Обработка металлов

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………….…...3

1. Общие сведения об обработке металлов давлением ………….…….….4

2. Понятие о сварке металлов ………………………………………….…...7

3. Основные виды сварки ………………………………………………..….9

4. Достоинства и недостатки процесса сварки

(приведены некоторые  виды) ………………………………………….…..13

5. Техника безопасности при пайке металлов ……………………….…..18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ  …………………………………………………….……..22

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ……………….….23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ 

     Использование металлов человеком началось в глубокой древности (более пяти тысячелетий  до н.э.). Вначале находили применение цветные металлы (медь, сплавы меди, золото, серебро, олово, свинец и др.), позднее начали применять черные - железо и сплавы на его основе.

     Длительное  время производство металлов носило примитивный характер и по объему было весьма незначительным. Однако в конце XIX в. мировая выплавка стали резко возросла с 0,5 млн. т в 1870 г. до 28 млн. т в 1900 г. Еще в большем объеме растет металлургическая промышленность в XX столетии.

     Способность металлов принимать значительную пластическую деформацию в горячем и холодном состоянии широко используется в  технике. При этом изменение формы  тела осуществляется преимущественно  с помощью давящего на металл инструмента. Поэтому полученное изделие таким  способом называют обработкой металлов давлением или пластической обработкой.

     Обработка металлов давлением представляет собой  важный технологический процесс  металлургического производства. При  этом обеспечивается не только придание слитку или заготовке необходимой  формы и размеров, но совместно  с другими видами обработки существенно  улучшаются механические и другие свойства металлов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ  ОБ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ  ДАВЛЕНИЕМ 

     В основе процессов обработки металлов давлением лежит способность  металлов и сплавов к пластической деформации. Обработке давлением  подвергают металлы и сплавы, обладающие пластичностью. В результате давления изменяется форма, размеры, структура  и механические свойства.

     В металлообрабатывающей промышленности обработка давлением является одним  из основных способов производства. В  сочетании с термической обработкой обработка давлением обеспечивает самые высокие механические свойства металлов.

     Основными процессами обработки металлов давлением  являются: проката, прессование, свободная  ковка, объемная штамповка.

     Теоретические основы обработки металлов давлением  были впервые разработаны русским  ученым Д. К. Черновым. Большой вклад  также внесли работы Н. С. Курнакова, В. В. Соколовского, С. Н. Губкина, А. Н. Целикова, А. П. Чекмарева, Н. М. Павлова и др.

     Обработка металлов давлением - технологический процесс получения заготовок или деталей в результате силового воздействия инструмента на обрабатываемый материал.

     Основными видами обработки металлов давлением  являются: прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка.

     Обработка давлением заключается в пластическом деформировании или разделении материала  заготовки без снятия стружки, а  также может улучшать качество и  механические свойства металла. При  обработке давлением многих металлов и сплавов сначала производится горячая обработка, позволяющая  использовать повышенную пластичность нагретого материала, а затем  следует окончательная обработка  в холодном состоянии, обеспечивающая высокое качество поверхности и  точные размеры.

     Если  обработка металлов давлением выполняется  при температуре ниже температуры  рекристаллизации, то такая обработка  называется холодной. Если обработка металлов давлением происходит при нагреве металлического тела выше температуры рекристаллизации, то она называется горячей.

     Так как пластичность металлов и сплавов  неодинакова, то одни из них обрабатываются в холодном, а другие в горячем  состоянии. Например, свинец, олово, алюминий, медь, цинк и некоторые другие металлы, обладая высокой пластичностью, обрабатываются без предварительного нагрева. Что касается стали, то для  повышения пластичности ее предварительно нагревают до определенной температуры. . В качестве заготовок используют слитки из стали и цветных сплавов, а также сортовой и листовой прокат.

     Это весьма экономичный и прогрессивный  технологический процесс. Нет другого  такого технологического процесса, где  бы отходы металла были так незначительны, как при обработке давлением. Они не превышают (за исключением  свободной ковки) 20 ... 25% от массы  получаемого изделия, а при холодной штамповке и того меньше 5 ... 10%. Обработка  металлов давлением обеспечивает высокую  производительность труда в сравнении  с другими видами обработки.

     Процесс обработки давлением преследует две основные цели: получение изделий  сложной конфигурации из заготовок  простейших форм; улучшение структуры  и физико-механических свойств металлов и сплавов. Обработке давлением  поддаются только ковкие материалы, обладающие определенной пластичностью. Хрупкие металлы и сплавы (чугун, марганец, твердые сплавы и др.) давлением  не обрабатываются.

     Процессы  обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида:

     1) для получения заготовок постоянного  поперечного сечения по длине  (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях  или в качестве заготовок для  последующего изготовления из  них деталей - только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения, основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение;

     2) для получения деталей или  заготовок (полуфабрикатов), имеющих  приближённо формы и размеры  готовых деталей и требующих  обработки резанием лишь для  придания им окончательных размеров  и получения поверхности заданного  качества; основными разновидностями  таких процессов являются ковка  и штамповка.

     Основными схемами деформирования объемной заготовки  являются:

     – сжатие между плоскостями инструмента  – ковка;

     – ротационное обжатие вращающимися валками – прокатка;

     – затекание металла в полость  инструмента – штамповка;

     – выдавливание металла из полости  инструмента – прессование;

     – вытягивание металла из полости  инструмента – волочение.

     Характер  пластической деформации зависит от соотношения процессов упрочнения и разупрочнения.

     Обработка металлов давлением осуществляется воздействием на заготовку внешних  сил. Источником деформирующей силы может быть мускульная энергия человека (при ручной ковке, выколотке) или  энергия, создаваемая в специальных  машинах - прокатных и волочильных  станах, прессах, молотах и другие. Деформирующие силы могут создаваться  также действием ударной волны  на заготовку, например при взрывной штамповке, или мощными магнитными полями. например при электромагнитной штамповке. Деформирующие силы передаются на заготовку инструментом, который  обычно является твёрдым, испытывающим малые упругие деформации при  пластической деформации заготовки; в  некоторых случаях используются эластичные среды (например, при штамповке - резина, полиуретан) или жидкости (например, при гидростатическом прессовании).

     Одним из существенных преимуществ обработки металлов давлением является возможность значительного уменьшения отходов металла по сравнению с обработкой резанием. Другим достоинством является возможность повышения производительности труда, в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры заготовки. Кроме того, пластическая деформация сопровождается изменением физико-механических свойств металла заготовки, которые можно использовать для получения деталей с требуемыми служебными свойствами (прочностью, жесткостью, сопротивлением износу) при наименьшей их массе. Эти и другие достоинства приводят к тому, что удельный вес обработки давлением неуклонно возрастает. Недостатки: точность изделия невысокая. 

2. ПОНЯТИЕ О СВАРКЕ  МЕТАЛЛОВ 

     Сварка  металлов является одним из выдающихся русских изобретений и впервые  была освоена в нашей стране, которая  является родиной многих важных открытий в области науки и техники.

     В 1802 г. русский академик Василий Владимирович Петров обратил внимание на то, что при пропускании электрического тока через два стержня из угля или металла между их концами возникает ослепительно горящая дуга (электрический разряд), имеющая очень высокую температуру.

     Сварка - технологический процесс получения  неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями  при их местном или пластическом деформировании, или совместным действием  того и другого. Сваркой соединяют  однородные и разнородные металлы  и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также  пластмассы.

     Сварка - экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый  практически во всех отраслях машиностроения.

     Физическая  сущность процесса сварки заключается  в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимым с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.

     В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три  класса: термический, термомеханический  и механический.

     К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с  использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая и др.).

     К термомеханическому классу относятся виды сварки, с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.).

     К механическому классу относятся  виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.).

     Процесс соединения металлических частей путем  местного нагрева их до пластичного  или расплавленного состояния называется сваркой. Сварку можно осуществлять без применения или с применением  давления для сжатия свариваемых  деталей.

     Все свариваемые металлы и сплавы относятся к твердым кристаллическим  телам и, состоят из множества  отдельных зерен — кристаллитов, связанных между собой межатомными  и межмолекулярными силами взаимодействия. Для соединения двух частиц металла  в одно целое нужно сблизить их атомы настолько, чтобы между  ними начали действовать силы взаимного  притяжения. Это возможно при расстоянии между атомами около 4 Ю-8 см (четыре стомиллионные доли сантиметра), что осуществимо только при следующих условиях: