеет меньший диаметр, чем входная. В результате одновременного растяжения и обжатия металл теряет значительную часть пластических свойств и делается более жестким. Предел текучести стали повышается в 1,5 раза. С целью уменьшения усилия, требующегося для протягивания стали через фильер, относительное обжатие площади сечения за один проход принимают в пределах 10—20%.

Волочение арматурной стали на предприятиях сборного железобетона осуществляют на одно-, двухбарабанных волочильных станах с вертикальными и горизонтальными осями типа 1/650. Для заострения концов проволоки перед заправкой ее в фильер в состав волочильных установок входят заточные станки. При диаметре обрабатываемой проволоки более 6 мм рекомендуется использовать станы с диаметром барабана 600-700 мм, при диаметре 3-6 мм — 500-600 мм, а при диаметре 1,8-3 мм — 400-500 мм.

заключается в растяжении арматурной стали, при которой в последней возникают напряжения, превосходящие предел текучести. В результате обработки сталь удлиняется на 4—8% с соответствующим уменьшением площади поперечного сечения, повышением предела текучести и снижением пластичности. Процесс упрочнения стали контролируется величиной удлинения стержня. При вытяжке горячекатаной арматурной стали периодического профиля марки Ст.5 на 5,5% предел текучести повышается с 300 МПа (3000 кг/см2) до 500 МПа (5000 кг/см2), а при удлинении стали марки 25Г2С на 3,5% этот показатель возрастает с 400 МПа (4000 кг/см2) почти до 550 МПа (5500 кг/см2). Для вытяжки создан ряд серийных установок, а также автоматизированный стан БА-55 конструкции А. И. Авакова и Г. А. Анопова.

Установки СМЖ-130 (6597С) и СМЖ-132 (6701С/2А) конструкции института «Гипростроммаш» представляют собой силовую секционную раму. Концевые секции рамы имеют упорные анкерные плиты, в которых установлены подвижная и неподвижная тяги. Для выгрузки стержней на машине имеется механизм сброса. Для замера длины вытяжки на подвижной тяге установлен указатель и линейка. Вытяжка производится гидродомкратом СМЖ-84 (6280С), который натягивает стержень с помощью подвижной тяги. Отпуск натяжения производится тем же гидродомкратом. В целях безопасности на случай обрыва стержня со стороны гидродомкрата установлен заградительный щит. В связи с применением инвентарных тяг обрыв стержня в сторону, противоположную гидродомкрату, невозможен. Соединение подвижной и неподвижной тяг со стержнем осуществляется с помощью зажимов. Установка СМЖ-132 (701С/2А) снабжена также питателем для подачи длинных стержней, который управляется гидроцилиндрами.

В производстве предварительно напряженных конструкций повышение прочности арматуры позволяет значительно снизить ее расход. Прочность изготавливаемой у нас стержневой арматурной стали обычно не превышает 500-900 МПа (5000-9000 кг/смм2). К тому же механическими способами существенно повысить ее расчетное сопротивление очень сложно. В этом случае наиболее целесообразным является ее термическая обработка. Как показали исследования, закалка при 900° С с последующим отпуском при 350° С повышает прочность стержней из стали марки Ст.5 в 1,5 раза, а из стали 25Г2С — в 2 раза, вследствие чего ее расход снижается не менее чем на 50%.

Создана автоматическая установка для электротермического упрочнения стали (ЭТУ-1 и ЭТУ-2), работающая следующим образом. Непрерывно подаваемые арматурные стержни поочередно на концах зажимаются в челюстных электродах, соединенных с обмоткой сварочного трансформатора типа ТСД-2000. При пропускании тока большой силы стержень разогревается до нужной температуры, выдерживается при ней необходимое время и сбрасывается в охлаждающую ванну для отпуска. Расход электроэнергии на термическую обработку 1 т стержней составляет 250-350 кВт-ч, а себестоимость — 5-6 руб. После того, как металлургическая промышленность наладит массовое производство стали с термическим упрочнением в процессе ее проката, надобность в такой обработке на заводах ЖБИ отпадает. Ведутся работы по созданию установок, на которых одновременно с термической обработкой будет производиться высадка анкерных головок на концах стержней и осуществляться электротермическое натяжение стержневой арматуры.

Способы и виды металлообработки

В зависимости от вида металлообработки после ее проведения изделие приобретает заданную форму, размеры и качество поверхности. Само по себе понятие обработка металла означает технологический процесс, который приводит к изменению геометрических параметров и физических свойств металлоизделия. В зависимости от вида металлообработки после ее проведения изделие приобретает заданную форму, размеры и качество поверхности. Человечество занимается обработкой металла в самом примитивном ее виде, начиная с самых истоков своего существования. Обтачивание кусков метеоритного железа об камни – самый первый этап развития металлообработки. Литье орудий труда, ковка, закалка и заточка холодного оружия, чеканка и другие способы производства металлоизделий хозяйственного и военного назначения использовались на территории современной Турции, Индии и Кавказа еще с XII века до нашей эры. Подобные виды металлообработки за несколько тысячелетий совершенствовались и в наши дни автоматизировались с помощью высокотехнологичного оборудования.

Виды металлообработки

В современной промышленности широко используются четыре основных способа металлообработки:

  1. горячее литье;
  2. механообработка;
  3. компрессионная обработка металлов;
  4. газовая, электродуговая, плазменная и другие виды сварки и резки.

Каждый из перечисленных способов используется для достижения определенного результата, будь то соединение двух элементов, отливка детали заданной формы, упрочнение поверхности или доведение геометрии изделия до заданных значений.

Литье

Способность металлов плавиться при определенной температуре была известна еще первобытному человеку. В настоящее время литейное производство стало отдельной отраслью промышленности и позволяет изготавливать самые разнообразные металлоизделия из всевозможных металлов и сплавов. До 95% всех деталей, используемых в машиностроении, изготавливаются именно литьем с последующей металлообработкой соответствующим способом. С помощью горячего литья можно изготавливать даже мелкосерийные и разовые изделия, используя для этого формообразующую оснастку на основе минеральных термостойких компонентов. При этом формы могут быть изготовлены даже вручную, например, из песчано-глиняной смеси.

Читайте так же:
Из чего состоит асинхронный двигатель

Механическая металлообработка

Под понятие механообработки попадают практически все виды обработки металлов резанием:

В ходе токарной металлообработки заготовка фиксируется во вращающемся барабане, а слой металла снимается подведенным к изделию резцом. При этом важно соблюдать режимы резания (обороты вращения, скорость подачи, угол воздействия режущего инструмента и т.п.). Также немаловажно учитывать соотношение твердости заготовки и резца, который должен быть тверже обрабатываемого материала. Не менее важно соблюдать температурные режимы. Своевременное охлаждение с помощью эмульсий и всевозможных смазочно-охлаждающих жидкостей дает возможность предотвратить изменение кристаллической решетки металла в процессе его обработки под действием высоких температур, возникающих при взаимодействии заготовки и режущего инструмента. Сверление – один из наиболее распространенных видов металлообработки. Глухие и сквозные отверстия используются практически во всех деталях машин, строительных металлоконструкциях, металлоизделиях бытового назначения и т.п. Процесс сверления основан на торцевом срезании материала вращающимся сверлом соответствующего диаметра. Рабочая режущая поверхность инструмента сконцентрирована на его торце, остальная шнековая часть служит лишь для вывода стружки из готового отверстия. Как и в токарной обработке металла, в данном процессе важно соблюдать соотношение твердостей сверла и заготовки, а также режимы резания, включая температурный и скоростной. В некоторых случаях также рекомендовано использовать СОЖ. Фрезерование – один из перспективных видов металлообработки, который основан на снятии слоя материала вращающейся фрезой.

