Металлообработка
Металлообработка — это процесс формирования и изменения формы металлов с целью создания полезных объектов, деталей, узлов и крупномасштабных конструкций. Как термин, он охватывает широкий и разнообразный спектр процессов, навыков и инструментов для производства объектов любого масштаба: от огромных кораблей , зданий и мостов до точных деталей двигателей и изысканных ювелирных изделий .
Исторические корни металлообработки предшествуют письменной истории; его использование охватывает культуры, цивилизации и тысячелетия. Оно эволюционировало от обработки мягких самородных металлов , таких как золото , с помощью простых ручных инструментов, плавки руд и горячей ковки более твердых металлов, таких как железо , до высокотехнологичных современных процессов, таких как механическая обработка и сварка . Его использовали в качестве промышленности, двигателя торговли, индивидуального хобби и создания искусства; [1] его можно рассматривать как науку и ремесло.
Современные процессы металлообработки, несмотря на их разнообразие и специализацию, можно отнести к одной из трех широких областей, известных как процессы формовки, резки или соединения. Современные металлообрабатывающие мастерские, обычно называемые механическими цехами , оснащены широким спектром специализированных или универсальных станков, способных создавать высокоточные и полезные изделия. Многие более простые методы обработки металлов, такие как кузнечное дело , больше не являются экономически конкурентоспособными в крупных масштабах в развитых странах; некоторые из них до сих пор используются в менее развитых странах для ремесленничества или хобби, а также для исторической реконструкции.
Предыстория
[ редактировать ]Самым старым археологическим свидетельством добычи и обработки меди было обнаружение медного кулона на севере Ирака, датируемого 8700 годом до нашей эры. [2] Самым ранним обоснованным и датированным свидетельством металлообработки в Америке была обработка меди в Висконсине , недалеко от озера Мичиган . Медь ковали до тех пор, пока она не стала хрупкой, а затем нагревали, чтобы ее можно было обрабатывать дальше. В Америке эта технология датируется примерно 4000–5000 годами до нашей эры. [3] Самые старые золотые артефакты в мире происходят из болгарского Варненского некрополя и датируются 4450 годом до нашей эры.
Не для всего металла требовался огонь, чтобы его получить или обработать. Айзек Азимов предположил, что золото было «первым металлом». [4] Его аргументация заключалась в том, что по своему химическому составу он встречается в природе в виде самородков чистого золота. Другими словами, золото, каким бы редким оно ни было, иногда встречается в природе как самородный металл . Некоторые металлы также можно найти в метеорах . Почти все другие металлы встречаются в рудах , минералосодержащих горных породах , для высвобождения металла которых требуется тепло или какой-либо другой процесс. Еще одна особенность золота заключается в том, что оно пригодно для обработки в том виде, в котором оно найдено, а это означает, что никаких технологий, кроме каменного молота и наковальни для обработки металла не требуется . Это результат свойств золота ковкости и пластичности . Самыми ранними инструментами были камень, кость , дерево и сухожилия , которых было достаточно для обработки золота.
В какое-то неизвестное время стал известен процесс выделения металлов из горных пород путем нагревания, и породы, богатые медью, оловом и свинцом стали востребованы . Эти руды добывались везде, где их признавали. Остатки таких древних шахт были найдены по всей Юго-Западной Азии . [5] Обработкой металла занимались южноазиатские жители Мехргарха между 7000 и 3300 годами до нашей эры. [6] Конец начала металлообработки приходится где-то около 6000 г. до н. э., когда выплавка меди стала обычным явлением в Юго-Западной Азии.
Древние цивилизации знали семь металлов. Здесь они расположены в порядке их окислительного потенциала (в вольтах ):
Потенциал окисления важен, поскольку он является одним из показателей того, насколько прочно металл может быть связан с рудой. Как можно видеть, железо значительно выше, чем шесть других металлов, а золото значительно ниже, чем шесть выше него. Низкая степень окисления золота является одной из основных причин его обнаружения в самородках. Эти самородки представляют собой относительно чистое золото и пригодны для переработки в том виде, в котором они были найдены.
Медная руда, имевшаяся в относительном изобилии, и оловянная руда стали следующими важными веществами в истории металлообработки. Используя тепло для выплавки меди из руды, было произведено большое количество меди. Его использовали как для украшений , так и для простых инструментов. Однако медь сама по себе была слишком мягкой для инструментов, требующих остроты и жесткости. В какой-то момент в расплавленную медь добавили олово, и бронза таким образом образовалась . Бронза – это сплав меди и олова. Бронза была важным достижением, поскольку она обладала прочностью и жесткостью, которых не хватало чистой меди. До появления железа бронза была самым совершенным металлом для инструментов и оружия обычных см. «Бронзовый век ( более подробно »).
За пределами Юго-Западной Азии те же достижения и материалы открывались и использовались по всему миру. Люди в Китае и Великобритании начали использовать бронзу, уделяя мало времени меди. Японцы начали использовать бронзу и железо почти одновременно. В Америке было иначе. Хотя народы Америки знали о металлах, только после европейской колонизации обработка металлов для инструментов и оружия стала обычным явлением. Ювелирные изделия и искусство были основными видами использования металлов в Америке до европейского влияния.
Около 2700 г. до н. э. производство бронзы было обычным явлением в местах, где можно было собрать необходимые материалы для выплавки, нагрева и обработки металла. Железо начали плавить, и оно стало важным металлом для изготовления инструментов и оружия. Последующий период стал известен как Железный век .
История
[ редактировать ]
 |
К историческим периодам фараонов в Египте , ведических царей в Индии , племен Израиля и цивилизации майя в Северной Америке , среди других древних народов, драгоценные металлы начали приобретать ценность. В некоторых случаях правила владения, распределения и торговли создавались, применялись и согласовывались соответствующими народами. К вышеуказанным периодам мастера по металлу были очень искусны в создании предметов украшения, религиозных артефактов и торговых инструментов из драгоценных металлов (цветных металлов), а также оружия, обычно из черных металлов и/или сплавов . Эти навыки были хорошо реализованы. Эти методы практиковали ремесленники, кузнецы , практикующие атхарваведы , алхимики и другие категории мастеров по металлу по всему миру. Например, техника грануляции использовалась во многих древних культурах до того, как исторические данные свидетельствуют о том, что люди путешествовали в отдаленные регионы, чтобы поделиться этим процессом. Сегодня мастера по металлу до сих пор используют эту и многие другие древние методы.
С течением времени металлические предметы становились все более распространенными и все более сложными. Необходимость дальнейшего приобретения и обработки металлов становилась все более важной. Навыки, связанные с добычей металлических руд из земли, начали развиваться, а кузнецы стали более осведомленными. Кузнецы по металлу стали важными членами общества. На судьбы и экономику целых цивилизаций большое влияние оказало наличие металлов и кузнецов. Слесарь зависит от добычи драгоценных металлов для изготовления ювелирных изделий , создания более эффективной электроники , а также для промышленного и технологического применения, от строительства до доставки контейнеров на железнодорожный и воздушный транспорт . Без металлов товары и услуги перестали бы перемещаться по земному шару в тех масштабах, которые мы знаем сегодня.
Общие процессы
[ редактировать ]
Металлообработку обычно делят на три категории: формовку , резку и соединение . Большая часть резки металла выполняется инструментами из быстрорежущей стали или твердосплавными инструментами. [7] Каждая из этих категорий содержит различные процессы.
Перед выполнением большинства операций металл необходимо разметить и/или измерить, в зависимости от желаемого готового продукта.
Разметка (также известная как макет) — это процесс переноса рисунка или рисунка на заготовку и первый этап ручной обработки металлов. Его применяют во многих отраслях или хобби, хотя в промышленности повторение избавляет от необходимости выделять каждую отдельную деталь. В сфере металлообработки разметка состоит из переноса инженерного плана на заготовку при подготовке к следующему этапу — механической обработке или производству.
Штангенциркули — это ручные инструменты, предназначенные для точного измерения расстояния между двумя точками. Большинство штангенциркулей имеют два набора плоских параллельных кромок, используемых для измерения внутреннего или внешнего диаметра. Эти штангенциркули могут иметь точность до одной тысячной дюйма (25,4 мкм). Разные типы штангенциркулей имеют разные механизмы отображения измеренного расстояния. Там, где более крупные объекты необходимо измерить с меньшей точностью, рулетка часто используется .
| Материал | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Процесс | Железо | Сталь | Алюминий | Медь | Магний | Никель | Тугоплавкие металлы | Титан | Цинк | Латунь | Бронза |
| Литье в песок | Х | Х | Х | Х | Х | Х | 0 | 0 | Х | ||
| Постоянное литье в форму | Х | 0 | Х | 0 | Х | 0 | 0 | 0 | Х | ||
| Литье под давлением | Х | 0 | Х | Х | |||||||
| Литье по выплавляемым моделям | Х | Х | Х | 0 | 0 | 0 | Х | ||||
| Абляционное литье | Х | Х | Х | 0 | 0 | ||||||
| Ковка в открытых штампах | 0 | Х | Х | Х | 0 | 0 | 0 | ||||
| Ковка в закрытых штампах | Х | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||||
| Экструзия | 0 | Х | Х | Х | 0 | 0 | 0 | ||||
| Холодный заголовок | Х | Х | Х | 0 | |||||||
| Штамповка и глубокая вытяжка | Х | Х | Х | 0 | Х | 0 | 0 | ||||
| Винтовая машина | 0 | Х | Х | Х | 0 | Х | 0 | 0 | 0 | Х | Х |
| Порошковая металлургия | Х | Х | 0 | Х | 0 | Х | 0 | ||||
| Ключ: X = выполняется регулярно, 0 = выполняется с трудом, осторожностью или с некоторыми жертвами, пробел = не рекомендуется | |||||||||||
Кастинг
[ редактировать ]
Литье приобретает определенную форму, заливая расплавленный металл в форму и позволяя ему остыть без применения механического воздействия. Формы литья включают в себя:
- Литье по выплавляемым моделям ( это называется литьем по выплавляемым моделям ) в искусстве
- Центробежное литье
- Литье под давлением
- Литье в песок
- Литье ракушек
- Спин-литье
Процессы формирования
[ редактировать ]Эти процессы формования изменяют металл или заготовку, деформируя объект, то есть без удаления какого-либо материала. Формовка осуществляется с помощью системы механических сил и, особенно при объемной обработке металла, с помощью тепла.
Процессы массового формования
[ редактировать ]
Пластическая деформация предполагает использование тепла или давления , чтобы сделать заготовку более проводящей к механическим силам. Исторически этим и литьем занимались кузнецы, хотя сегодня этот процесс стал индустриализированным. При объемной штамповке металла заготовка обычно нагревается.
- Холодная калибровка
- Экструзия
- Рисунок
- Ковка
- Порошковая металлургия
- Фрикционное бурение
- Роллинг
- Полировка
Процессы формования листов (и труб)
[ редактировать ]Эти типы процесса формования включают применение механической силы при комнатной температуре. Однако некоторые недавние разработки связаны с нагревом штампов и/или деталей. Достижения в области автоматизированной технологии металлообработки сделали возможной прогрессивную штамповку, которая представляет собой метод, который может включать в себя штамповку, чеканку, гибку и ряд других способов, которые модифицируют металл с меньшими затратами и приводят к меньшему количеству отходов. [9]
- Гибка
- Чеканка
- Декабрирование
- Глубокая вытяжка (DD)
- Складывание [10]
- Гидроформинг (HF)
- Газообразование горячего металла
- Горячая закалка прессом [11]
- Инкрементальное формование (IF)
- Прядение , формование сдвигом или формирование потока
Металлическая латунная ваза. - Строгание
- Повышение
- Профилирование рулонов
- Гибка валков
- Отбитый и преследующий
- Формирование резиновой подушки
- стрижка
- Штамповка
- Суперпластическая формовка (SPF)
- Катание с использованием английского колеса (колесной машины)
Процессы резки
[ редактировать ]
Резка — это совокупность процессов, в которых материалу придается заданная геометрия путем удаления лишнего материала с использованием различных инструментов, чтобы получить готовую деталь, соответствующую спецификациям. Конечным результатом резки является два продукта: отходы или излишки материала и готовая деталь. При деревообработке отходами будут опилки и лишняя древесина. При резке металлов отходами являются стружка, стружка и лишний металл.
Процессы резки относятся к одной из трех основных категорий:
- Процессы производства стружки, наиболее известные как механическая обработка.
- Обжиг - набор процессов, при которых металл разрезается путем окисления пропила на отдельные куски металла.
- Разные специальные процессы, которые нелегко отнести ни к одной из вышеперечисленных категорий.
Сверление отверстия в металлической детали — наиболее распространенный пример процесса изготовления стружки. Примером горения является использование кислородно-топливной горелки для разделения стальной пластины на более мелкие куски. Химическое фрезерование является примером специального процесса, при котором излишки материала удаляются с помощью травильных и маскирующих химикатов.
Существует множество технологий резки металла, в том числе:
- Ручные технологии: пила , долото , ножницы или ножницы.
- Машинные технологии: токарная обработка , фрезерование , сверление , шлифование , распиловка.
- Технологии сварки/обжига: лазерное , газокислородное и плазменное .
- Эрозионные технологии: водоструйной , электроэрозионной или абразивно-струйной обработкой .
- Химические технологии: Фотохимическая обработка
Смазочно-охлаждающая жидкость или охлаждающая жидкость используются там, где существует значительное трение и тепло на границе раздела резцов, таких как сверло или концевая фреза, и заготовка. СОЖ обычно распыляется на поверхность инструмента и заготовки, чтобы уменьшить трение и температуру на границе раздела режущий инструмент/заготовка и предотвратить чрезмерный износ инструмента. На практике существует множество способов подачи теплоносителя.
Влияние на здоровье
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( май 2024 г. ) |
Использование угловой шлифовальной машины при резке не является предпочтительным, поскольку большое количество вредных искр и дыма (и твердых частиц образуется ) по сравнению с использованием сабельной или ленточной пилы . [12] Угловые шлифовальные машины создают искры при резке черных металлов. Они также производят осколки , разрезая другие материалы.
Фрезерование
[ редактировать ]
|
Фрезерование — это сложная обработка металла или других материалов путем удаления материала для придания окончательной формы. Обычно это делается на фрезерном станке , станке с механическим приводом, который в своей базовой форме состоит из фрезы , вращающейся вокруг оси шпинделя (например, дрели ), и рабочего стола , который может перемещаться в нескольких направлениях (обычно в двух измерениях). оси x и y] относительно заготовки). Шпиндель обычно перемещается по оси z. Есть возможность поднять стол (где лежит заготовка). Фрезерные станки могут управляться вручную или под числовым программным управлением (ЧПУ) и могут выполнять огромное количество сложных операций, таких как нарезание пазов, строгание , сверление и нарезание резьбы , нарезание пазов , фрезерование и т. д. Двумя распространенными типами фрез являются горизонтальные фрезерные станки. мельница и вертикальная мельница.
Изготовленные детали обычно представляют собой сложные трехмерные объекты, которые преобразуются в координаты x, y и z, которые затем передаются в станок с ЧПУ и позволяют ему выполнять необходимые задачи. Фрезерный станок может производить большинство деталей в 3D, но некоторые требуют вращения объектов вокруг осей координат x, y или z (в зависимости от необходимости). Допуски различаются по различным стандартам в зависимости от региона. В странах, все еще использующих имперскую систему, это обычно составляет тысячные доли дюйма (единица, известная как ты ), в зависимости от конкретной машины. Во многих других европейских странах вместо этого используются стандарты ISO.
Чтобы сохранить как сверло, так и материал прохладными, используется высокотемпературная охлаждающая жидкость. В большинстве случаев охлаждающая жидкость распыляется из шланга непосредственно на долото и материал. Эта охлаждающая жидкость может управляться машиной или пользователем, в зависимости от машины.
Материалы, которые можно фрезеровать, варьируются от алюминия до нержавеющей стали и почти всех, что между ними. Для каждого материала требуется разная скорость фрезерного инструмента, а также количество материала, которое можно удалить за один проход инструмента. Более твердые материалы обычно измельчаются на более медленных скоростях с удалением небольшого количества материала. Более мягкие материалы различаются, но обычно фрезеруются с высокой скоростью сверления.
Использование фрезерного станка увеличивает затраты, которые учитываются в производственном процессе. При каждой эксплуатации станка также используется охлаждающая жидкость, которую необходимо периодически доливать во избежание поломки насадок. Фрезу также необходимо менять по мере необходимости, чтобы не повредить материал. Время – главный фактор затрат. На выполнение сложных деталей могут потребоваться часы, а на выполнение очень простых деталей уходит всего несколько минут. Это, в свою очередь, также меняет время производства, поскольку каждая деталь требует разного количества времени.
Безопасность является ключевым моментом для этих машин. Биты движутся на высоких скоростях и удаляют куски обычно обжигающе горячего металла. Преимущество фрезерного станка с ЧПУ заключается в том, что он защищает оператора станка.
Поворот
[ редактировать ]
Токарная обработка — это процесс резки металла для получения цилиндрической поверхности с помощью одноточечного инструмента. Заготовка вращается на шпинделе, и режущий инструмент подается в нее радиально, аксиально или в обоих направлениях. Изготовление поверхностей, перпендикулярных оси заготовки, называется торцовкой. Изготовление поверхностей с использованием как радиальной, так и осевой подачи называется профилированием. [13]
— Токарный станок это станок, который вращает блок или цилиндр из материала так, что при воздействии на заготовку абразивных , режущих или деформирующих инструментов ей можно придать форму для создания объекта, имеющего вращательную симметрию относительно оси вращения . Примеры объектов, которые можно изготовить на токарном станке, включают подсвечники , коленчатые валы , распределительные валы и опоры подшипников .
Токарные станки состоят из четырех основных компонентов: станины, передней бабки, каретки и задней бабки. Станина представляет собой точную и очень прочную основу, на которую опираются все остальные компоненты для выравнивания. передней бабки Шпиндель фиксирует заготовку с помощью патрона , кулачки которого (обычно три или четыре) затягиваются вокруг заготовки. Шпиндель вращается с высокой скоростью, обеспечивая энергию для резки материала. В то время как исторически токарные станки приводились в движение ремнями от линейного вала , в современных моделях используются электродвигатели. Заготовка выходит из шпинделя вдоль оси вращения над плоской станиной. Каретка представляет собой платформу, которую можно перемещать точно и независимо параллельно и перпендикулярно оси вращения. Закаленный режущий инструмент удерживается на нужной высоте (обычно в середине заготовки) стойкой. Затем каретка перемещается вокруг вращающейся заготовки, и режущий инструмент постепенно удаляет материал с заготовки. Заднюю бабку можно перемещать вдоль оси вращения, а затем при необходимости фиксировать на месте. Он может удерживать центры для дальнейшего закрепления заготовки или режущие инструменты, вбитые в конец заготовки.
Другие операции, которые можно выполнить с помощью одноточечного инструмента на токарном станке: [13]
Снятие фаски: срезание угла на углу цилиндра.
Отрезка: инструмент подается радиально в заготовку, чтобы отрезать конец детали.
Нарезание резьбы : инструмент подается вдоль и поперек внешней или внутренней поверхности вращающихся частей для создания внешней или внутренней резьбы .
Растачивание : одноточечный инструмент подается линейно и параллельно оси вращения для создания круглого отверстия.
Сверление : подача сверла в заготовку в осевом направлении.
Накатка : используется инструмент для создания шероховатой текстуры поверхности заготовки. Часто используется для захвата рукой металлической детали.
Современные токарные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) и обрабатывающие центры (ЧПУ) могут выполнять второстепенные операции, такие как фрезерование, с использованием приводных инструментов. При использовании приводных инструментов заготовка перестает вращаться, и приводной инструмент выполняет операцию обработки вращающимся режущим инструментом. Станки с ЧПУ используют координаты x, y и z для управления токарными инструментами и производства продукции. Большинство современных токарных станков с ЧПУ способны производить большинство токарных объектов в 3D.
Обрабатывать можно почти все типы металлов, хотя для более твердых заготовок требуется больше времени и специальные режущие инструменты.
Резьба
[ редактировать ]
Существует множество процессов нарезания резьбы, в том числе: нарезание резьбы метчиком или матрицей , фрезерование резьбы, одноточечная нарезка резьбы, накатка резьбы, холодная накатка и формовка, а также шлифование резьбы. Метчик наружную используется для нарезания внутренней резьбы на внутренней поверхности предварительно просверленного отверстия, а матрица нарезает резьбу на предварительно отформованном цилиндрическом стержне.
Шлифование
[ редактировать ]
|
При шлифовании используется абразивный процесс для удаления материала с заготовки. Шлифовальный станок — это станок, используемый для получения очень тонкой отделки, выполнения очень легких резов или высокоточных форм с использованием абразивного круга в качестве режущего устройства. Это колесо может быть изготовлено из камней разных размеров и типов, алмазов или неорганических материалов.
Самая простая шлифовальная машина — это настольная шлифовальная машина или ручная угловая шлифовальная машина, предназначенная для снятия заусенцев с деталей или резки металла с помощью диска с застежкой-молнией.
С развитием времени и технологий шлифовальные машины увеличивались в размерах и сложности. От старых времен ручного шлифовального станка, затачивающего концевые фрезы для производственного цеха, до сегодняшних производственных ячеек с автоматической загрузкой с ЧПУ на 30 000 об/мин, производящих реактивные турбины, процессы шлифования сильно различаются.
Шлифовальные машины должны быть очень жесткими, чтобы обеспечить требуемую отделку. Некоторые шлифовальные станки даже используются для изготовления стеклянных шкал для позиционирования оси станка с ЧПУ. Общее правило заключается в том, что машины, используемые для производства весов, в 10 раз точнее, чем машины, для которых производятся детали.
Раньше шлифовальные станки использовались для чистовых операций только из-за ограничений инструмента. Современные материалы шлифовальных кругов и использование промышленных алмазов или других искусственных покрытий (кубический нитрид бора) на формах кругов позволили шлифовальным станкам достичь отличных результатов в производственных условиях, а не отодвигаться на задний план.
Современные технологии включают в себя усовершенствованные операции шлифования, включая системы управления с ЧПУ, высокую скорость съема материала с высокой точностью, что хорошо подходит для аэрокосмической отрасли и крупносерийного производства прецизионных компонентов.
Подача
[ редактировать ]
Напильником сочетание шлифования и нарезания зубьев пилы называется . До разработки современного обрабатывающего оборудования оно обеспечивало относительно точные средства производства мелких деталей, особенно с плоскими поверхностями. Умелое использование напильника позволяло машинисту работать с точными допусками и было отличительной чертой этого ремесла. Сегодня опиловка редко используется в качестве производственной технологии в промышленности, хотя она остается распространенным методом снятия заусенцев .
Другой
[ редактировать ]Протяжка — это механическая операция, используемая для нарезания шпоночных пазов на валах. Электронно-лучевая обработка (EBM) — это процесс обработки, при котором высокоскоростные электроны направляются к заготовке, создавая тепло и испаряя материал. Ультразвуковая обработка использует ультразвуковые колебания для обработки очень твердых или хрупких материалов.
Объединение процессов
[ редактировать ]
Сварка
[ редактировать ]Сварка — это производственный процесс, при котором материалы, обычно металлы или термопласты , соединяются путем коалесценции . Это часто делается путем плавления заготовок и добавления присадочного материала для образования ванны расплавленного материала, который охлаждается и становится прочным соединением, но иногда используется давление в сочетании с нагревом или само по себе. для создания сварного шва [14]
Для сварки можно использовать множество различных источников энергии, включая газовое пламя , электрическую дугу , лазер, электронный луч, трение и ультразвук . Хотя сварка часто является промышленным процессом, ее можно выполнять в самых разных средах, в том числе на открытом воздухе, под водой и в космосе . Однако независимо от места сварка остается опасной, и необходимо принять меры предосторожности, чтобы избежать ожогов, поражения электрическим током , ядовитых паров и чрезмерного воздействия ультрафиолетового света .
Пайка
[ редактировать ]Пайка — это процесс соединения, при котором присадочный металл расплавляется и втягивается в капилляр, образующийся при сборке двух или более заготовок. Присадочный металл вступает в металлургическую реакцию с заготовками и затвердевает в капилляре, образуя прочное соединение. В отличие от сварки, заготовка не расплавляется. Пайка аналогична пайке, но происходит при температуре выше 450 °C (842 °F). Преимущество пайки заключается в том, что она вызывает меньшие термические напряжения, чем сварка, а паяные узлы имеют тенденцию быть более пластичными, чем сварные изделия, поскольку легирующие элементы не могут расслаиваться и выделяться в осадок.
К методам пайки относятся огненная пайка, контактная пайка, пайка в печи, диффузионная пайка, индукционная пайка и вакуумная пайка.
Пайка
[ редактировать ]
Пайка — это процесс соединения, который происходит при температуре ниже 450 °C (842 °F). Это похоже на пайку: наполнитель расплавляется и втягивается в капилляр для образования соединения, хотя и при более низкой температуре. Из-за более низкой температуры и различных сплавов, используемых в качестве наполнителей, металлургическая реакция между наполнителем и заготовкой минимальна, что приводит к более слабому соединению.
Клепка
[ редактировать ]Клепка – один из древнейших процессов соединения металлических изделий. [15] Его использование заметно сократилось во второй половине 20-го века. [16] [ нужна ссылка ] но он по-прежнему сохраняет важное применение в промышленности и строительстве, а также в ремеслах, таких как ювелирное дело , средневековые доспехи и металлическая мода в начале 21 века. Прежнее использование заклепок вытесняется совершенствованием технологий сварки и изготовления компонентов .
Заклепка — с двумя головками и без резьбы это, по сути, болт , который скрепляет вместе два других куска металла. отверстия просверливаются или пробиваются В двух соединяемых частях металла . Отверстия выравниваются, через них пропускают заклепку, и на концах заклепки формируют постоянные головки с помощью молотков и штампов (путем холодной или горячей обработки ).Заклепки обычно покупаются с уже сформированной головкой.
При необходимости снять заклепки одну из головок заклепки срезают холодной стамеской . Затем заклепку выбивают с помощью молотка и керна .
Механические крепления
[ редактировать ]Сюда входят как винты , так и болты . Это часто используется, поскольку требует относительно небольшого количества специального оборудования, и поэтому часто используется в плоской мебели . Его также можно использовать, когда металл соединяется с другим материалом (например, деревом ) или когда конкретный металл плохо сваривается (например, алюминий ). Это можно сделать для непосредственного соединения металлов или с использованием промежуточного материала, такого как нейлон . Хотя металл часто слабее, чем другие методы, такие как сварка или пайка, его можно легко удалить и, следовательно, повторно использовать или переработать. Это также можно сделать с использованием эпоксидной смолы или клея, сохраняя при этом экологические преимущества.
Связанные процессы
[ редактировать ]Хотя эти процессы не являются основными процессами металлообработки, они часто выполняются до или после процессов металлообработки.
Термическая обработка
[ редактировать ]Металлы можно подвергать термической обработке для изменения свойств прочности, пластичности, ударной вязкости, твердости или устойчивости к коррозии. Общие процессы термообработки включают отжиг , дисперсионное твердение , закалку и отпуск :
- отжиг смягчает металл, обеспечивая восстановление после холодной обработки и рост зерна.
- закалку можно использовать для упрочнения легированных сталей или в дисперсионно-твердеющих сплавах для улавливания растворенных атомов растворенных веществ в растворе.
- отпуск приведет к осаждению растворенных легирующих элементов или, в случае закаленных сталей, к улучшению ударной вязкости и пластических свойств.
Часто механическую и термическую обработку объединяют в так называемую термомеханическую обработку для улучшения свойств и более эффективной обработки материалов. Эти процессы являются общими для высоколегированных специальных сталей, суперсплавов и титановых сплавов.
Покрытие
[ редактировать ]Гальваника – распространенный метод обработки поверхности. Он предполагает приклеивание тонкого слоя другого металла, такого как золото , серебро , хром или цинк, к поверхности изделия путем гидролиза. Используется для уменьшения коррозии, создания стойкости к истиранию и улучшения эстетического вида изделия. Покрытие может даже изменить свойства исходной детали, включая проводимость, рассеивание тепла или структурную целостность. Существует четыре основных метода гальванического покрытия, обеспечивающих правильное покрытие и экономическую эффективность каждого продукта: массовое покрытие, гальваническое покрытие на стойках, непрерывное покрытие и линейное покрытие. [17]
Термическое напыление
[ редактировать ]Методы термического напыления являются еще одним популярным вариантом отделки и часто имеют лучшие свойства при высоких температурах, чем гальванические покрытия, из-за более толстого покрытия. Четыре основных процесса термического напыления включают в себя электродуговое напыление, пламя (горение ацетилена), плазменное напыление и высокоскоростное газокислородное напыление (HVOF). [18]
См. также
[ редактировать ]- Орнаменты из бронзы и латуни.
- Образование стружки
- Тяжелые металлы
- Отравление свинцом
- Список металлообрабатывающих профессий
- Металлическая стружка
- Испытание металла
- Ручной инструмент для металлообработки
- Профессиональное воздействие пыли
- Частицы
- Электроинструмент
- Каменная форма
Общий:
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Металлические скульптуры в стиле стимпанк» . Архивировано из оригинала 7 июля 2015 г. Проверено 30 августа 2012 г.
- ^ Гессен, Рейнер, В. (2007). Ювелирное дело через историю: энциклопедия. Издательская группа Гринвуд. п. 56. ISBN 0-313-33507-9 .
- ^ Эмори Дин Кеок; Кей Мари Портерфилд (2002). Энциклопедия вклада американских индейцев в мир: 15 000 лет изобретений и инноваций . Издательство информационной базы. стр. 14–. ISBN 978-1-4381-0990-9 . Проверено 8 июля 2012 года .
- ^ Азимов, Исаак: «Солнечная система и обратно», стр. 151 и далее. Даблдей и компания, Inc., 1969 год.
- ^ Перси Кнаут и др. «Появление человека, Кузнецы по металлу», стр. 10–11 и далее. Книги Времени-Жизни, 1974.
- ^ Поссель, Грегори Л. (1996). Мергарх в Оксфордском справочнике по археологии , Брайан Фэган (ред.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-507618-4
- ^ Механика резки металлов. , Mechanicalsite.com, получено 5 апреля 2019 г.
- ^ Дегармо, Э. Пол; Блэк, Джей Т.; Кохсер, Рональд А. (2003). Материалы и процессы в производстве (9-е изд.). Уайли. п. 183 . ISBN 0-471-65653-4 .
- ^ «Прогрессивная штамповка Alrouf | Решения для точной металлообработки» . Альруф Электрик . Проверено 4 июля 2023 г.
- ^ Лейси, Сью (15 октября 2015 г.). «Эволюция складчатости» . Складной узел . Проверено 1 января 2024 г.
- ^ Карбасян, Х.; Теккая, А.Е. (2010). «Обзор горячего тиснения». Журнал технологии обработки материалов . 210 (15): 2103. doi : 10.1016/j.jmatprotec.2010.07.019 .
- ^ «Как лучше всего резать толстую сталь?» . Ютуб . 7 августа 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Шнайдер, Джордж. Глава 4: Токарные инструменты и операции , American Machinist, январь 2010 г.
- ^ «Что такое сварка?» . Материалы . Проверено 18 июля 2023 г.
- ^ «Процессы соединения металлов | Nuclear-power.com» . Ядерная энергетика . Проверено 4 июля 2023 г.
- ^ «Демократия - представительные демократии, верховенство закона и культура убеждений | Британника» . Британская энциклопедия . Проверено 4 июля 2023 г.
- ^ «Гальваника» . Химия LibreTexts . 02.10.2013 . Проверено 4 июля 2023 г.
- ^ «В чем разница между процессами термического напыления?» . www.twi-global.com . Проверено 4 июля 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Как лучше всего резать толстую сталь?
- Шнайдер, Джордж. «Глава 1: Материалы режущего инструмента», American Machinist , октябрь 2009 г.
- Шнайдер, Джордж. «Применение режущего инструмента: глава 2, методы удаления металла», American Machinist , ноябрь 2009 г.
- Видео о металлообработке опубликовано Институтом научного кино. Доступно на AV-портале Немецкой национальной библиотеки науки и технологий .
- Свидетельства из истории металлообработки
- Хорнер, Джозеф Грегори (1911). . Британская энциклопедия . Том. 18 (11-е изд.). стр. 205–215.
