Современные методы и техника обработки металла. Высокоскоростная обработка металла

Ковка металла При ковке металла изменяются его физико-механические свойства: он делается плотным и прочным за счет деформации кристаллической решетки. Волокна металла, прокованные множество раз при небольшом подогреве скручиваются и переплетаются в различных направлениях. Металл приобретает гибкость в сочетании с высокой твердостью. Этим объясняются удивительные свойства клинка булатного или традиционного японского меча. Эффективные технологии, применяемые при обработке металлов, позволяют не только получить изделия любой формы, но и создавать изделия с нужными свойствами для работы в сложных и экстремальных условиях. Штампование В настоящее время широкое распространение получили горизонтально-ковочные машины.

Технология самоорганизации при антикоррозионной обработке металла.

Достаточно сказать, что на борьбу с «железной болезнью» сегодня тратится отнюдь не мало сил, времени и средств. Однако, несмотря на богатый опыт человечества, знания большинства из нас в этом вопросе, как правило, весьма поверхностны. А ведь они могли бы многим существенно облегчить жизнь. Если провести опрос на улицах на тему «какие Вы знаете методы борьбы с ржавчиной?», чаще всего будут перечисляться далеко не самые эффективные меры: покраска, оцинковка и, в лучшем случае, хромирование с никелированием. В самом деле, когда нам привозят и устанавливают железную дверь, ворота в гараже или, скажем, свежеизготовленную батарею парового отопления, мы первым делом спешим в хозяйственный магазин за краской, пока ржаветь не начало. Потом-то замучаешься очищать от рыжего налета. А когда через пару месяцев краска начнет потихоньку шелушиться, посетуем немного на качество краски, и снова за кисточку. Некоторые из нас, у кого знаний и опыта побольше, и в кошельке не пусто, перед покраской нанесут слой грунтовки – хоть и хлопотно, зато может год, а то и два простоять. А что, скажете Вы, простому человеку еще делать? Других-то путей нет. Вот так на сегодня обстоят дела в быту. Несколько богаче выбор у автолюбителей: сейчас в продаже есть много всяких «антикоров», мастик, преобразователей ржавчины и специальных грунтовок. Хотя, по сути, все сводится к двум разновидностям средств. Это либо органическое пленкообразующее с минеральным пигментом (различные покрытия), либо составы на основе ортофосфорной кислоты (преобразователи ржавчины и специальные грунтовки). Стоит такая «химия» недешево, а результат все тот же – год-другой, и все по новой… А ведь ситуация-то парадоксальная! Если не полениться и просмотреть специальную литературу, то выяснится, что, во-первых, любые лакокрасочные покрытия используются лишь как вторичная защита и должны наноситься на специально подготовленную поверхность металла. Во-вторых, наиболее важными являются химические методы обработки металлов (фосфатирование, оксидирование, хроматирование, и им подобные). В-третьих, самым действенным методом, который сочетает в себе эффективность, доступность и дешевизну, является фосфатирование, которое, благодаря такому набору качеств получило широкое распространение во всем мире для подготовки поверхности к лакированию и окраске, в том числе и изделий, эксплуатирующихся в особо жестких условиях. Достаточно сказать, что ведущие зарубежные производители автомобилей для подготовки всех металлических поверхностей используют именно фосфатирование. А что же у нас? Почему в отечественной промышленности этот наиболее прогрессивный метод почти не применяется? Почему на любой «иномарке» можно без проблем ездить и по грязи и по соленому снегу, а наши «жигули», «москвичи» и «волги» за два-три года эксплуатации ржавеют насквозь, несмотря на мастики и «антикоры«? Попробуем ответить на эти вопросы.

На самом деле, фосфатирование как метод антикоррозийной защиты металлов было изобретено именно в Советском Союзе еще в тридцатых годах прошлого столетия. Тогда же были заложены и научные основы этого метода, которые сегодня использует весь мир. А вот внедрение производилось по принципу: «все самое лучшее – на благо Родине», то есть в военной, а позже, и космической отраслях. Мало кому известно, что в обязательном порядке фосфатируют поверхности искусственных спутников и ракет, что позволяет, помимо прочего, регулировать их температурный режим в пределах оптимального уровня, а вот о способности военной техники десятилетиями сопротивляться ржавчине под открытым небом наслышаны многие. Поначалу передовая технология была просто недоступна «гражданской» промышленности в силу остаточного принципа снабжения последней, а также из соображений секретности, а позже, когда секретность сняли, просто по инерции. Зачем тратить дополнительные деньги, которых вечно не хватает, если и так продукция пользуется спросом? В наши дни нет никаких препятствий для самого широкого использования этой некогда секретной технологии, причем не только в промышленности, но и в быту. Достаточно лишь преодолеть барьер традиционности.

А для чего? – спросите вы. Позвольте ответить вопросом на вопрос. А разве плохо, если перед покраской тех же самых ворот для гаража, потратив лишние полчаса времени на то, чтобы этим раствором помазать поверхность, причем, смело можно и по ржавчине, лишь бы не слишком толстым слоем эта ржавчина была, а потом, когда подсохнет (еще пятнадцать минут), и красить одно удовольствие, поскольку краска ложится на порядок лучше, и краску можно использовать подешевле, а главное – забыть после этого, что ворота железные, лет этак на пятнадцать? А для автолюбителя разве не мечта, чтобы пару раз помазать Fenom Stop Rust днище, подкрылки и другое «железо» и забыть про ржавчину лет на десять? Реально ли такое? На самом деле, никакого чуда нет – голая наука. А выглядит нереально лишь потому, что не сталкивались на практике, а пользуемся все как один никуда не годными методами. Нормальный специалист за голову схватится: как это так, краской прямо по железу?! А ведь в любой инструкции для краски по металлу сказано, что наносить только на подготовленную поверхность (кстати, и о том, что неплохо бы предварительно отфосфатировать, часто пишут, только не пишут, как). Итак, что же такое фосфатирование и в чем его преимущества?

Начнем с того, что практически любой металл, за редким исключением, способен окисляться под действием кислорода воздуха, влаги и других агрессивных факторов окружающей среды. Особенно подвержены коррозии черные металлы – железо и различные стали с малым содержанием легирующих добавок, то есть наиболее часто используемые в технике материалы. Если покрыть металлическую поверхность слоем краски без предварительной подготовки, то это лишь снизит скорость окисления. Во-первых, любое лакокрасочное покрытие не является абсолютно непроницаемым для молекул кислорода и воды, которые имеют гораздо меньший размер по сравнению с органическими молекулами, из которых состоит лак или основа краски. А уж частицы пигмента, какими бы мелкими они не выглядели, и вовсе в миллиарды раз больше. Во-вторых, любое покрытие неизбежно имеет микротрещины. Так или иначе, кислород проникает к поверхности и процесс начинается. По мере образования ржавчина из-за очень большой удельной поверхности начинает активно адсорбировать кислород и пары воды, то есть, как бы создается разрежение, и процесс ускоряется. Очаг поражения разрастается, а поскольку ржавчина имеет больший объем, чем исходный металл, слой краски над ней вспучивается, количество микротрещин растет, в результате через некоторое время краска начинает шелушиться, а затем и вовсе отваливаться слоями. При фосфатировании на поверхности металла образуется химически связанный с ним микрокристаллический слой нерастворимых первичных фосфатов железа и марганца, главной отличительной особенностью которого является то, что защита у этого слоя не механическая, как у лака или краски, а химическая. Если в каком-то месте возникает микротрещина, и кислород, проникая к металлу, начинает его окислять, тут же происходит химическая реакция образующейся ржавчины с веществами защитного слоя, в результате которой образуются вторичные фосфаты железа, которые, в свою очередь, быстро и надежно цементируют трещину. Фосфатную пленку можно сравнить с самозаклеивающейся покрышкой, которой не страшны гвозди и даже пули. Если учесть, что пленка эта сама по себе очень прочна, становится понятно, почему фосфатирование считается в несколько раз эффективней хромирования и никелирования, а подвергнувшиеся фосфатированию изделия способны десятилетиями стоять даже в морской воде! Помимо химической стойкости и механической прочности фосфатная пленка имеет еще целый ряд полезных свойств. На ней намного лучше (в два-три раза), чем на стали, держится любая краска. Она значительно сильнее, чем сталь, поглощает тепловое излучение, в результате чего краска на фосфатированной поверхности сохнет гораздо быстрее. Она не смачивается расплавленными металлами, то есть хорошо защищает поверхность от сварочных брызг.

Есть еще одно немаловажное качество. Средства для фосфатирования, разработанные по «военным» технологиям (в настоящее время выпускаются под маркой Fenom Stop Rust), представляют собой водные растворы гидрофосфатов марганца и железа определенного состава, подобранного таким образом, чтобы обеспечить образование пленки с заданными свойствами. Поскольку основа водная, перед обработкой поверхность не обязательно должна быть сухой, важно лишь, чтобы она не была жирной.

Применение средства «Fenom Stop Rust» сводится к тому, что обрабатываемая поверхность металла, предварительно очищенная от грязи и, если нужно, обезжиренная, смачивается раствором с помощью кисти или валика, выдерживается 15 минут, после чего смачивается повторно. После высыхания поверхность может быть выкрашена любой краской без предварительной промывки. Допускается обработка без предварительного удаления ржавчины (если, конечно, ржавчина не лежит сплошным толстым слоем и не сыплется при малейшем прикосновении).

Обработка металлов давлением

За всю историю технической цивилизации человечество придумало всего шесть видов технологических процессов обработки конструкционных материалов, среди которых особое место до сих пор занимают металлы:

Удаление части от целого - резание (точение, фрезерование, строгание, шлифование), пиление, разрезание, травление, вырубка, пробивка. Заполнение формы - литье, когда окончательные форма и размеры нужной отливки определяются стенками сосуда, в который заливают расплав.

Перемещение объемов заготовки - прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка - «лепка», когда желаемая конфигурация изделия получается заполнением формообразующей полости (ручья) штампа под давлением пресса или ударом молота.

Присоединение частей - сварка, склеивание, клепка, пайка.

Изменение состояния - термическая обработка (закалка, отжиг, отпуск), полимеризация, обжиг.

Присоединение на микроуровне - химико-термическая обработка, покрытия, компактирование металлопорошков, окрашивание, выращивание кристаллов.

Технологии подготовки поверхности металла

Надёжная антикоррозионная защита металла возможна только при высоком уровне подготовки поверхности.

Перед нанесением антикоррозионного лакокрасочного материала необходимо, прежде всего, выбрать технологию и метод подготовки поверхности металла перед окраской. Существуют механические и химические методы подготовки поверхности. Механические методы имеют ряд ограничений в применении и не способны обеспечить хорошие защитные свойства лакокрасочных покрытий, особенно при их эксплуатации в жёстких условиях. В настоящее время широкое распространение получили химические методы подготовки поверхности. Данные методы позволяют обрабатывать изделия любой формы и сложности, легко поддаются автоматизации и обеспечивают высокое качество поверхности окрашиваемых изделий. Как выбрать технологический процесс подготовки поверхности?

Какую схему подготовки поверхности следует выбрать для разных металлов, различных лакокрасочных покрытий и условий эксплуатации? Давайте обо всём по порядку.

Выбор технологии подготовки поверхности зависит от трёх основных факторов: условий эксплуатации окрашенных изделий, типа металла и применяемого лакокрасочного покрытия.

С точки зрения подготовки поверхности металлы можно разделить на две категории:

• чёрные металлы — сталь, чугун и др.;

• цветные металлы — алюминий, сплавы цинка, титана, меди, оцинкованная сталь и др.

Для подготовки поверхности чёрных металлов применяют фосфатирование, для обработки цветных металлов — фосфатирование или хроматирование. При одновременной обработке цинка и алюминия с чёрными металлами предпочтение отдают фосфатированию. Пассивирование применяют на заключительной стадии после операций фосфатирования, хроматирования и обезжиривания.

Технологические процессы подготовки поверхности изделий, эксплуатирующихся внутри помещений, могут состоять из 3-5 стадий.

Практически во всех случаях после проведения химической подготовки поверхности изделия сушат от влаги в специальных камерах.

Полный цикл химической подготовки поверхности выглядит так:

• промывка питьевой водой;

• нанесение конверсионного слоя;

• промывка питьевой водой;

• промывка деминерализованной водой;

Технологический процесс кристаллического фосфатирования предусматривает стадию активации непосредственно перед нанесением конверсионного слоя. При применении хроматирования могут быть введены стадии осветления (при использовании сильнощелочного обезжиривания) или кислотной активации.

Выбор технологии, обеспечивающей высокое качество подготовки поверхности перед окраской, обычно ограничен размерами производственных площадей и финансовыми возможностями. Если таких ограничений нет, то следует выбирать многостадийный технологический процесс, гарантирующий необходимое качество получаемых лакокрасочных покрытий.

Однако, как правило, с ограничивающими факторами приходится считаться. Поэтому для выбора оптимального варианта предварительной обработки поверхности следует провести предварительные испытания предполагаемых покрытий на месте.

Химическая обработки металла?

Для химической обработки металла применяют распыление (струйная обработка низкого давления), погружение, паро- и гидроструйный методы.

Для реализации первых двух методов используют специальные агрегаты химической подготовки поверхности (АХПП). Выбор метода подготовки поверхности зависит от производственной программы, конфигурации и габаритов изделий, производственных площадей и ряда других факторов.

Обработка металла распылением. Для обработки металла методом распыления можно применять АХПП как тупикового, так и проходного типов. Высокую производительность обеспечивают агрегаты проходного типа непрерывного действия.

Максимальная скорость движения конвейера в АХПП ограничивается возможностью качественного нанесения ЛКМ в камере окраски и составляет, как правило, не более 2,0м/мин. При возрастании скорости конвейера потребуется расширение производственных площадей.

Большим достоинством АХПП проходного типа является возможность применения единого конвейера для участков подготовки поверхности и окраски изделий.

Обработка металла погружением. Для обработки металла методом погружения используют АХПП, состоящие из ряда последовательно расположенных ванн, оборудования перемешивания, транспортёра, разводки трубопроводов, камеры сушки. Изделия транспортируют с помощью тельфера, автооператора или кран-балки. Агрегат обработки погружением занимает значительно меньше производственной площади по сравнению с агрегатом обработки распылением. Но в этом случае после подготовки поверхности потребуется введение дополнительной операции — перевешивания изделий на конвейер окраски.

Пароструйный метод. Для подготовки к окраске крупногабаритных изделий, а также при отсутствии необходимых производственных площадей возможно применение пароструйной обработки металла (обезжиривание с одновременным аморфным фосфатированием). Металлообработка производится оператором вручную стволом-очистителем, из которого на изделия распыляется пароводяная смесь при температуре 140°С с добавками специальных химикатов.

Для пароструйной обработки можно применять стационарные и передвижные установки. В стационарных установках нагрев осуществляется паром при давлении 4,5- 5,0ати.

Лазер

В 1960 г. был успешно опробован первый лазер, а уже спустя десять лет его применяли при точном измерении длины в строительстве, управлении работой станков, тепловой обработке металлов, ориентации и пеленгации в космическом пространстве, исследовании морей и атмосферы, спектроскопии и медицине. Параллельно изучению самого физического эффекта протекает и исследование его возможностей в технике.

Лазер-это светоусилитель с обратной связью. Возбуждение стержня у лазера с твердым активным веществом (рубиновый, на неодимовом стекле) или трубки у газового лазера (СО2-, аргоновый) осуществляется путем облучения светом импульсной лампы. Энергия возбуждения активных атомов, ионов или молекул превращается в световую энергию. Распространяющийся вдоль оси свет с помощью зеркала постоянно возвращается, что приводит к усилению света с определенной длиной волны. Пучок света покидает лазер через полупрозрачное зеркало. В технологии лазерные лучи используют как источник энергии при термообработке материалов. Они могут быть очень сильно сфокусированы (до 1 мкм), причем позволяют достичь таких высоких температур, которых достаточно для испарения любого известного материала. Лазеры применяют при сверлении, резке и фрезеровке тугоплавких и труднообрабатываемых металлов, керамики, кварца, стекла, алмаза, слюды и др. Лазером можно просверлить отверстия диаметром от 1 мкм до 2 мм и глубиной до 3 мм, причем глубина может в десять раз превышать диаметр,-такие отверстия необходимы в часовых механизмах. Лазер пригоден также для сверхточной сварки и спайки. При этом лазер с успехом выполняет в принципе те же задачи, что и электронные лучи, не требуя создания высокого вакуума. Возможности лазера в технологических процессах расширяются-его используют при сварке и резке пластмасс, плавке различных веществ и локальной закалке в микрообластях поверхности.

Обработка поверхности металла

Для удаления старых красок, лакокрасочных покрытий, лаков, затвердевших шпатлёвок и других материалов рекомендуется использовать специальные смывки и обезжириватели металла:

Антикрас-Универсал — смывка для старой краски.

Антикрас-П — смывка порошковых красок.

Чистомет — обезжиривающее средство для чёрного металла.

Чистомет-Плюс — усиленный очиститель металла.

Чистомет-Антикопоть — средство для удаления копоти и сажи.

Чистомет-Ц — обезжириватель для цветных металлов.

Выбор технологии подготовки поверхности и обработки металла — ответственный этап организации покрасочных работ, так как он во многом определяет качество будущего лакокрасочного покрытия и должен производиться с привлечением квалифицированных специалистов.

Только такой подход может обеспечить высокое качество антикоррозионного покрытия и заданный срок службы металлической конструкции.

Ковка металла При ковке металла изменяются его физико-механические свойства: он делается плотным и прочным за счет деформации кристаллической решетки. Волокна металла, прокованные множество раз при небольшом подогреве скручиваются и переплетаются в различных направлениях. Металл приобретает гибкость в сочетании с высокой твердостью. Этим объясняются удивительные свойства клинка булатного или традиционного японского меча. Эффективные технологии, применяемые при термической обработке цветных металлов, позволяют не только получить изделия любой формы, но и создавать изделия с нужными свойствами для работы в сложных и экстремальных условиях. Штампование В настоящее время широкое распространение получили горизонтально-ковочные машины.

Способы обработки металла давлением известны человечеству с глубокой древности. Люди ковали на камне самородную медь, изготавливая орудия труда. Сейчас техника обработки металла: процессы ковки, штампования и прокатки производятся на больших заводах под управлением электроники.

При ковке металла изменяются его физико-механические свойства: он делается плотным и прочным за счет деформации кристаллической решетки. Волокна металла, прокованные множество раз при небольшом подогреве скручиваются и переплетаются в различных направлениях. Металл приобретает гибкость в сочетании с высокой твердостью. Этим объясняются удивительные свойства клинка булатного или традиционного японского меча.

Эффективные технологии, применяемые при термической обработке цветных металлов, позволяют не только получить изделия любой формы, но и создавать изделия с нужными свойствами для работы в сложных и экстремальных условиях.

В настоящее время широкое распространение получили горизонтально-ковочные машины. Они универсальные и высокопроизводительные. Используются для штампования заготовок из прутка. С большой точностью выполняются сложные изделия с сохранением гладкой поверхности.

В Германии эти универсальные машины производит компания Hebo с 1973 года. Все механические процессы в машинах максимально автоматизированы и контролируются электроникой. Сейчас компания выпускает комплексные машины-автоматы с компьютерным управлением. В Россию эти универсальные машины Hebo поставляет компания «German Forge»,которая является официальным поставщиком с 1994 года.

Взрывное штампование Штампование взрывом разработано в середине прошлого века специалистами Харьковского авиационного института. В 50-х годах метод уже применялся для изготовления крупных деталей самолетов и ракет. Давление образуется в результате направленного взрыва через определенную среду.

В качестве передающей среды используется газ или жидкость. В материале, который подвергается взрыву, за тысячные доли секунды происходит огромное механическое напряжение. Это напряжение превышает предел его упругости. Получаемый металл значительно превосходит по свойствам изделия, изготовленные традиционным штампованием. Метод дополнен эффективными технологическими разработками и широко применяется в настоящее время.

Прокатка – это пластическое деформирование металла на оборудовании для профнастила. При этом заготовке задаются нужная форма поперечного сечения и размеры. Металл проходит между валками и деформируется до заданной толщины и длины. При холодной прокатке образуется наклеп, и металл становится прочнее.

Только качественное оборудование при контролируемой прокатке позволяет получить готовые изделия, обладающие исключительными свойствами: лучшей свариваемостью, снижением температуры вязко-хрупкого перехода, повышенным пределом текучести. В готовых изделиях образуется мелкозернистая структура металла с оптимальным строением кристаллической решетки. Такая продукция находит применение в высокотехнологичном машиностроении, при строительстве трубопроводов и в разных важных производствах.

Холодная обработка металлов давлением применяется для производства листов и лент, в линии для производства профилей, труб и прецизионных сортовых профилей. Толщина металла при такой обработке может быть меньше 1,5-6 мм. Для снижения наклепа металла (см. на видео обработка металлов давлением) при деформации применяется теплая прокатка (температура проката несколько увеличивается). При более высокой температуре осуществляется горячая прокатка.

Высокоскоростная обработка

Применение высоких скоростей обработки -весьма многообещающий способ, особенно в связи с такими требующими больших затрат проектами, как исследование космического пространства. Все указывает на то, что эти приемы станут очень важными в будущем, во всяком случае для мелкосерийных производств и при обработке специальных материалов. В качестве носителей энергии могут рассматриваться ударные волны, магнитные волны и высокоскоростные твердые режущие инструменты. Ударные волны образуются в различных средах (воздух, вода, песок) за счет детонации взрывчатых веществ, сгорания газо- или порошкообразного горючего, расширения переохлажденных газов или искрового разряда, то есть имеется много вариантов способа. Они применяются в основном при формовании, но встречаются и в подготовительных цехах, а также при разделении, соединении и нанесении покрытий.

Самыми известными приемами высокоскоростного формования являются взрывное электромагнитное или электрогидравлическое формование. Скорость и производительность по сравнению с обычными методами увеличиваются на несколько порядков. Во всех этих способах участвует только один инструмент, относительно которого с большой скоростью движется заготовка, подвергаясь формованию за счет силы тяжести ( 141).

Возникающие при детонации взрывчатого вещества ударные волны действуют на заготовку, как правило, через какую-либо передающую среду (чаще всего вода, реже твердый материал), прижимают ее к инструменту и формуют. При достаточно низкой стоимости формовочного инструмента и небольших капиталовложениях этот способ позволяет изготавливать детали сложной формы из трудно формующихся материалов. Формы обычно просты и могут быть выполнены из бетона, пластмасс, твердых пород дерева или эбонита. При электромагнитном формовании для передачи силы используют магнитное поле. Если в конденсаторе накоплена энергия, до 100 кВт, то при его разрядке в доли секунды создается высокоинтенсивное магнитное поле, которое индуцирует в заготовке противоположно направленный ток. Так как он тоже обладает своим магнитным полем, то на заготовку действуют силы, возникающие при взаимодействии противоположно направленных магнитных полей, и подвергают ее формованию без какой-либо передающей среды.

При электрогидравлическом формовании носителем энергии являются ударные волны, возникающие при подводном разряде. Современные промышленные установки работают с напряжением от 5 до 15 тысяч вольт, а разрабатываются-до 50 тысяч вольт.

Если электромагнитная обработка служит в основном целям соединения и сборки, то взрывное плакирование ( 142) открывает совершенно новые возможности при нанесении покрытий. Таким способом можно соединять материалы, которые не связываются обычными способами. При взрывном плакировании между соединяемыми материалами образуется быстро движущаяся струя пластичного или жидкого металла, которая, образуя на поверхности раздела волнообразные зацепления, ведет к возникновению глубоких и прочных связей. Взрывное плакирование может стимулировать разработку и изготовление новых композиционных материалов.

Известны также скоростные способы в областях подготовительного производства (уплотнение порошков) и обработки (перфорирование), однако их значение не так велико, как в технике соединения и нанесения покрытий.

Скоростные способы влияют и на свойства материалов. Это явление осознанно используется при взрывной закалке. Технологически у взрывной закалки нет ничего общего с термообработкой -заготовка должна быть максимально упрочнена при минимальном изменении формы. Для этого при соответствующих формах заготовки и основания необходимы ударные волны с большой амплитудой напряжений (напряжения сжатия до 150000 МПа). Объем использования взрывной закалки в технике сегодня еще трудно оценить.

Эти специфические технологические приемы дополнят в будущем уже привычные нам методы и будут приобретать все большее значение, обеспечивая реализацию выпавших на нашу долю крупномасштабных проектов.

Резка металла - общие рекомендации

Обработка резанием занимает большое мес­то в машиностроении. Действительно, для того чтобы металлическая заготовка приобрела тре­буемую форму и размеры, чтобы ее поверхность была определенного качества, одним словом, чтобы заготовка стала деталью, ее нужно обра­ботать — снять лишний металл и отшлифовать. Делают это при помощи различного инстру­мента на металлорежущих станках. С их по­мощью обрабатывают и огромные детали ги­гантских машин, например роторы гидротур­бин с диаметром рабочего колеса свыше 9 м, гребные валы судов длиной до 30 м и детали, которые без увеличительного стекла не рас­смотришь .

Резанием выполняют и предварительные — обдирочные — и окончательные — фи­нишные — операции. Финишные операции называют тонкой или чистовой об­работкой. Высокое качество поверхно­стей (особенно трущихся) имеет большое зна­чение: от этого зависит долговечность изделия. Поэтому часто финишные операции приходится выполнять с большой точностью — до долей микрона. Чтобы представить себе такую малую величину, достаточно сказать, что средняя тол­щина человеческого волоса — 50 мк!

Существует специальная техническая наука о резании металлов — теория резания. Ею занимаются многие ученые в нашей стране и за рубежом. Основы ее заложены в XIX и начале XX в. Главный вопрос теории резания — с какой скоростью станок должен снимать стружку, чтобы стойкость резца была наибольшей. Это очень важно: при больших скоростях резания резец нагревается, размягчается и может даже совсем выйти из строя. Чтобы этого не случи­лось, резец надо охлаждать. Выбор подходя­щего способа охлаждения также одна из важ­нейших задач науки о резании. Но и охлажде­ние помогает не всегда, а иногда даже вредит: от нагрева и охлаждения металл растре­скивается. Следовательно, выбирая наилуч­ший режим обработки детали, теории реза­ния приходится учитывать и свойства мате­риала изделия, и качества, форму и размеры инструмента, и условия резания, и требования к качеству поверхности, и т. д. Далеко не все здесь поддается расчетам. Поэтому большая роль в науке о резании металла принадлежит эксперименту.

Типы металлорежущих станков

Нет ни одного завода, где не работали бы металлорежущие станки — эти замечательные помощники человека. Семья их велика и раз­нообразна.

Тип металлорежущего станка определяется инструментом и схемой резания. Самый рас­пространенный инструмент — резец. Им вы­полняют любую операцию резания. Можно сказать, что другие металлорежущие инстру­менты — это либо результат усовершенствова­ния резца, либо сочетание нескольких различ­ных резцов. Для резца наиболее характерны два способа резания: точение — при этом заго­товка вращается, а резец поступательно дви­жется вдоль ее оси и строгание — и резец и заготовка движутся поступательно. По пер­вой схеме работают токарные станки, по второй — строгальные.

Типичный инструмент для обработки отвер­стий — сверло. При сверлении заготовка обычно неподвижна, а сверло вращается и в то же время движется поступательно, углубляясь в металл. Так работает сверлильный станок.

техника обработки металла холодная обработка металлов давлением обработка металлов давлением видео термическая обработка цветных металлов