Нові методи опрацювання. Технологія обробки матеріалів

Метал у різних його проявах, включаючи численні сплави, є одним із найпопулярніших матеріалів. Саме з нього виготовляється маса деталей, а також безліч інших ходових речей. Але щоб отримати будь-який виріб або деталь, необхідно докласти чимало зусиль, вивчити процеси обробки та властивості матеріалу. Основні види обробки металів здійснюються за різним принципом на поверхню заготівлі: термічний, хімічний, художні впливи, із застосуванням різання або тиску.

Термічний вплив на матеріал – це вплив тепла з метою зміни необхідних параметрів щодо властивостей та структури твердої речовини. Найчастіше процес застосовується під час виробництва різноманітних машинних деталей, причому, різних стадіях виготовлення. Основні види термічної обробки металів: відпал, загартування та відпустка. Кожен процес впливає на виріб і проводиться при різних значеннях температурного режиму. Додатковими типами впливу тепла на матеріал виступають такі операції, як обробка холодом та старіння.

Технологічні процеси отримання деталей або заготовок за допомогою силового впливу на оброблювану поверхню включають різні види обробки металів тиском. Серед цих операцій є кілька найпопулярніших у використанні. Так, прокатка відбувається шляхом обтиснення заготовки між парою валків, що обертаються. Валки можуть бути різної форми, залежно від вимог до деталі. При пресуванні матеріал полягає в замкнуту форму, звідки видавлюється у форму менших розмірів. Волочення - процес протягування заготовки через отвір, що поступово звужується. Під впливом тиску також роблять кування, об'ємне та листове штампування.

Особливості художньої обробки металів

Творчий підхід та майстерність відбивають різні види художньої обробки металів. Серед них можна відзначити пару найдавніших, вивчених та застосовуваних ще нашими предками - це лиття та . Хоча ненабагато відстав від них за часом появи ще один спосіб впливу, а саме, карбування.

Карбування є процес створення картин на металевій поверхні. Сама технологія включає застосування тиску попередньо нанесений рельєф. Цікаво, що карбування можна робити як на холодній, так і на розігрітій робочій поверхні. Ці умови залежать, перш за все, від властивостей того чи іншого матеріалу, а також від можливостей інструментів, що застосовуються в роботі.

Способи механічної обробки металів

На окрему увагу заслуговують види механічної обробки металів. Інакше механічний вплив можна назвати методом різання. Такий метод вважається традиційним та найпоширенішим. Основними підвидами цього способу є різні маніпуляції з робочим матеріалом: розкрій, різання, штампування, свердління. Завдяки саме цьому способу надається можливість отримання з прямого листа або цурки потрібної деталі з необхідними розмірами та формою. Ще за допомогою механічного впливу можна досягти необхідних якостей матеріалу. Часто подібний спосіб застосовують коли потрібно зробити заготівлю, придатну для подальших технологічних операцій.

Види обробки металів різанням представлені точенням, свердлінням, фрезеруванням, струганням, довбанням та шліфуванням. Кожен процес відрізняється один від одного, але загалом різання - це зняття верхнього шару робочої поверхні у вигляді стружки. Найчастіше застосовуються методи свердління, точення та фрезерування. При свердлінні деталь закріплюється у нерухомому положенні, вплив на неї відбувається свердлом заданого діаметра. При точенні деталь, що обробляється, обертається, а ріжучі інструменти переміщаються в заданих напрямках. При використанні обертального руху ріжучого інструменту відносно нерухомо закріпленої деталі.

Хімічна обробка металів для підвищення захисних властивостей матеріалу

Хімічна обробка - практично найпростіший тип на матеріал. Тут не потрібні великі трудовитрати або спеціалізоване обладнання. Використовуються всі види хімічної обробки металів, щоб надати поверхні певного зовнішнього вигляду. Також під впливом хімічного впливу прагнуть підвищити захисні властивості матеріалу – стійкість до корозії, механічних ушкоджень.

Серед цих способів хімічного впливу найбільш популярні пасивація та оксидування, хоча нерідко застосовується кадмування, хромування, міднення, нікелювання, цинкування та інші. Усі методи та процеси проводяться з метою підвищення різних показників: міцності, зносостійкості, твердості, опірності. Крім того, такий тип обробки використовують для надання поверхні декоративного вигляду.

Хімічні та електричні способи обробки матеріалів

При обробці металів різанням отримання деталей необхідних розмірів досягається зняттям стружки з поверхні заготовки, що обробляється. Стружка, таким чином, є одним із найпоширеніших відходів у металообробці, обсяг якого становить приблизно 8 млн. т. на рік. При цьому щонайменше 2 млн. т. - це відходи переробки високолегованих та інших особливо цінних сталей. При обробці на сучасних металорізальних верстатах у стружку найчастіше йде до 30 - 40% металу від загальної маси заготівлі.

До нових методів обробки металів належать хімічні, електричні, плазмові, лазерні, ультразвукові, а також гідропластична обробка металів.

Під час хімічної обробки використовується хімічна енергія. Зняття певного шару металу здійснюється у хімічно активному середовищі (хімічне фрезерування). Воно полягає в регульованому за часом і місцем розчиненні металу у ваннах. Поверхні, що не підлягають обробці, захищають хімічно стійкими покриттями (лаки, фарби, світлочутливі емульсії та ін.). Постійність швидкості травлення підтримується за рахунок постійної концентрації розчину. Хімічними методами обробки отримують місцеві витончення та щілини; "вафельні" поверхні; обробляють важкодоступні поверхні.

При електричному методі електрична енергія перетворюється на теплову, хімічну та інші види енергії, що беруть участь у процесі видалення заданого шару. Відповідно до цього електричні методи обробки поділяють на електрохімічні, електроерозійні, електротермічні та електромеханічні.

Електрохімічна обробка ґрунтується на законах анодного розчинення металу при електролізі. При проходженні постійного електричного струму через електроліт на поверхні заготівлі, включеної в електричний ланцюг і є анодом, відбуваються хімічні реакції і утворюються сполуки, які переходять в розчин або легко видаляються механічним способом. Електрохімічну обробку застосовують при поліруванні, розмірній обробці, хонінгуванні, шліфуванні, очищенні металів від оксидів, іржі тощо.

Анодно-механічна обробка поєднує електротермічні та електромеханічні процеси і займає проміжне місце між електрохімічним та електроерозійним методами. Заготівлю, що обробляється, підключають до анода, а інструмент - до катода. Як інструмент використовують металеві диски, циліндри, стрічки, дріт. Обробку ведуть серед електроліту. Заготівлі та інструменту задають такі ж рухи, як при звичайних методах механічної обробки. Електроліт подають у зону обробки через сопло.

При пропущенні через розчин електроліту постійного електричного струму відбувається процес анодного розчинення металу, як із електрохімічної обробці. При дотику інструменту-катода з мікронерівностями оброблюваної поверхні заготівлі-анода відбувається процес електроерозії, властивий електроіскровій обробці.

Продукти електроерозії та анодного розчинення видаляються із зони обробки під час руху інструменту та заготівлі.

Електроерозійна обробка ґрунтується на законах ерозії (руйнування) електродів із струмопровідних матеріалів при пропусканні між ними імпульсного електричного струму. Вона застосовується для прошивання порожнин та отворів будь-якої форми, розрізання, шліфування, гравірування, заточування та зміцнення інструменту. Залежно від параметрів та виду імпульсів, що застосовуються для їх отримання генераторів, електроерозійна обробка поділяється на електроіскрову, електроімпульсну та електроконтактну.

При певному значенні різниці потенціалів на електродах, одним з яких є оброблена заготівля (анод), а іншим - інструмент (катод), між електродами утворюється канал провідності, яким проходить імпульсний іскровий (електроіскрова обробка) або дуговий (електроімпульсна обробка) розряд. В результаті температура на поверхні заготовки, що обробляється, зростає. При цій температурі миттєво оплавляється і випаровується елементарний об'єм металу і на поверхні заготовки, що обробляється, утворюється лунка. Віддалений метал застигає як дрібних гранул. Наступний імпульс струму пробиває міжелектродний проміжок там, де відстань між електродами найменша. При безперервному підведенні до електродів імпульсного струму процес їх ерозії триває до тих пір, поки не буде видалено весь метал, що знаходиться між електродами на відстані, на якій можливий електричний пробій (0,01 - 0,05 мм) при заданій напрузі. Для продовження процесу необхідно зблизити електроди до вказаної відстані. Електроди зближуються автоматично за допомогою слідкуючого пристрою того чи іншого типу.

Електроіскрову обробку застосовують виготовлення штампів, прес-форм, фільєр, ріжучого інструменту, деталей двигунів внутрішнього згоряння, сіток і зміцнення поверхневого шару деталей.

Електроконтактна обробка заснована на локальному нагріванні заготовки у місці контакту з електродом-інструментом та видалення розм'якшеного або розплавленого металу із зони обробки механічним способом (при відносному переміщенні заготовки та інструменту).

Електромеханічна обробка пов'язана переважно з механічною дією електричного струму. На цьому заснована, наприклад, електрогідравлічна обробка, що використовує дію ударних хвиль, що виникають в результаті імпульсного пробою рідкого середовища.

Ультразвукова обробка металів - різновид механічної обробки - заснована на руйнуванні матеріалу, що обробляється абразивними зернами під ударами інструменту, що коливається з ультразвуковою частотою. Джерелом енергії є електрозвукові генератори струму з частотою 16 - 30 кГц. Робочий інструмент – пуансон – закріплюють на хвилеводі генератора струму. Під пуансоном встановлюють заготовку, і в зону обробки надходить суспензія, що складається з води та абразивного матеріалу. Процес обробки полягає в тому, що інструмент, що коливається з ультразвуковою частотою, ударяє по зернах абразиву, що лежить на поверхні, що обробляється, які сколюють частинки матеріалу заготовки.

ФЕДЕРАЛЬНЕ АГЕНТСТВО З ОСВІТИ

державна освітня установа
вищої професійної освіти

«АЛТАЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

"ЗАТВЕРДЖУЮ"

професор Г.В. Лаврентьєв

«____» ___________________ 2010 р.

П Р О Г Р А М М А

підвищення кваліфікації педагогічних працівників

державних освітніх установ

початкової професійної та середньої професійної освіти

за пріоритетним напрямком «Сучасні промислові технології»

ПОГОДЖЕНО:

Проректор з якості

освітньої діяльності Г.А. Спіцька

Директор ЦППКП О.П. Морозова

Барнаул 2010

^ I. ВСТУП

Для динамічного розвитку основних галузей техніки, створення нових механізмів і машин, випуску широкого асортименту товарів повсякденного попиту Росії щорічно створюються десятки нових індивідуальних матеріалів розробляються рецептури сотень композитів. Для переробки цих матеріалів готові вироби, що використовуються в різних галузях техніки та машинобудування, застосовуються стандартні технологічні операції та типове обладнання профільних підприємств. Однак нерідко властивості нових матеріалів, цілеспрямовано закладені в них матеріалознавцями ще при створенні, дозволяють значно покращити економічні, трудомісткі, енергетичні та інші показники технологічних процесів їх обробки, а найчастіше і зовсім виключити багато типових операцій або значно скоротити їх час. Тому разом із процесом створення нових матеріалів постійно йдуть роботи з коригування, покращення та розробки нових процесів та технологій їх обробки.

За останні 10-15 років кількість таких нових технологічних процесів значно збільшилася, змінилося і їхнє оформлення – часом від стадії розробки конструкторських креслень до створення готової деталі в серійному виробництві триває кілька годин. Змінився і сам стиль, і зміст роботи інженера-конструктора машинобудівника, технолога, верстатника. Якщо раніше значну частку у продуктивному часі перших двох складали рутинні конструкторські операції, робота з довідковою літературою, розрахунки на міцність і технологічні, розробка креслень і технологічних карт, то тепер з цією роботою успішно справляються численні CAD і САМ-системи. До недавнього часу верстатник вручну за розробленою технологічною картою виконував виготовлення деталі, часом переставляючи заготівлю з одного верстата в інший та використовуючи кілька типів інструменту, постійно контролюючи параметри процесів та розміри готової деталі, то на сучасному виробництві багато технологічних операцій виготовлення та контролю виконують автоматичні системи універсальних. верстатів та обробних центрів із числовим програмним управлінням (ЧПУ).

Природно, що успішне використання нових матеріалів, обладнання та технологій обробки конструкційних матеріалів у широкому виробництві не можливе без оволодіння ними персоналом, який займається підготовкою кваліфікованих фахівців основних виробничих спеціальностей – токаря, фрезерувальника, верстатника-універсала та ін. Водночас сучасний стан оснащення навчальних центрів , професійних ліцеїв та коледжів спеціалізованим та сучасним обладнанням, в силу об'єктивних причин, не дозволяє опановувати ці знання та практичні вміння та навички ні самим викладачам та майстрам виробничого навчання, ні студентам.

В даний час питання підготовки фахівців для машинобудівного виробництва, оснащеного верстатами з ЧПУ, об'єднаними в єдину систему з CAD/CAM-системами, що використовуються на конкретному підприємстві, вирішується, як правило, власником, шляхом платної перепідготовки працівників у спеціалізованих навчальних центрах, кількість яких обмежена. У цих умовах випускники професійної школи виявляються неконкурентноздатними, насамперед через те, що персонал, що їх навчає, сам не має необхідної кваліфікації. Звичайно, питання оснащення освітніх установ НУО та СПО сучасними верстатами та системами автоматизованого конструювання деталей та проектування технологічних процесів їх обробки не може бути вирішене відразу, проте це не виключає саму можливість підготовки кваліфікованого навчального персоналу для цих установ. Більше того, в умовах сучасної кризової ситуації цілком очевидно, що така підготовка повинна мати випереджальний характер. З цією метою в різних регіонах Російської Федерації на конкурсній основі наприкінці 2008 - на початку 2009 р. були створені ресурсні центри, оснащені сучасним машинобудівним обладнанням, верстатами з ЧПУ, системами CAD/CAM-проектування, в яких пройшли перепідготовку та підвищення кваліфікації фахівці професійної школи .

Ця програма створена вченими Алтайського державного університету за участю викладачів Центру з металообробки БТІ Алтайського державного технічного університету та ресурсного Центру професійно-технічного училища № 8 м. Барнаула.

Програма адресована викладачам установ початкової професійної та середньої професійної освіти та майстрам виробничого навчання, які здійснюють підготовку кваліфікованих кадрів у системі СПО за спеціальностями:

0308 – Професійне навчання (за галузями); 0309 – Технологія; 1104 - Металознавство та термічна обробка металів; 1105 – Обробка металів тиском; 1106 - Порошкова металургія, композиційні матеріали, покриття; 1201 – Технологія машинобудування; 2101 - Автоматизація технологічних процесів та виробництв (за галузями);

А також робітників у системі НУО зі спеціальностей:

011500 - Верстатник (металообробка); 011501 - Верстатник широкого профілю; 011600 - Токар універсал; 011700 - Фрезерувальник універсал; 010700 – Наладчик верстатів та обладнання у механообробці; 010703 – Налагоджувач верстатів та маніпуляторів з програмним керуванням.

Вивчення курсу спирається на наявні у слухачів знання теорії та практики таких дисциплін як технологія машинобудування, процеси металообробки, верстати та обладнання машинобудівних підприємств, математики, фізики та хімії, інформатики та програмування, матеріалознавства.

Мета програми – створення умов для успішного оволодіння слухачами сучасними промисловими технологіями обробки матеріалів та конструкційних матеріалів як предметом навчання студентів, методикою його організації та засобом оптимізації професійної підготовки майбутніх спеціалістів у галузі сучасного машинобудування.

Завдання програми:

Формування у слухачів уявлень про сучасний стан технології машинобудування та перспективи її розвитку;

Ознайомлення з технологічними можливостями, обладнанням та перспективними методами механічної обробки конструкційних матеріалів;

Формування цілісних уявлень про основні закономірності формоутворення, фізичні та хімічні особливості процесів електрофізичної та електрохімічної обробки;

Ознайомлення з основними методами та способами автоматизованого проектування деталей та операцій механічної обробки під час використання верстатів з ЧПУ на основі CAD/CAM-систем;

Формування практичних навичок роботи на верстатах з пристроями цифрової індикації та з ЧПУ, написання програм для них та виготовлення найпростіших типів деталей;

Формування у слухачів цілісного матеріалознавчого підходу до процесу вибору матеріалу виробу з урахуванням його споживчих характеристик, структури та властивостей конструкційних матеріалів, технологій їх обробки;

Ознайомлення з прогресивними та маловідходними технологіями отримання матеріалів та готових виробів на основі методів порошкової металургії та СВС-технологій;

Здійснення аналізу конструкторських, технологічних та експлуатаційних вимог до нових матеріалів на основі вуглецевих, органічних та неорганічних (скляних, кварцових, базальтових та ін.) волокон;

Формування знань експлуатаційних властивостей у виробах сучасних волокнистих композиційних матеріалів різного призначення та розроблених технологій виробництва виробів з них;

Ознайомлення з можливостями та ефективністю застосування матеріалів у різних галузях техніки та технології;

формування умінь застосовувати фізичні методи дослідження матеріалів;

Формування компетентнісного підходу до вивченого матеріалу, його рефлективної переробки та проектування набутих знань, умінь та навичок на індивідуальну професійну діяльність.

Програмі передує інваріантний блок, який розкриває та покликаний сформувати у слухачів уявлення про провідні тенденції розвитку вітчизняної професійної освіти, забезпечити розуміння нових пріоритетів державної політики у цій галузі, знання нормативно-правової бази сучасної професійної школи.

У блоці «Тенденції розвитку сучасного машинобудування: нові процеси, обладнання та матеріали» розглядаються основні напрямки та пріоритети розвитку машинобудування в Росії, нормативні акти, законодавчо регулюючі процеси технічного та технологічного переозброєння машинобудівної галузі, закон про технічне регулювання та якість продукції, організація та принципи функціонування систем якості у машинобудуванні. Слухачі познайомляться із принципами, закладеними в основу більшості сучасних промислових технологій. Будуть розглянуті фундаментальні засади, конструкторські та технологічні особливості нових та прогресивних процесів обробки металів різанням, пластичною деформацією, температурою, зварюванням та впливом високих енергій. Матеріалознавство нових конструкційних матеріалів складе наукову основу цього блоку, на підставі знань про властивості нових конструкційних матеріалів та їх зміни у різних технологічних процесах учасники програми оволодіють вмінням вибирати оптимальну технологію їх обробки для отримання деталей із заданими характеристиками з мінімальними економічними та енергетичними витратами, з мінімальною кількістю відходів та високим рівнем автоматизації процесу, познайомляться з властивостями більшості сучасних сталей та сплавів, режимами їх обробки та технологією створення. У цьому блоці будуть представлені основні типи та марки нового технологічного обладнання, верстатів та обробних центрів з ЧПУ, особливості їх конструктивного виконання та роботи. Слухачі набудуть практичних навичок конструювання деталей та проектування технологічних процесів їх виготовлення в адаптованих CAD/CAM-системах, отримають уявлення про основи сучасного процесу високотехнологічного конструювання деталей, організацію та особливості роботи інтерактивних конструкторських та технологічних систем, навчаться програмувати основні типові операції обробки деталей різанням на верстатах. з ЧПУ. При цьому учасники програми будуть забезпечені дидактичним матеріалом та програмними продуктами-симуляторами для самостійної організації навчання студентів у середовищі CAD та CAM-проектування.

У блоці «» представлені одні з найпрогресивніших технологій отримання готових виробів і матеріалів з мінімальною кількістю стадій механічної та іншої обробки – високотемпературний синтез, що самопоширюється, та отримання виробів пресуванням з порошків металів і сплавів. Слухачі ознайомляться з теоретичними основами СВС-процесів та їх практичної реалізацією, основними типами реакцій, що використовуються в промислових СВС-технологіях, організацією виробництва порошків надтвердих сполук, що використовуються як наповнювачі конструкційних металокомпозитів, СВС-технології поверхневої обробки, зварювання та зварювання. У ході освоєння блоку слухачами будуть отримані практичні навички розрахунку складу шихти для проведення СВС-процесу, порошкової суміші для одержання заготовки сталі або сплаву певної марки або металокомпозиційного матеріалу з потрібними властивостями, організації технологічного оснащення для пресування порошкового матеріалу з одержанням готового виробу та заготівлі. з особливостями організації СВС або порошкового процесу у конкретній технології.

У блоці «Полімерні композиційні матеріали в сучасному машинобудуванні» на основі фундаментальних знань про склад, будову та властивості полімерних композиційних матеріалів слухачі ознайомляться з принципами виробництва та застосування скло- та вуглепластиків у машинобудуванні. Тут буде представлена ​​інформація про сфери застосування та марки конкретних полімерних композиційних матеріалів, можливості та перспективи заміни окремих деталей та вузлів з металів та сплавів на полімерні композити, технології створення цих матеріалів та технології переробки композитів у готові вироби. Слухачі отримають практичні навички з проектування композиту із заданими властивостями та вибору оптимальної технології його виробництва, навички щодо проведення випробувань склопластиків та стрижневих конструкцій з них та коригування технології переробки матеріалу.

Логічним завершенням програми є блок «» в якому слухачі зможуть ознайомитися з питаннями практичної та методичної реалізації вивчення окремих питань програми та їх застосування у своїй професійній діяльності, ознайомляться з мережею ресурсних центрів і центрів колективного користування, що функціонують у Росії, існуючих як при державних, так і при приватних підприємствах, характеристиками та особливостями устаткування, що розташовується в них, умовами надання освітніх послуг цими центрами, а також питаннями стажування та проходження практики в цих навчально-наукових підрозділах малими групами фахівців. Будуть розглянуті методичні питання застосування інформаційних технологій для їх використання у професійній діяльності слухачів курсів, проведено ознайомлення з існуючими вільно розповсюджуваними та демонстраційними версіями систем твердотільного проектування, CAD/CAM-систем, а також різних візуалізаторів та імітаторів операцій механічної обробки та обробки деталей на верстатах з ЧПУ.

На заключному етапі курсів буде проведено круглий стіл, на якому слухачі проведуть презентацію та захист своїх атестаційних робіт та зможуть обмінятися думками щодо актуальних проблем методики викладених ними професійних дисциплін та включення до них питань, розглянутих у ході вивчення цієї програми, планується також і публікація його матеріалів .

У програмі на основі синтезу теоретичної та практичної складової, з використанням сучасного технологічного обладнання машинобудівного підприємства, комп'ютерних проектувальних систем та мультимедійних засобів здійснюється інтерактивне індивідуальне та групове навчання слухачів сучасним технологіям металообробки на верстатах та обробних центрах з ЧПУ, а також формування у них компетентності області автоматичного проектування деталей та технологічних процесів у CAD/CAM-системах. У процесі навчання вирішуються основні технологічні завдання сучасного машинобудування, що полягають в обґрунтованому виборі матеріалу для виготовлення конкретної деталі або пристрою на основі фундаментальних знань про склад та властивості різних матеріалів та можливості управління ними, вибір технології створення такого матеріалу, розроблення оптимальної технології його обробки із застосуванням сучасних високоавтоматизованих верстатів та обладнання, та проведення процесу виготовлення та остаточної обробки деталі з мінімальною участю людини.

У ході реалізації програми слухачам будуть представлені досягнення вчених та викладачів Алтайського держуніверситету та Алтайського державного технічного університету у науковій та освітній сферах у галузі сучасних технологій машинобудування та матеріалознавства нових матеріалів, верстати, навчальне обладнання та методичні розробки Алтайського регіонального ресурсного центру з металообробки, комп'ютерні системи проектування деталей та технологічних процесів їх виготовлення Adem, інтерактивні симулятори Keller для високоточних верстатів з ЧПУ HAAS, верстати та обладнання з цифровою індикацією КДУ НВО ПУ № 8 та ін., які стануть предметом їхнього творчого осмислення та обговорення.

Програма має практико-орієнтований характер. Серед організаційних форм навчання переважають практичні та лабораторні заняття, на яких слухачі набувають практичних навичок роботи на сучасному верстатному устаткуванні, проектування в середовищі CAD/CAM-систем, програмування верстатів з ЧПУ. У ході реалізації програми будуть проведені навчальні екскурсії на промислові підприємства м. Барнаула та м. Бійська (ТОВ «Бійський завод склопластиків», ЦРТ «Алтай», ВАТ НВО «Анітім»), які використовують у своїй діяльності сучасні технології металообробки та технології отримання та обробки полімерних композитів, а також на базі лабораторій центру матеріалознавства та центру нанонаук, нанотехнологій та наноматеріалів Алтайського державного університету.

Навчання слухачів за програмою «Матеріалознавство та сучасні технології обробки конструкційних матеріалів» має забезпечити:

– орієнтацію слухачів у пріоритетних напрямках розвитку сучасної професійної освіти та оволодіння навичками застосування особистісно-орієнтованих технологій у своїй професійній діяльності;

– ознайомлення із сучасними технологіями та обладнанням машинобудівних підприємств;

– отримання знань та практичних навичок для роботи на верстатах з УЦІ та ЧПУ, проектування деталей та технологічних процесів обробки в середовищі CAD/CAM-систем та застосування їх у практичній діяльності;

– оволодіння основами матеріалознавства нових конструкційних матеріалів, методологією їхнього вибору для виготовлення конкретних деталей машин та механізмів у рамках оптимальної технології.

А.В. Ішків, д-р техн. наук, проф. (Керівник); В.А. Плотніков, д-р фіз.-мат. наук, проф.; О.В. Старців, д-р техн. наук, проф.; В.М. Бєляєв, канд. техн. наук, доц.

Терміни реалізації програми «МАТЕРІАЛОВЕДЕННЯ ТА СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ ОБРОБКИ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ»: 15 березня – 26 березня 2010 р.

"ЗАТВЕРДЖУЮ"

Перший проректор з навчальної роботи

професор Г.В. Лаврентьєв

«______»_____________ 2010 р.

^ НАВЧАЛЬНИЙ ПЛАН

Матеріалознавство та сучасні технології обробки конструкційних матеріалів

Ціль: підвищення кваліфікації

^ Термін навчання: 10-12 днів

Форма навчання: очна

№
п/п

Усього
годин

В тому числі:

Форми
контролю

семінари, практичні

лабораторні

Процеси модернізації у професійній освіті сучасної Росії

Тенденції розвитку сучасного машинобудування: нові процеси, обладнання та матеріали у діяльності майбутнього фахівця

Промислові СВС-технології та порошкова металургія

захист проектних завдань

Сучасні технології машинобудування: проблеми вивчення в освітньому процесі професійної школи

круглий стіл

Директор ЦППКП О.П. Морозова

^ ГОУ ВПО «АЛТАЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

"ЗАТВЕРДЖУЮ"

Перший проректор з навчальної роботи

професор Г.В.Лаврентьєв

«______»_____________ 2010 р.

^ НАВЧАЛЬНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН

Матеріалознавство та сучасні технології обробки конструкційних матеріалів

Ціль: підвищення кваліфікації

^ Термін навчання: 10-12 днів

Форма навчання: очна

Режим занять: від 6 до 8 години на день

Найменування розділів, дисциплін, тем

Усього
годин

В тому числі:

контролю

семінари,
практичні

лабораторні

Процеси модернізації у професійній освіті сучасної Росії

Пріоритети державної освітньої політики у сучасних умовах

Правові акти про освіту: федеральні та регіональні проблеми реалізації

^ Тенденції розвитку сучасного машинобудування: нові процеси, обладнання та матеріали у діяльності майбутнього фахівця

Сучасний стан та перспективи розвитку технології машинобудування

Обладнання та технології для механічної, електро- та фізико-хімічної обробки плоских та об'ємних деталей

Загальні принципи підвищення ефективності та автоматизації металообробки

Забезпечення якості та сертифікація продукції, процесів та технологій машинобудування

Плазмове та лазерне різання листових конструкційних матеріалів

Сучасні методи безперервної обробки металів пластичною деформацією

Універсальні верстати із цифровою індикацією

Обробні центри HAAS

Розробка технологічних процесів обробки металів із використанням CAD/CAM-систем

Створення керуючих програм обробки деталей на верстатах з ЧПУ

Виготовлення деталі на верстаті з ЧПУ

Промислові СВС-технології та порошкова металургія

Порошкові матеріали та вироби з них

Взаємодії в системах порошкових та порошок-газових сумішей

Синтези в порошкових сумішах, розбавлених інертною компонентою

Синтези інтерметалічних та металокерамічних конструкційних матеріалів

Полімерні композиційні матеріали (ПКМ) у сучасному машинобудуванні

захист проектних завдань

Роль ПКМ у сучасному машинобудуванні

Структура та властивості ПКМ

Технологія, обладнання та автоматизація процесів виробництва ПКМ

Механічна обробка деталей із ПКМ

Методи та прилади для визначення комплексу деформаційно-міцнісних властивостей ПКМ

Працездатність ПКМ у реальних умовах експлуатації

Сучасні технології машинобудування: проблеми вивчення в освітньому процесі професійної школи

круглий стіл

Використання обладнання ресурсних центрів та центрів колективного користування

Методичні аспекти використання IT-технологій у навчальному процесі підготовки фахівців НУО та СПО

Директор ЦППКП О.П. Морозова

^ II. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Бушуєв Ю.Г, Персін М.І., Соколов В.А. Вуглецеві композиційні матеріали: Довідник. - М: Вид-во Металургія, 1994.

Якість машин: Довідник у 2 т. / За ред. А.Г. Суслова. - М: Вид-во Машинобудування, 1995.

Композиційні матеріали: Довідник / За загальною ред. В.В.Васильєва та Ю.М. Тарнопільського. -М.: Вид-во Машинобудування, 1990.

Комп'ютерно-інтегровані виробництва та CALS-технології у машинобудуванні / Т.А. Альперович, В.В.Барабанов, А.Н.Давыдов та інших. - М.: Изд-во ГУП ВИМИ, 1999.

Котлер Ф. Основи маркетингу. / Пер. з англ. - М: Вид-во Бізнес-книга, 1995.

Короткий довідник металіста. / За ред. А. Е. Древаль, Є.А. Скороходова. - М.: Вид-во Машинобудування, 2005.

Лахтін Ю.М., Леонтьєва В.П. Матеріалознавство.-М.: Вид-во Машинобудування, 1990.

Лібенсон Г.А. Виробництво порошкових виробів. Підручник для технікумів - М: Вид-во Металургія, 1990.

Ловигін А. Сучасний верстат з ЧПУ та CAD/CAM система. - М: Вид-во ДМК, 2008.

Машинобудування: Енциклопедія. Технологія виготовлення деталей машин. / За ред. А.Г. Суслова. - М: Вид-во Машинобудування, 1999.

Мержанов О.Г. Високотемпературний синтез, що самопоширюється. Фізична хімія: Сучасні проблеми. -М.: Вид-во Хімія, 1983.

Панов В.С. Технологія та властивості спечених твердих сплавів та виробів з них. Навчальний посібник для вишів. - М: Вид-во МІСІC, 2001.

Перепічко І.І. Введення у фізику полімерів. -М: Вид-во Хімія, 1978.

Раковський В.С., Саклінський В.В. Порошкова металургія у машинобудуванні. -М.: Вид-во Машинобудування, 1973.

Мастило-охолоджуючі технологічні засоби та їх застосування при обробці різанням: Довідник/За заг. ред. Л.В. Худобина. - М: Вид-во Машинобудування, 2006.

Довідник з композиційних матеріалів. У 2 т. / За ред. Дж. Любіна. Пров. з англ. -М: Вид-во Машинобудування, 1988.

Схіртладзе А.Г. Робота оператора на верстатах із програмним управлінням: Навчальний посібник для проф. навч. закладів. - М: Вид-во Академія, 1998.

Теорія різання. Підручник / П.І. Ящерицин та інших. - М.: Изд-во Нове знання, 2006.

Технологія машинобудування: У 2 т. Підручник для вузів/В.М. Бурцев, А.С. Васильєв, А.М. Дальський та ін - М.: Вид-во МДТУ ім. н.е. Баумана, 1997.

Токарний верстат - керівництво оператора. Січень 2007: Методичний посібник. - Окснард - Каліфорнія: Haas Automation Inc., 2007.

Фельдштейн Є.Е. Обробка деталей на верстатах з ЧПУ. Навчальний посібник. - М: Вид-во Нове знання, 2008.

Фотєєв Н.К. Технологія електроерозійної обробки. - М: Вид-во Машинобудування, 1980.

Фрезерний верстат – керівництво оператора. Січень 2007: Методичний посібник. - Окснард - Каліфорнія: Haas Automation Inc., 2007.

Хімія синтезу спалюванням. / Ред. М. Коїдзумі. Пров. з япоск. -М.: Вид-во Світ, 1998.

Шишмарьов В.Ю. Автоматизація технологічних процесів. М: Вид-во Academia, 2009.

^ III. ТЕМАТИКА ПІДСУМКОВИХ АТЕСТАЦІЙНИХ РОБОТ

Сучасний стан машинобудування в Росії та країнах СНД

Нові та маловідходні технології в машинобудуванні

Американські верстатобудівні компанії

«Розумні» матеріали

Чи є ще резерви традиційних матеріалів?

Машинобудування в сучасних ринкових умовах: «за» та «проти» САПР

Японські верстатобудівні компанії

Ринок металообробних верстатів у Росії та за кордоном

Сучасні технології металообробки

Китайські верстатобудівні компанії

Машинобудівні технології майбутнього

Два альтернативні шляхи металообробки: знімання та нарощування металу

Визначення оптимальних параметрів різання

Швидкорізальні сталі та інструмент

Нанопереміщення: їх реалізація та використання в сучасних верстатах.

Влаштування цифрової індикації чи система ЧПУ?

Багатокоординатні центри з ЧПУ

Обробка типових деталей на верстатах з ЧПУ

Болгарські верстатобудівні компанії

Верстатобудування в сучасній Росії

Електроерозійна обробка

Плазмове та лазерне різання

Гідроабразивна обробка: матеріали, особливості та галузі застосування

Нові сталі та сплави для машинобудування

Маловідходні технології обробки металів

Технології пластичної деформації та обробка металів

Кераміка та металокераміка у сучасному машинобудуванні

Системи якості на японських машинобудівних підприємствах

Сертифікація систем управління якістю спеціалізованими кампаніями: крок

Деталі машин, верстатів та приладів виготовляють різними методами: виливкою, обробкою тиском (прокаткою, волочінням, пресуванням, куванням та штампуванням), зварюванням та механічною обробкою на металообробних верстатах.

Ливарне виробництво.Сутність ливарного виробництва полягає в тому, що вироби або заготівлі деталей машин одержують заливкою розплавленого металу у форми. Отримана лита деталь називається виливком.

а- роздільна модель виливки, б - роз'ємний стрижневий ящик, в -виливка втулки з литниковою системою, г- стрижень.

Технологічний процес ливарного виробництва складається з підготовки формувальних та стрижневих сумішей, виготовлення форм і стрижнів, плавки металу, складання та заливання форми, видалення виливків з форми та в окремих випадках термічної обробки виливків.

Лиття застосовують для виготовлення різних деталей: станин металорізальних верстатів, блоків циліндрів автомобілів, тракторів, поршнів, поршневих кілець, радіаторів опалення тощо.

Виливки виготовляють із чавуну, сталі, мідних, алюмінієвих, магнієвих та цинкових сплавів, що володіють необхідними технологічними та технічними властивостями. Найбільш поширеним матеріалом є чавун - найдешевший матеріал, що має високі ливарні властивості та низьку температуру плавлення.

Фасонні виливки з підвищеною міцністю і високою ударною в'язкістю виготовляють з вуглецевих сталей марок 15Л, 35Л, 45Л і т. д. Літера Л означає литу сталь, а цифри - середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка.

Ливарну форму, порожнина якої є відбитком майбутнього виливка, отримують з формувальної суміші за допомогою дерев'яної або металевої моделі.

Як матеріал для формувальних; сумішей застосовують уживану формувальну землю (горілу), свіжі складові - кварцовий пісок, формувальну глину, модифікуючі добавки, сполучні речовини (смоли, рідке скло та ін.), пластифікатори, розпушувачі та інші. Вибір їх залежить від геометрії виливки, її ваги і товщини стінок, хімічного складу металу, що заливається.

Стрижні, призначені для отримання у виливках порожнин та отворів, виготовляють із стрижневої суміші у спеціальних ящиках.

Стрижнева суміш зазвичай складається з малоглинистого піску та сполучних речовин.

В індивідуальному та дрібносерійному виробництві ливарні форми виконують ручним способом (формують), використовуючи дерев'яні моделі, у потоково-масовому виробництві – на спеціальних машинах (формувальних), по модельних плитах (металева плита з міцно закріпленими на ній частинами моделі) та у двох опоках.

Чавун плавлять у вагранках (шахтних печах), сталь – у конверторах, дугових та індукційних електричних печах, а кольорове лиття – у плавильних тигельних горнах. Метал, виплавлений у вагранках, спочатку розливається у ковші, а потім через литникову систему (систему каналів у формі) – у форму.

Після заливки та охолодження виливок виймають (вибивання) з форми, видаляють прибутки (живильники), очищають від задирок, залишків литникової системи та землі, що пригоріла.

Спеціальні методи лиття.Крім лиття в земляні форми, на заводах в даний час застосовують такі прогресивні способи лиття: лиття в металеві форми (кокілі) відцентрове лиття, лиття під тиском, точне лиття за моделями, що виплавляються, лиття в оболонкові форми. Ці способи дозволяють отримувати деталі більш точної форми та з невеликими припусками на механічну обробку.

Лиття металеві форми.Цей спосіб полягає в тому, що розплавлений метал заливають не разову земляну форму, а в постійну металеву, виготовлену з чавуну, сталі або інших сплавів. Металева форма витримує від кількох сотень до десятків тисяч заливок.

Відцентровелиття.При цьому способі розплавлений метал заливається в металеву форму, що швидко обертається, і під дією відцентрових сил притискається до її стінок. Метал зазвичай заливають на машинах з вертикальною, горизонтальною та похилою віссю обертання.

Відцентрове лиття застосовують для виготовлення втулок, кілець, труб тощо.

Литтяпідтиском- це спосіб отримання фасонних виливків у металевих формах, при якому метал у форму заливають під примусовим тиском. Таким способом отримують дрібні фасонні тонкостінні деталі автомобілів, тракторів, лічильних машин і т. д. Матеріалом для виливків є мідні, алюмінієві та цинкові сплави.

Лиття під тиском проводиться на спеціальних машинах.

Точнелиття за моделями, що виплавляються.Цей спосіб заснований на застосуванні моделі із суміші легковиплавлюваних матеріалів - воску, парафіну та стеарину. Лиття здійснюється в такий спосіб. За металевою прессформе з великою точністю виготовляють воскову модель, яку склеюють в блоки (ялинки) із загальною литниковою системою і облицьовують вогнетривким формувальним матеріалом. Як облицювальний матеріал застосовують суміш, що складається з кварцового піску, графіту, рідкого скла та інших компонентів. При висиханні та випаленні форми облицювальний шар утворює міцну кірку, яка дає точний відбиток воскової моделі. Після цього воскова модель виплавляється, а форма прожарюється. Розплавлений метал заливають у форму звичайним способом. Точним литтям виготовляють дрібні фасонні та складні деталі автомобілів, велосипедів, швейних машин тощо.

Литтяв оболонкові формиє різновидом лиття у разові земляні форми. Підігріта до 220-250°С металева модель майбутнього виливка обсипається з бункера формувальною сумішшю, що складається з дрібного кварцового піску (90-95%) та термореактивної бакелітової смоли (10-5%). Під дією тепла смола в шарі суміші, що стикається з плитою, спочатку плавиться, потім твердне, утворюючи на моделі міцну піщано-смоляну оболонку. Після просушування оболонкову напівформу з'єднують з відповідною іншою напівформою, в результаті чого виходить міцна форма. Коркове лиття застосовують для відливання сталевих та чавунних деталей верстатів, машин, мотоциклів тощо.

Основними дефектами виливків у ливарному виробництві є: короблення - зміна розмірів та контурів виливки під впливом усадкової напруги; газові раковини - порожнечі, розташовані на поверхні та всередині виливків, що виникають від неправильного режиму плавки; усадкові раковини - закриті або відкриті порожнечі у виливках, одержувані в результаті усадки металу при охолодженні.

Незначні дефекти у виливках усувають заваркою рідким металом, просоченням термореактивними смолами та термічною обробкою.

Обробка металу тиском.При обробці металу тиском широко використовують пластичні властивості металів, тобто їх здатність у певних умовах під дією прикладених зовнішніх сил змінювати, не руйнуючись, розміри та форму і зберігати отриману форму після припинення дії сил. При обробці тиском змінюються також структура та механічні властивості металу.

Щоб підвищити пластичність металу та зменшити величину роботи, що витрачається на деформацію, перед обробкою тиском метал необхідно нагріти. Метал зазвичай нагрівають за певної температури, що залежить від його хімічного складу. Для нагрівання застосовують горни, нагрівальні полум'яні печі та електронагрівальні установки. Більшу частину оброблюваного металу нагрівають у камерних та методичних (безперервних) печах з газовим обігрівом. Для підігріву під прокатку великих сталевих злитків, що надходять остиглими зі сталеплавильних цехів, використовують нагрівальні колодязі. Кольорові метали та сплави нагрівають в електричних печах. Нагрів чорних металів проводиться двома способами: індукційним та контактним. При індукційному способі заготівлі нагріваються в індукторі (соленоїді), яким пропускають струм високої частоти, за рахунок тепла, що виникає під дією індукційного струму. При контактному електронагріві струм великої величини пропускають через заготівлю, що нагрівається. Тепло виділяється в результаті омічного опору заготівлі, що нагрівається.

До видів обробки металів тиском відносяться прокатка, волочіння, пресування, вільне кування та штампування.

Прокатка- наймасовіший спосіб обробки металів тиском, що здійснюється шляхом пропуску металу в зазор між валками, що обертаються в різних напрямках, внаслідок чого зменшується площа поперечного перерізу вихідної заготовки, а в ряді випадків змінюється її профіль. Схему прокатки зображено на рис. 31.

Прокаткою отримують не тільки готові вироби (рейки, балки), але й сортовий прокат круглого, квадратного, шестигранного профілів, труби тощо. з струмками (калібрами) певної форми. На блюмінгах з великих і важких злитків прокочують заготовки квадратного перерізу, які називаються блюмсами, на слябінгах - заготовки прямокутного перерізу (сталеві диски) слябами.

Сортові стани використовують для прокатки із блюмсів сортових та фасонних профілів, листові стани - для листової прокатки зі слябів у гарячому та холодному стані, а трубопрокатні стани - для прокатки безшовних (суцільнотягнутих) труб. Бандажі, дискові колеса, кульки для підшипників, зубчастих коліс тощо прокатують на станах спеціального призначення

Волочення.Цей спосіб полягає в протягуванні металу в холодному стані через отвір (фільєр) в матриці, поперечний переріз якого менше, ніж оброблюваної заготовки. При волочении площа поперечного перерізу зменшується, завдяки чому довжина заготовки збільшується. Волочіння піддають чорні та кольорові метали та сплави в прутках, дроті та трубах. Волочення дозволяє отримувати матеріали точних розмірів та з високою якістю поверхні.

Волочінням отримують сегментні шпонки, сталевий дріт діаметром 0,1 мм,голки для медичних шприців і т.д.

Волочення виробляють на волочильних станах. Як інструмент застосовують волочильні дошки та матриці, що виготовляються з інструментальної сталі та твердих сплавів.

Пресування.Воно здійснюється продавлювання металу через отвір матриці. Профіль пресованого металу відповідає конфігурації отвору матриці, залишаючись незмінним по всій довжині. Пресуванням виготовляють прутки, труби та різні складні профілі з таких кольорових металів, як олово, свинець, алюміній, мідь і т. д. Пресують зазвичай на гідравлічних пресах зусиллям до 15тис. т .

Кування.Операція, коли металу ударами інструментів надають необхідну зовнішню форму, називається ківкой. Кування, що здійснюється під плоскими бойками, називають вільним , оскільки зміна форми металу у своїй вигляді обробки не обмежується стінками спеціальних форм (штампів) і метал «тече» вільно. Вільним куванням можна виготовляти найважчі поковки - аж до 250 т. Вільне кування розділяється на ручну та машинну. Ручне кування переважно застосовують при виготовленні дрібних виробів або при ремонтних роботах. Машинне кування - це основний вид вільного кування. Вона виконується на кувальних пневматичних або пароповітряних молотах, рідше - на гідравлічних кувальних пресах. При ручному куванні інструментом є ковадло, кувалда, зубило, пробійники, кліщі і т. д. При машинному куванні робочим інструментом служать бойки кувальних молотів і пресів, допоміжним - розкочування, прошивки та кліші. Крім допоміжного інструменту, застосовують машини, звані маніпуляторами, призначені для утримання, переміщення та кантування важких заготовок у процесі кування.

Основними операціями технологічного процесу вільного кування є: осадка (зменшення висоти заготовки), витяжка (подовження заготовки), прошивка (отримання отворів), рубка, зварювання тощо.

Штампування.Спосіб виготовлення виробів тиском за допомогою штампів, тобто металевих форм, обриси та форма яких відповідає обрису та формі виробів, називають штампуванням. Розрізняють об'ємне та листове штампування. При об'ємному штампуванні поковки штампують на штампувальних та кувальних пресах. Штампи складаються з двох частин, кожна з яких має порожнини (струмки). Обриси струмків відповідають формі поковки, що виготовляється. Поковки можна штампувати і на пароповітряних молотах одинарної і подвійної дії падаючою частиною (бабою) вагою до 20-30 т і кривошипних пресах із зусиллям до 10 тис. т. облою) надходить у спеціальну канавку і потім обрізається на пресі. Дрібні поковки штампують із прутка завдовжки до 1200 мм,а великі – із штучних заготовок.

Листовим штампуванням виготовляють тонкостінні деталі з листів та стрічок різних металів та сплавів (шайби, сепаратори підшипників, кабіни, кузови, крила та інші деталі автомобілів та приладів). Листовий метал завтовшки до 10 ммштампують без нагріву, більше 10 мм- з нагріванням до кувальних температур.

Листове штампування зазвичай виробляють на кривошипних і листоштампувальних пресах простої та подвійної дії.

У разі масового виробництва підшипників, болтів, гайок та інших деталей широке застосування знаходять спеціалізовані ковальські машини. Найбільшого поширення набула горизонтально-кувальна машина.

Основнідефектипрокатуіпоковок. При прокатуванні заготовок можуть виникати такі дефекти: тріщини, волосинки, полони, заходи сонця.

Тріщиниутворюються через недостатнє прогрівання металу або при великому обтисканні у валках.

Волосовиниз'являються на поверхні прокату у вигляді витягнутого волосся у тих місцях металу, де були газові бульбашки, раковини.

Полони виникають при прокатуванні неякісних зливків.

Захід сонця - це дефекти на зразок складок, що виходять при неправильному прокаті.

У ковальсько-штампувальному виробництві можуть бути такі види шлюбу: забоїни, недоштампування, перекіс і т.д.

Забоїни, або вм'ятини, - це прості пошкодження поковки, що утворюються при неточному укладанні заготовки в струмок штампу перед ударом молота.

Недоштампування, або «недобій», - це збільшення поковки по висоті, що виникає через недостатню кількість сильних ударів молота або через охолодження заготовки, внаслідок чого метал втрачає пластичність.

Перекіс, або усунення, - це вид шлюбу, при якому верхня половина поковки зміщується або перекошується щодо нижньої.

Усунення дефектів і шлюбу досягається правильним виконанням технологічних процесів. есів прокатки, кування та штамповки.

Зварювання металів.Зварювання - один із найважливіших технологічних процесів, що застосовуються у всіх галузях промисловості. Сутність процесів зварювання полягає в отриманні нероз'ємного з'єднання сталевих деталей шляхом місцевого нагріву до плавлення або пластичного стану. При зварюванні плавленням метал розплавляється по кромках частин, що з'єднуються, перемішується в рідкій ванні і твердне, утворюючи після охолодження шов. При зварюванні в пластичному стані частини металу, що з'єднуються, нагрівають до розм'якшеного стану і під тиском з'єднують в одне ціле. Залежно від видів енергії, що застосовується для нагрівання металу, розрізняють хімічне та електричне зварювання.

Хімічназварювання.При цьому виді зварювання джерелом нагрівання служить тепло, що отримується при хімічних реакціях. Вона поділяється на термітне та газове зварювання.

Термітне зварювання заснована на використанні як пального матеріалу терміту, що представляє собою механічну суміш алюмінієвого порошку і залізної окалини, що розвиває при горінні температуру до 3000°С. Цей вид зварювання застосовують для зварювання трамвайних рейок, кінці електричних проводів, сталевих валів та інших деталей.

Газове зварювання здійснюють нагріванням металу полум'ям пального газу, що спалюється в струмені кисню. Як горючі гази при газовому зварюванні та різанні металів використовують ацетилен, водень, природний газ тощо, але найбільш поширеним є ацетилен. Максимальна температура газового полум'я 3100°.

Апаратурою для газового зварювання є сталеві балони та зварювальні пальники зі змінними наконечниками, а матеріалом - конструкційні маловуглецеві сталі. Як присадковий матеріал для зварювання сталей використовують спеціальний зварювальний дріт.

Газовим зварюванням можна проводити зварювання чавунів, кольорових металів, наплавлення твердих сплавів, а також кисневе різання металів.

Електричназварювання.Вона поділяється на дугове та контактне зварювання. При дуговому зварюванні енергія, необхідна для нагріву та розплавлення металу, виділяється електричною дугою, а при контактному електрозварюванні-при проходженні струму по деталі, що зварюється.

Дугове електрозварювання здійснюють на постійному та змінному струмі. Джерелом тепла такого зварювання є електрична дуга.

Зварювальна дуга живиться постійним струмом від зварювальних машин-генераторів, змінним струмом від зварювальних трансформаторів.

Для дугового зварювання застосовують металеві електроди, що покриваються спеціальною обмазкою для захисту розплавленого металу від кисню та азоту повітря, та вугільні.

Дугове зварювання може бути ручним та автоматичним. Автоматичне зварювання здійснюється на зварювальних автоматах. Вона забезпечує отримання якісного зварного шва та різко збільшує продуктивність праці.

Флюсовий захист у цьому процесі дозволяє без втрат металу підвищити силу струму і тим самим збільшити продуктивність у п'ять і більше разів, порівняно з ручним дуговим зварюванням.

Контактна зварка заснована на використанні тепла, що виділяється при проходженні електричного струму через ділянку деталі, що зварюється. Зварювані деталі на місці контакту нагрівають до зварювального стану, після чого під тиском отримують нероз'ємні з'єднання.

Контактне зварювання ділиться на стикове, точкове та роликове.

Стикове зварювання - це різновид контактного зварювання. Вона використовується для зварювання рейок, стрижнів, інструменту, тонкостінних труб тощо.

Точкове зварювання проводиться у вигляді крапок в окремих місцях деталей. Вона широко застосовується для зварювання з листового матеріалу кузовів легкових автомобілів, обшивки літаків, залізничних вагонів тощо.

Роликова, або шовна, зварювання здійснюється за допомогою роликових електродів, що підключаються до зварювального трансформатора. Вона дозволяє отримувати на листовому матеріалі суцільний та герметично щільний зварний шов. Роликове зварювання використовують для виготовлення масляних, бензинових та водяних баків, труб із листової сталі.

Дефектизварювання.Дефектами, що виникають при зварюванні, можуть бути непровари, шлакові включення, тріщини у зварювальному шві та основному металі, короблення тощо.

Обробка металу різанням.Основне призначення такої обробки – отримання необхідних геометричних форм, точності розмірів та чистоти поверхні, заданих кресленням.

Зайві шари металу (припуски) із заготовок знімаються різальним інструментом на металорізальних верстатах. Як заготовки застосовують виливки, поковки та заготовки з сортового прокату чорних і кольорових металів.

Різання металів є одним із найбільш поширених способів механічної обробки деталей машин та приладів. Обробка деталей на металорізальних верстатах здійснюється в результаті робочого руху заготовки, що обробляється, і ріжучого інструменту, при якому інструмент знімає стружку з поверхні заготовки.

Металорізальні верстати поділяються на групи залежно від способів обробки, типів та типорозмірів.

Токарніверстатипризначаються до виконання різноманітних токарних робіт: точення циліндричних, конічних і фасонних поверхонь, розточування отворів, нарізування різьбленням, і навіть обробки отворів зенкерами і розгортками.

Для роботи на токарних верстатах застосовують різні види різального інструменту, але основними є токарні різці.

Свердлильні верстати використовують для одержання в заготовках отворів, а також для зенкерування, розгортання та нарізування різьблення мітчиками.

Для роботи на свердлильних верстатах застосовують такий різальний інструмент, як свердла, зенкери, розгортки та мітчики.

Свердло – це основний ріжучий інструмент.

Зенкер служить збільшення діаметра попередньо просвердлених отворів.

Розгортки призначаються до виконання точних і чистових отворів, попередньо оброблених свердлом чи зенкером.

Мітчики використовують при виготовленні внутрішніх різьблень.

Фрезерніверстатипризначаються до виконання найрізноманітніших робіт - від обробки плоских поверхонь до обробки різних фігур. Інструментом для фрезерування є фрези.

Строгальніверстатизастосовують для обробки плоских та фасонних поверхонь, а також для прорізання прямих канавок у деталей. Працюючи на стругальних верстатах метал знімають лише під час робочого ходу, оскільки зворотний хід - неодружений. Швидкість зворотного ходу в 1,5-3 рази більша за швидкість робочого ходу. Стругання металу здійснюється різцями.

Шліфувальніверстативикористовують для оздоблювальних операцій, що забезпечують високу точність розмірів та якість оброблюваних поверхонь. Залежно від видів шліфування верстати поділяють на круглошліфувальні – для зовнішнього шліфування, внутрішньошліфувальні – для внутрішнього шліфування та плоскошліфувальні – для шліфування площин. Деталі шліфують шліфувальними колами.

Підслюсарнимироботамирозуміють ручну обробку металу різанням. Вони поділяються на основні, складальні та ремонтні.

Основні слюсарні роботи виробляються з метою надання оброблюваної деталі форм, розмірів, необхідної чистоти та точності, заданих кресленням.

Складальні слюсарні роботи виконуються при складанні вузлів з окремих деталей та складанні машин та приладів з окремих вузлів.

Ремонтні слюсарні роботи здійснюються для того, щоб продовжити термін служби металорізальних верстатів, машин, ковальських молотів та іншого обладнання. Сутність таких робіт полягає у виправленні чи заміні зношених та пошкоджених деталей.

Електричні методи обробки металів.До них відносяться електроіскровий та ультразвуковий методи. Електроіскровий метод обробки металів застосовують для виготовлення (прошивки) отворів різної форми, вилучення з отворів деталей зламаних мітчиків, свердлів, шпильок тощо, а також для заточування твердосплавних інструментів. Обробці піддаються тверді сплави, загартовані сталі та інші тверді матеріали, які можуть бути оброблені звичайними способами.

Цей метод ґрунтується на явищі електричної ерозії, тобто на руйнуванні металу під дією електроіскрових розрядів.

Сутність електроіскрового методу обробки металів полягає в тому, що до інструменту та виробу, що служить електродами, підводиться електричний струм певної сили та напруги. При зближенні електродів певному відстані між ними під впливом електричного струму відбувається пробою цього проміжку (зазору). Разом пробою виникає висока температура, що розплавляє метал і викидає його у вигляді рідких частинок. Якщо до заготівлі підвести позитивну напругу (анод), а до інструменту - негативну (катод), то при іскровому розряді відбувається вирив металу із заготівлі. Щоб розпечені частинки, вирвані розрядом з електрода-виробу, не перескакували на електрод-інструмент і не спотворювали його, іскровий проміжок заповнюють гасом або олією.

Інструмент-електрод виконують з латуні, міднографітової маси та інших матеріалів. При виготовленні отворів електроіскровим методом можна отримувати будь-який контур залежно від форми інструменту-катода.

Крім електроіскрового методу обробки металів, у промисловості застосовують ультразвуковий метод, заснований на використанні пружних коливань середовища з надзвуковою частотою (частота коливань понад 20 тис.). гц).За допомогою ультразвукових установок можна обробляти тверді сплави, дорогоцінне каміння, загартовану сталь тощо.

Вже багато десятиліть великою популярністю виготовлення різних виробів користується обробка кольорових металів. Технології та сучасні методи виробництва дозволяють прискорити процес, а також підвищити якість кінцевого продукту.

Мають характерний відтінок і високу пластичність. Їх видобуток здійснюється із земної породи, де вони перебувають у дуже невеликій кількості. Обробка кольорових металів витратне за силами та фінансами виробництво, але воно приносить величезний прибуток. Вироби з них мають унікальні характеристики, недоступні при їх виготовленні з чорних матеріалів.

Всі кольорові метали діляться на кілька груп за своїми властивостями:

• тяжкі (олово, цинк, свинець);
• легені (титан, літій, натрій, магній);
• малі (сурма, миш'як, ртуть, кадмій);
• розсіяні (германій, селен, телур);
• дорогоцінні (платина, золото, срібло);
• радіоактивні (плутоній, радій, уран);
• тугоплавкі (ванадій, вольфрам, хром, марганець).

Вибір групи кольорових металів, що використовуються у виробництві, залежить від бажаних властивостей кінцевого виробу.

Основні властивості

– пластичний метал із гарною теплопровідністю, але низьким рівнем опору електриці. Має золотистий колір з рожевим відливом. Її рідко використовують самостійно, частіше додають до сплавів. Застосовують метал виготовлення приладів, машин, електричної техніки.

- Найпопулярніший сплав з міддю, виробляється додаванням олова та хімічних речовин. Отримана сировина має міцність, гнучкість, пластичність, її легко кувати і вона важко піддається зносу.

– добре проводить електрику, відноситься до пластичних металів. Має сріблястий відтінок і малу вагу. Неміцний, але стійкий до корозії. Використовується у військовій справі, харчовій промисловості та на суміжних виробництвах.

– досить крихкий кольоровий метал, але стійкий до корозії та пластичний, якщо його нагріти до температури 100–150 ºC. За його допомогою створюється стійке до корозії покриття на виробах, а також різні сталеві сплави.

При виборі кольорового металу для майбутньої деталі необхідно враховувати його властивості, знати всі переваги та недоліки, а також розглянути варіанти сплавів. Це дозволить створити максимально якісний виріб із заданими характеристиками.

Використання захисного покриття

Щоб зберегти початковий вигляд та функціональність виробу, а також захистити його від атмосферної корозії, використовуються спеціальні покриття. Обробка виробу фарбою чи ґрунтовкою – найбільш простий та ефективний метод захисту.

Для досягнення більшого ефекту на очищений метал наносять ґрунтовку в 1-2 шари. Це захищає від руйнування та допомагає фарбі краще триматися на виробі. Вибір коштів залежить від кольорового металу.

Обробка алюмінію проводиться ґрунтовками на основі цинку або уретановими фарбами. Латунь, мідь та бронза не вимагають додаткової обробки. При виникненні пошкоджень проводиться полірування та нанесення епоксидного або поліуретанового лаку.

Способи нанесення захисного шару

Вибір методики нанесення покриття залежить від виду кольорового металу, фінансування підприємства та бажаних характеристик виробу.

Найпопулярнішим способом обробки кольорових металів для захисту від пошкоджень є гальваніка. На поверхню виробу наноситься захисний шар із спеціального складу. Його товщина регулюється в залежності від температурного режиму, при якому експлуатуватиметься деталь. Чим різкіший клімат, тим більше шар.

Особливо популярний гальванічний метод обробки деталей у будівництві будинків та машин. Існує кілька різновидів покриття.

– проводиться з використанням хрому та сплавів на його основі. Деталь стає блискучою, метал після обробки стійкий до дії високих температур, корозії та зносу. Особливо популярний метод у промисловому виробництві.

– проводиться з використанням струму, дія якого викликає утворення плівки при обробці алюмінію, магнію та подібних до них сплавів. Кінцевий виріб стійкий до дії електрики, корозії та води.

– проводиться з використанням суміші нікелю та фосфору (до 12%). Після покриття деталі піддають термообробці, що збільшує стійкість до корозії та зносу.

Метод гальванічної обробки деталей досить дорогий, тому його застосування для малих виробництв утруднене.

Додаткові методи

Металізація напиленням відноситься до бюджетних варіантів. На поверхню виробу наноситься розплавлена ​​суміш за допомогою повітряного струменя.

Існує також гарячий спосіб нанесення захисного шару. Деталі поринають у ванну, всередині якої знаходиться розплавлений метал.

При дифузному методі захисний шар створюється в умовах підвищеної температури. Таким чином, склад проникає у виріб, що підвищує його стійкість до зовнішніх впливів.

Нанесення на кольоровий метал, з якого виконана деталь, іншого, стійкішого, називають плакуванням. Процес передбачає лиття, спільну прокатку, прес та подальше кування виробу.

Сучасні технології обробки

Існує кілька основних методів обробки кольорових металів. Вони діляться на кілька груп залежно від технології та температурного режиму: гарячі та холодні, механічні та термічні.

Найпопулярніші з них:

• зварювання ( , хімічне, газове, дугове, електричне, контактне);