Важнейшие технологические процессы обрабатывающего производства в машиностроении

Важнейшими технологическими процессами обрабатывающего производства в машиностроении являются обработка металлов резанием, термическая и химико-термическая обработка, а также окраска и нанесение защитных покрытий, при этом основным исходным сырьем обрабатывающего производства являются заготовки деталей машин, а готовой продукцией – непосредственно детали будущих машин.

Рассмотрим основные методы и параметры указанных процессов.

Обработка металлов резанием (механическая обработка) – это технологический процесс снятия режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла для получения требуемой точности геометрической формы, размеров и качества обработанной поверхности.

Точность обработки и показатель качества обработанной поверхности – шероховатость (чистота) поверхности, устанавливаются стандартом.

Скоростью резания называют путь режущего лезвия инструмента относительно вращающейся заготовки в направлении главного движения за единицу времени.

Подачей называют путь, пройденный точкой лезвия относительно вращающейся заготовки в направлении движения подачи за один оборот.

Глубина резания определяется толщиной снимаемого слоя металла, измеренной по перпендикуляру к обработанной поверхности детали, за один рабочий ход инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Правильное выполнение процессов механической обработки зависит от ряда факторов, в числе которых большое значение имеют припуски на обработку.

Припуском на обработку называется слой материала, подлежащий удалению с поверхности заготовки для получения требуемого размера. Различают общий припуск на всю обработку какой-либо поверхности и межоперационный припуск, удаляемый в процессе определенной операции механообработки.

Свойства конструкционных материалов, используемых в машиностроении, зависят главным образом от их состава и структуры. Основным способом, позволяющим изменять структуру материалов, а, следовательно, и их свойства при неизменном химическом составе, является термическая обработка.

Технологический процесс термической обработки представляет собой совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения, проводимых в определенной последовательности с целью изменения внутреннего строения материалов (преимущественно металлических сплавов) и получения необходимых свойств.

В основе термической обработки лежит явление аллотропии (полиморфизма), т.е. способность некоторых материалов (в частности, сплавов на основе железа) иметь несколько кристаллических форм при различных условиях их образования (в частности, изменении температуры).

На результат термической обработки (требуемые свойства материала) оказывают влияние следующие факторы (режимы обработки):

- время (скорость) нагрева;

- температура нагрева;

- время (продолжительность) выдержки при требуемой температуре;

- время (скорость) охлаждения.

Отжиг – процесс термической обработки, заключающийся в нагреве материала выше температуры, при которой происходят изменения в его кристаллической решетке, выдержке и очень медленном охлаждении вместе с печью.

В результате отжига в детали снимаются внутренние напряжения, повышается пластичность, понижается твердость, улучшается обрабатываемость резанием.

Нормализация - процесс термической обработки, заключающийся в нагреве материала выше температуры, при которой происходят изменения в его кристаллической решетке, выдержке и охлаждении на воздухе.

Вследствие более быстрого охлаждения детали имеют более высокую твердость и прочность, чем при отжиге. Очевидно, что процесс нормализации более производителен, чем отжиг, но требует дополнительных затрат на оборудование мест, где остывают детали, вынутые из печи.

Закалка - процесс термической обработки, заключающийся в нагреве материала выше температуры, при которой происходят изменения в его кристаллической решетке, выдержке и очень быстром охлаждении в специальных закалочных средах (воде, минеральном масле, водных растворах солей и др.).

Вследствие очень быстрого охлаждения достигается максимальное увеличение прочности и твердости деталей, однако при этом в детали возникают внутренние напряжения, которые способствуют ее короблению и даже возникновению трещин.

Для изменения структуры, химического состава, а, значит, и свойств поверхностных слоев деталей применяется химико-термическая обработка, сочетающая термическое и химическое воздействия.