В отличие от сверла фраза срезает металл не только торцом, но и боковыми кромками, перемещаясь как вертикально, так и в горизонтальной плоскости. Эта особенность фрезерования позволяет полностью автоматизировать процесс такого способа металлообработки путем программирования траектории движения рабочего органа станка, оснащенного числовым программным управлением. Фрезеровальные центры с ЧПУ становятся все более технологичными и дают возможность изготавливать высокоточные детали с безупречным качеством обработанной поверхности. Строгание – это аналог токарной обработки металла, который в отличие от точения применяется не для тел вращения, а для плоских заготовок. В ходе такой металлообработки резец совершает возвратно-поступательные движения, каждый раз снимая слой материала. Заготовка в процессе строгания остается неподвижной и жестко зафиксированной. Однако в некоторых случаях движение совершает именно заготовка, подвергаясь обработке с помощью стационарного резца. Строгание применяется для изготовления продольных пазовых углублений. Шлифование – обработка металлов с помощью вращающегося абразивного материала для достижения определенного качества поверхности обрабатываемой детали. Подобный вид металлообработки применяется для подготовки металлоизделия к нанесению защитного слоя. Шлифование широко применяется в производстве железнодорожных чугунных колес для создания заданного диаметра в соответствии с указанными допусками. Обработка металла на шлифовальном станке предполагает снятие тонкого слоя материала абразивным кругом, который, кроме вращения вокруг собственной оси, совершает возвратно-поступательные движения вдоль заготовки.

Обработка металла давлением

Компрессионный способ металлообработки предполагает изменение геометрии заготовки без снятия или наплавки материала. Данный процесс разделяется на два основных вида:

Основное отличие этих двух видов металлообработки давлением в наличии или отсутствии термического воздействия. Если для ковки необходимо достижение определенной пластичности металла путем его нагрева, то для штамповки используется холодный способ деформации. Штамп представляет собой две антагонистические по отношению друг к другу рабочие поверхности (матрица и пуансон), которые под давление формируют из металлического листа изделие заданного силуэта. К этому способу металлообработки также относится гибка. Гибочные станки позволяют создавать различный угол гиба металлопроката с помощью воздействия на него давлением через матрицу и пуансон соответствующей формы. Такие станки также оснащаются системами ЧПУ и могут входить в комплексные металлообрабатывающие центры.

Сварка и резка

Сварка металлов осуществляется путем расплава материала двух соединяемых частей с помощью газового пламени или электрической дуги. Также используется контактная, холодная и другие виды сварки. Плазменная или лазерная резка – еще один современный перспективный вид металлообработки, который с помощью ЧПУ позволяет быстро, точно и недорого создавать готовые металлоизделия на комплексных металлообрабатывающих центрах.

Связанные технологические процессы

В процессе обработки металла могут изменяться его физико-механические свойства, необходимые для нормальной эксплуатации деталей машин, строительных металлоконструкций или любых других металлоизделий. Среди таких характеристик: прочность, хрупкость, пластичность, обрабатываемость резанием, свариваемость, термостойкость и пр.

Для достижения перечисленных свойств используют ряд вспомогательных видов металлообработки:

• термическая обработка металла – закалка, отжиг, отпуск, нормализация, старение и криообработка;

• плакирование – покрытие термомеханическим способом металлического изделия тонким слоем другого металла или его сплава;

• газотермическое напыление – нанесение конденсированных микрочастиц распыленного материала на поверхность металлоизделия плазменным или газовым горячим потоком.

Заключение

В настоящий момент теория конструкционных материалов изучает способы обработки металлов на молекулярном уровне построения их кристаллической решетки. Строгое соблюдение научно обоснованных температурных режимов, условий резания, гибки, штамповки, сварки и прочих воздействий позволяет не только гарантировать желаемый результат, но и делать технологический процесс более экономичным.

Подобные виды металлообработки за несколько тысячелетий совершенствовались и в наши дни автоматизировались с помощью высокотехнологичного оборудования.

Доступность услуг металлообработки для крупных промышленных предприятий и частных заказчиков – важное преимущество данного технологического процесса производства металлоизделий различного назначения.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Маркеры MARKAL для маркировки горячего металла

Предприятия металлургического производства стремятся оптимизировать свои расходы в том числе за счет:

  • повышения производительности производства с введением автоматизации процессов маркировки;
  • устранения необходимости утилизации полуфабрикатов или готовых изделий из-за неправильной идентификации;
  • отслеживания в производственном цикле как полуфабрикатов, так и готовой продукции;
  • сокращения ошибок в учете движения полуфабрикатов на производстве.

При этом оперативность (актуальность), корректность и достоверность наносимой информации чрезвычайно важны для реализации эффективного управления металлургическим производством.
Из-за длительного производственного цикла и множества процессов транспортировки материалов и изделий необходимо идентифицировать нанесённую информацию на каждом этапе для управления запасами и логистики.
Наибольшая сложность при выполнении маркировки металлургической продукции состоит в том, что наносить ее часто требуется на полуфабрикаты, имеющие температуру в несколько сот градусов.

На крупных металлургических производствах задача маркировки полуфабрикатов и изделий готовой продукции, имеющих высокую температуру, автоматизирована полностью или частично на самых критических участках, что снижает уровень опасности для жизни персонала и исключает возникновение ошибок при нанесении маркировки.

Читайте так же:
Как правильно повесить кронштейн для телевизора

ЦЕЛИ МАРКИРОВКИ:

Современное металлургическое производство предполагает множество этапов в производственном процессе. Даже при наличии автоматизированной системы маркировки горячих полуфабрикатов (после машины непрерывного литья заготовок, где температура изделий достигает 900….1 000 °С), существует ряд задач, требующих нанесения временной информации различного назначения на горячие и готовые изделия, как правило ручным способом:

  • Контроль качества продукции. В первую очередь речь может идти о необходимости нанесения информации сотрудниками ОТК – отметки об обнаружении видимых дефектов горячего литья (слитки, блюмы, слябы) или горячего проката.
    Принимая во внимание огромный ассортимент проката (всех видов: плоского, сортового, фасонного) и, нецелесообразность автоматизированной маркировки в процессе выборочной (или полной) оценки качества продукции, поиск эффективных и дешёвых средств маркировки становится особенно актуальной задачей.
  • Прочая информация на горячих полуфабрикатах и прокате. Это может быть информация технологического содержания – указания, информационные отметки и т.п., а также логистическая – информация о перемещении продукции в указанные в маркировке места временного хранения (с соответствующими комментариями).

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МАРКЕРЫ

Перед нанесением маркировки на горячие отливки или горячий прокат необходимо определить температуру металла на поверхности – для того, чтобы выбрать соответствующий маркер, который может быть рекомендован компанией Markal (производителем маркеров) для работы при требуемой температуре.
Для этого можно воспользоваться бесконтактным пирометром для дистанционного измерения температуры – безопасным и точным инструментальным средством.

Для маркировки горячих отливок и горячего проката компания Markal предлагает большой ассортимент своих продуктов, который включает:

  • восемь маркеров на основе твёрдой краски, имеющих очень широкий температурный диапазон применения 49….1 204 °С и которые могут наноситься, в том числе, на грубые поверхности. Подробнее в разделе«Твердые маркеры для горячей поверхности»;
  • два маркера на основе твёрдой краски, с термостойкостью маркировки до 982 °С; маркировка может наноситься на очень холодные изделия без их предварительного нагрева. Подробнее о маркерахMarkal M PaintstikиM-10 Paintstik;
  • два маркера на основе жидкой краски, которые позволяют маркировать изделия, температура поверхности которых может достигать 1 200 °С; маркировка может наноситься на очень холодные изделия без их предварительного нагрева. Подробнее о маркерахMarkal Pro-Line HTиHT.1000.

Быстросохнущая износостойкая маркировка не растекается, не обугливается, сохраняет свой цвет, не отшелушивается и не трескается. Для выбора маркера предлагаем воспользоваться удобной диаграммой, на которой отражены температурные диапазоны применения маркеров, рекомендуемых компанией Markal для маркировки горячих металлов.

Нажмите на эту область, чтобы увидеть таблицу маркеров

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Тепловое излучение горячего металла является источником очень высокой опасности для здоровья и жизни персонала. Поэтому, при нанесении маркировки на горячие изделия, компания Markal настоятельно рекомендует использовать специальные держатели для маркеров. Подробную информацию о держателях маркеров можно найти в разделе «Держатели для маркеров».

2. Обработка металлов

Из всех видов обработки металлов, обработка горячих металлов является одной из самых распространённых ввиду её высокой эффективности и более высокой, чем в случае холодной обработки, производительности.

Ниже рассмотрены некоторые, наиболее часто применяемые в промышленности, виды обработки горячих металлов: термическая обработка, горячая обработка металлов давлением, сварка. Предложены эффективные продукты для решения задач маркировки.

2.1. Термическая обработка

Это совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твёрдых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счёт изменения внутреннего строения и структуры. Термическая обработка используется либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости давлением, резанием, либо как окончательная операция технологического процесса, обеспечивающая заданный уровень свойств изделия.
Основными видами термической обработки являются: закалка, отжиг, отпуск, нормализация, старение.

Закалка металлов — вид термической обработки, заключающийся в их нагреве выше критической температуры, с последующим быстрым охлаждением. Один из наиболее часто применяемых способов закалки — сначала деталь закаливают в воде, а затем переносят её в масло. Такой вид закалки применяют для деталей сложной формы (метчики, сверла, фрезы и др.) из углеродистых сталей с целью избежать трещин и коробления. Обычно, температура закалки сталей не превышает 1 300 °С. Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости после закалки применяют отпуск или искусственное старение. Температура отпуска сталей после закалки обычно не превышает 700 °С. Температура искусственного старения – как правило не выше 200 °С.
Отжиг — вид термической обработки, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении до комнатной температуры. Отжигу подвергают отливки, поковки, прокат, заготовки из углеродистой и легированной стали.
Нормализация стали по сравнению с отжигом является более коротким процессом термической обработки, а, следовательно, и более производительным. Поэтому углеродистые и низколегированные стали подвергают, как правило, не отжигу, а нормализации.
Цели отжига и нормализации — снижение твёрдости для облегчения механической обработки, улучшение микроструктуры и достижение большей однородности металла, снятие внутренних напряжений. Температура нагрева большинства сталей при отжиге и нормализации не превышает 1 000 °С.

ЦЕЛИ МАРКИРОВКИ: технологическая маркировка (указание важных данных для контроля качества процесса термообработки изделия), маркировка внутризаводской прослеживаемости изделий (временные идентификаторы изделий, и проч.)

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МАРКЕРЫ
При том, что существуют разные виды термической обработки металлов, общим для них является нагрев металлов до температуры, значительно превышающей температуру окружающего воздуха. Это делает невозможным применение дешёвых маркирующих средств типа – мелков, маркеров на спиртовой или водной основе и т.п., для получения хорошо видимой и стойкой к воздействию высокой температуры маркировки.
Для маркировки изделий, которые будут подвергаться термообработке, компания Markal предлагает большой ассортимент своих продуктов, который включает десять маркеров на основе твёрдой краски, и два маркера на основе жидкой краски, которые позволяют маркировать изделия, температура поверхности которых в процессе термообработки может достигать 1 200 °С. Быстросохнущая износостойкая маркировка не растекается, не обугливается, сохраняет свой цвет, не отшелушивается и не трескается.

Предлагаемые компанией Markal маркеры для горячих металлов можно условно разбить на две группы:

  • Маркеры для металлов, подвергающихся немедленной закалке в двух жидких средах (вода и масло): M Paintstik и М-10 Paintstik.
    Помимо очень высокой стойкости маркировки при погружении изделия в закалочные ванны, эти маркеры имеют очень широкий температурный диапазон применения (от -46 до 871 °С – для M Paintstik, от -46 до 982 °С – для М-10 Paintstik), что позволяет маркировать очень холодные изделия без их предварительного нагрева.
  • Маркеры для изделий, подвергающихся другим видам термической обработки — отжигу, отпуску, нормализации или старению: H Paintstik, HT Paintstik, HT-34 Paintstik, HT-40 Paintstik, HT-75 Paintstik, J Paintstik, K Paintstik, X-5 Paintstik, Pro-Line НТ, HT.1000 Tube Marker.
    Для выбора маркера предлагаем воспользоваться удобной диаграммой, на которой отражены температурные диапазоны применения маркеров, рекомендуемых компанией Markal для маркировки горячих металлов.
Читайте так же:
Как установить сверло в дрель

Нажмите на эту область, чтобы увидеть таблицу маркеров

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Тепловое излучение горячего металла является источником очень высокой опасности для здоровья и жизни персонала. Поэтому, при нанесении маркировки на горячие изделия, компания Markal настоятельно рекомендует использовать специальные держатели для маркеров. Подробную информацию о держателях маркеров можно найти в разделе «Держатели для маркеров».

2.2. Горячая обработка металлов давлением

Является основным видом обработки, включающем такие методы как:

  • Ковку;
  • Горячую прокатку;
  • Горячую объёмную штамповку;
  • Горячее волочение;
  • Прессование.

К этому виду обработки металлов можно также отнести горячую гибку.

Горячая обработка металлов давлением в зоне установленных температур снижает сопротивление деформированию примерно в 10-15 раз по сравнению с обычным холодным состоянием. При горячей обработке металлов давлением необходимо соблюдать определенный температурный интервал, зависящий от вида и химического состава сплава.
Развивающийся технологический прогресс в области обработки металла давлением идет по пути достижения такой чистоты поверхности и точности деталей, которая позволяла бы подавать их на сборку без обработки резанием. Это возможно в том случае, когда применяемый материал имеет жёсткие допуски, а температура нагрева его выдерживается точно.

ЦЕЛИ МАРКИРОВКИ: технологическая маркировка (указание важных, для контроля качества процесса обработки изделия, данных), маркировка внутризаводской прослеживаемости изделий (временные идентификаторы изделий, и проч.).

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МАРКЕРЫ

Нажмите на эту область, чтобы увидеть таблицу маркеров

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Тепловое излучение горячего металла является источником очень высокой опасности для здоровья и жизни персонала. Поэтому, при нанесении маркировки на горячие изделия, компания Markal настоятельно рекомендует использовать специальные держатели для маркеров. Подробную информацию о держателях маркеров можно найти в разделе «Держатели для маркеров».

2.3. Сварка металлов

Как один из видов обработки металлов, предполагает значительное термическое воздействие на свариваемые металлы, особенно – в зоне сварного шва и зоне термического влияния; даже вне пределов зоны термического влияния температура поверхности металлов может достигать нескольких сот градусов.
В случае необходимости предварительного подогрева металлов перед сваркой свариваемые детали могут нагреваться до температуры 400 °С.

Помимо нагрева деталей в процессе предварительного подогрева или сварки, часто возникает необходимость термической обработки сваренных металлов для улучшения качества сварного соединения и близкой к нему зоны основного металла. Для этого сваренные металлы нагревают до определённой температуры (зависит от вида термообработки, но, как правило, не превышает 600-680°С) и медленно охлаждают. Всё это предъявляет очень высокие требования к термостойкости используемых средств маркировки свариваемых изделий.

ЦЕЛИ МАРКИРОВКИ: технологическая маркировка (указание важных для контроля качества сварки данных), маркировка внутризаводской прослеживаемости изделий (временные идентификаторы изделий, и проч.).

ВАЖНО: Несмотря на высокую термостойкость (до 2000 °С), долговечная маркировка металлических деталей специальными мелками на основе стеатита неприемлема в силу того, что легко удаляется и, соответственно, не может применяться для получения стойкой и долговечной маркировки общего назначения (например: нанесение информации об изделии, специальные пометки и т.п.). Для получения более долговечной маркировки предлагаем использовать специальные маркеры Markal.

Обработка металла давлением. Все способы и нюансы

Один из технологических способов обработки металла — воздействие на него давлением. Особенность данного процесса — меняется внешний вид продукта и его физические свойства. При воздействии давлением увеличивается производительность.

Разные формы пластической деформации используются на современном производстве, для получения как окончательных деталей, так и исходного материала.

Основы процесса обработки давлением металла

Процедура опирается на физические свойства металла безвозвратно изменять свою форму под давлением внешней нагрузки без разрушения. Это основано на механическом свойстве атомов менять свое стабильное состояние на новое при воздействии сил, которые превышают упругость самого металла.

Обработка проводится горячим и холодным способом. При горячем методе температура заготовки выше, чем показатель рекристаллизации.

обработка металла давлением

При холодном методе давление производится при показателях температуры ниже, чем у рекристаллизации.

Применяется несколько процессов воздействия на металл давлением:

  • волочение;
  • воздействие прессом;
  • ковочный процесс;
  • прокатный станок;
  • объемный вариант штамповки;
  • листовой метод;
  • комбинированные методы.

Каждый из них отличается многими нюансами.

Прокатка

Для прокатки используется вращательный инструмент — валка. Заготовка втягивается в зазор между валками и приобретает необходимую форму детали. Прокатка имеет несколько разновидностей:

  • Продольная: один из самых распространенных методов прокатки.
  • Поперечная: заготовка в таком методе не делает поступательных движений.
  • Поперечно-винтовая: средний вариант обработки между двумя методами обработки.

Последняя разновидность чаще применяется для изготовления полых заготовок. Прокатка является одним из наиболее широко применяемых методов создания металлических заготовок давлением. При помощи данного процесса получают: балки, рельсы, листы, прутковый материал, трубы.

На производстве несколько валков, соединенных в станину, получается клеть. Всем известный станок проката — это несколько клетей, которые имеют соединения. На прокатных станах используется, и горячий, и холодный метод обработки металла.

прокатка металла

В зависимости от готовой продукции, которую выпускает прокатный стан, их делян на: листопрокатные, трубопрокатные, рельсобалочные, а также специальные.

Такие станки подразделяются на то, сколько валков расположено в нем.

Волочение

В данном метода обработки применяется принудительное пропускание профиля (круглого или фасонного) через фильеру. Ее еще называют волокой. Волока изготавливается из твердых сплавов, а также инструментальной стали и алмазов. Таким образом, изготавливается проволока.

При этом толщина и ширина сечения должны иметь соотношение не больше 20. В таком процессе через несколько фильер протягивается заготовка большого диаметра. Процесс волочения так же разделяется на виды.

  1. По типу волочения: сухое или мокрое. При мокром волочении используется мыльная эмульсия, а при сухой обработке давлением применяется емкость с мыльным раствором.
  2. Много- и однониточное волочение. Многониточное волочение допускает протягивание 8 одновременных заготовок.
  3. По обработке поверхности: чистовое или черновое. Чистовое волочение используется как оканчивающая процедура, а черновой вариант является заготовительным.
  4. По температурным показателям: холодный и горячий вариант.
  5. По числу обработки: однократное или многократное. Считается по количеству протягиваний полосы через станок.
Читайте так же:
Как подключить проводку к выключателю двойному

При помощи данной технологической процедуры получается проволока до 8 мм в диаметре. Волочение полых конструкций помогает произвести тонкостенные трубы небольшого диаметра.

Прессование

Это процедура выдавливания давлением металла через отверстие матрицы. В качестве стартового материала для прессования используют заготовки, предварительно обработанные на прокатном станке. Детали получаются самого разного сечения. При помощи прессования в промышленных масштабах изготавливают:

  • пруты в диаметре 0.5-20 см;
  • трубы в диаметре до 80 см и толщина стенок до 8 мм.

Различия прессования только по методу: прямой и обратный.

При такой процедуре используются в качестве необходимого материала алюминий, медь, магний, титановые сплавы. При прямом варианте следует разогреть заготовку и выложить ее в углубление пресса.

На одной из сторон контейнера расположена матрица с отверстием для выхода материала, которое имеет круглое сечение. С противоположного конца расположен пуансон и пресс-шайба. При таком методе к концу прессования в контейнере остаются пресс-остатки. Они не участвуют в процессе обработки давления металлом.

Обратный вариант обработки заготовок. При таком варианте в контейнер входит полый пуансон, оканчивающийся матрицей. Пуансона давит на приготовленный список, а через матричное отверстие выходит металл.

Отходы по умолчанию меньше, чем при прямом варианте обработки — на 10%. Но из-за сложной конструкции станка, этот метод применяется реже, чем прямой.

Технология процесса имеет следующий алгоритм:

  1. Подготавливают начальный материал в виде слитка или заготовки. Для этого удаляют все дефекты, разрезают на определенные участки.
  2. Разогрев материал в электрической или плавильной печи.
  3. Размещение нагретого материала непосредственно в контейнер.
  4. Вывод материала через матрицу.
  5. Доработка металла — резка, избавление от дефектов, правка.

При соблюдении технологического процесса можно добиться 80% выхода готовой продукции.

Ковка

Это один из самых древних методов обработки металла. Первые известные человечеству кузнецы работали еще 6 тысяч лет назад. Сейчас ковка применяется на всех видах производства.

По сути, ковка — это обработка материала нагретого до ковочной температуры. Есть и варианты холодной ковки. На данный момент существует 3 вида ковки:

  1. Свободная, при которой нет ограничения по формам материала. Сюда же относятся и ручные варианты ковки.
  2. Машинная — используется с массовой, тяжелой промышленности. Масса механизированного молота до 5 тонн.
  3. Штамповка — используется для массового производства.

Кузнечный очаг на современном производстве имеет несколько вариаций:

  • установленное оборудование;
  • мобильные варианты;
  • закрытое или открытое;
  • топливные;
  • с электрическим разогревом;
  • жидкостные, твердотопливные и газовые;
  • по месту подачи воздуха: через боковые сопла или через центральное.

Наиболее распространённые кузнечные операции:

  1. Осадочные — уменьшает высоту заготовки и увеличивает ее поперечное сечение.
  2. Неполная осадка, при которой следует сделать утолщение.
  3. Протяжка — операция по удлинению заготовки.
  4. Обкатка — придача заготовке форме цилиндра.
  5. Образование кольцевой заготовки.
  6. Выработка широкой заготовки при помощи разгонки.

При ковке важно контролировать температуру, которая напрямую устанавливается в зависимости от твердости материала. Мелкие детали производят ручной поковкой, а средние и крупные — машинной.

Объемная штамповка

Под этой процедурой используется пластическая деформация материала по перераспределению материала на первичном продукте. При этом изменяется простая геометрическая конфигурация на более сложный вариант. Рабочий инструмент — штамп, форму которого получает деталь.

Холодная объемная штамповка проводится без разогрева детали. Этим методом выпускаются надежные детали и механизмы, применяемые в ответственных агрегатах. Штамповка осуществляется без рекристаллизации металла и со значительным упрочнением исходного материала. Но есть и недостаток у данного метода: детали изнашиваются на порядок быстрее.

объемная штамповка металла

Горячая объемная штамповка производится при температуре +200°С -1300°С. Начальный материал разрезан на отдельные части, которые по размеру равны будущим готовым деталям. По физическим свойствам эта процедура схожа со свободной ковкой. Отличие только в использовании штампов, которые позволяют достичь сложной конфигурации.

При горячем штамповании используется штамп из матрицы и пуансонов. При этом матрицы статичны, а пуансоны — подвижные. Штампы для горячего штампования бывают:

  • закрытыми, когда поверхность разъема находится по периметру поковки;
  • открытая, когда поверхность располагается под прямым углом к направлению штамповки.

Открытые штампа более просты в обращении, но могут привести к образованию заусениц на детали. Если используется штамп закрытый, то заусениц не будет, но такой станок не обладает универсальностью.

Листовая штамповка

Это вторичный вариант обработки после прокатки. В качестве исходного материала используются листы, полосы, а также ленты. Процесс проходит на кривошипных или гидравлических прессах. Листовая штамповка предусматривает два вида процедур:

  • создающие форму;
  • разделяющие.

При использовании листовой штамповки изготавливаются детали, которые имеют высокую точность. Практически все детали микроэлектроники произведены именно таким методом обработки давлением.

Эта процедура давно автоматизирована и штампует детали на скорости до нескольких сотен в минуту. При этом расход материала очень маленький.

Комбинированные методы

Если комбинировать несколько методов обработки металла давлением, то в конечном результате можно получить конечный продукт, который лучше отвечает всем требованиям, необходимым для его эксплуатации.

Одним из комбинированных методов является применение помимо давления еще и сварки. Это позволяет процесс удешевить и упростить, а в итоге получить деталь с заданными характеристиками.

Важно! При использовании данного метода необходимо помнить, что место сварки (шов) может стать слабой частью конструкции.

При совмещении в одном штамповочном переходе обжима и вытяжки можно без проблем уменьшить диаметр конечного продукта. Можно добиться и смены толщины заготовленного продукта в процессе деформации.

обработка металла комбинированным способом

Если комбинировать холодный и горячий метод обработки давлением, то легко добиться более высокой прочности за счет холодной деформации.

При влиянии на металл давления используются технологические процессы, основанные на простых законах физики. При этом значительно повышается производительность, а также конечные качества изготавливаемой детали. Есть несколько видов обработки металла давление.

Прежде всего, методы могут быть горячие и холодные, которые зависят от разницы температур между рекристаллизацией и материалом. Это помогает выпустить самые разные детали, по форме, толщине, прочности и эксплуатационным качествам.

При этом самым первым методом воздействия на металл при помощи давления является обыкновенная ковка, которая появилась вместе с выплавкой металла и позволила людям производить надежные орудия труда.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector