Конструкционные материалы
1. Чёрные металлы (чугун, сталь).
Чугун – сплав железа с углеродом (углерода 2,14 – 4,5 %) – серый, высокопрочный, ковкий, легированный – путём добавления магния, кремния и др. элементов.
Сталь – сплав железа с углеродом (углерода до2,14 %). С повышением содержания углерода механическая прочность стали повышается и затрудняет ее обработку.
Углеродистая сталь обыкновенного качества марки Ст от 0 до 6 (Ст0, Ст3, Ст6).Чем больше число в обозначении (марке), тем больше углерода она содержит.
Легированная конструкционная сталь марок 20Х, 40ХС, 20М3А
Расшифровка марок стали: - 1 цифра показывает содержание углерода в сотых долях процента; - буквы - элемент в сплаве; - цифра, следующая за буквой –процентное содержание легирующего элемента. Отсутствие цифры – содержание данного элемента в сплаве 1 %. 2. Цветные металлы Применяют для изготовления отдельных деталей. В качестве конструкционных используют сплавы на основе меди (латунь, бронза) и алюминия. Латунь – сплав меди и цинка; бронза – сплав меди и олова; алюминиевые сплавы (алюминия и кремний, марганец, медь, и др.), повышающие прочность сплава, т. к. алюминий очень хрупок. 3. Инструментальные материалы (для изготовления инструмента): 3.1. Углеродистые инструментальные стали (0,9 -1,3 % углерода) – ограниченное применение, т. к.стали теряют свои свойства при достаточно низких температурах – марки У10А, У11А 3.2. Легированные инструментальные стали марки 9ХВГ, ХТ, 9ХС (с добавлением хрома - Х; вольфрама –В; ванадия - Ф; кремния - Г и др.) не теряют твердость при температуре 250, 300, 600 градусов Цельсия. Легированные инструментальные стали используют для изготовления сверл, метчиков, плашек и др. инструмента. 3.3. Быстрорежущие стали Р9, Р6М3 – из них изготавливают инструмент для механизированных методов слесарной обработки. Добавки: вольфрам, хром, кобальт, ванадий. Недостатки: хрупкий, нельзя использовать в качестве ударного. 3.4. Твердые сплавы – сохраняют свои свойства при температуре до 900 градусов Цельсия, что позволяет вести обработку механизированным инструментом с большими скоростями резания с использованием охлаждающей жидкости, т. к. к кислотам они пассивны:- вольфрамовые (карбид вольфрама и кобальт)- титанововольфрамовые (карбид вольфрама и титана)- титанотантанталовольфрамовые (содержат карбиды титана, тантала, вольфрама, кобальт)
6) Плоскостная разметка, пространственная разметка
Плоскостная разметка заключается в нанесении на материал или заготовку контурных линий (рисок)—параллельных и перпендикулярных, окружностей, дуг, углов, различных геометрических фигур по заданным размерам или контуров по шаблонам. Контурные линии наносят в виде сплошных рисок. Для сохранения следов рисок до конца обработки часто на риски наносят при помощи кернера небольшие углубления, близко расположенные друг от друга, или рядом с разметочной риской наносят контрольную риску. Риски должны быть тонкими и четкими.
Для разметки, измерения и проверки правильности изготовления изделий применяют следующие инструменты; линейку, угольник, циркуль, штангенциркуль, кронциркуль, нутромер, масштабную и лекальную линейки, транспортир, чертилку, кернер, разметочную плиту и шаблоны.
Пространственная разметка в отличие от плоскостной состоит в нанесении контуров детали в нескольких плоскостях. Пространственную разметку производят по чертежам, шаблонам, образцам или по месту. При пространственной разметке, наряду с применяемым инструментом и приспособлениями для плоскостной разметки, применяют специальные инструменты: рейсмасы, штангенрейсмасы, разметочные циркули, масштабы, угольники и т. д., а также приспособления типа разметочных плит призматических и клиновидных подкладок, домкратов, угольников и пр.
7) Рубка металла
Рубка металла
При современных способах обработки материала или заготовок рубка металла является подсобной операцией. Она применяется в тех случаях, когда нужно при невысокой точности обработки ручным инструментом разделить металл на части для заготовок, снять толстый слой металла, устранить неровности и приливы на поковках и отливках, снять твердую корку, прорубить канавку.
Рубку металла производят в тисках, на плите и на наковальне при помощи слесарного молотка, слесарного зубила, крейцмейселя, кузнечного зубила и кувалды.
Рубка металла бывает горизонтальная и вертикальная в зависимости от расположения зубила во время операции. Горизонтальную рубку производят в тисках. При этом заднюю грань зубила устанавливают к плоскости губок тисков под углом не более 5°.
Вертикальную рубку производят на плите или наковальне.
Зубило устанавливают вертикально, а перерубаемый материал укладывают на плите горизонтально.
8) Гибка металла
При работе с металлом очень часто приходится выполнять еще одну операцию, связанную с его пластическим деформированием, — гибку. Ни одна работа, пожалуй, без нее не обходится. При сгибании металла его волокна испытывают одновременно и сжатие и растяжение, нужно внимательно выбирать усилия и радиусы загибов, чтобы пластическая деформация не перешла в деформацию разрыва.
Не следует, например, выбирать радиус загиба меньше, чем толщина заготовки, — это может привести к тому, что на металле появятся трещины или он сомнется на внутренней стороне загиба.
Не стоит гнуть заготовки из стального прутка диаметром больше 10 мм. Полосовую сталь для такой операции лучше выбрать толщиной до 7 мм, а стальные листы — до 5 мм.
Известно, что листовой металл легче гнуть, если его предварительно подогреть. А что делать, если такой возможности нет? Можно обойтись и без подогрева. На внешнюю поверхность в зоне сгиба нужно нанести поперечные риски — лист согнется значительно легче.
Гнуть, как показывает практика, чаще всего приходится либо полосовую сталь, либо трубы. Приемы работы с этими двумя видами металла существенно различаются.
9) Правка и рихтовка металла.(холодным и горячим способом)
Правка и рихтовка представляют собой операции по выправке металла, заготовок и деталей, имеющих вмятины, выпучены, волнистость, коробление, искривления и др. Правка и рихтовка имеют одно и тоже назначение, но отличаются приёмами выполнения и применяемыми инструментами и приспособлениями. Металл подвергается правке как в холодном, так и в нагретом состоянии. Выбор способа зависит от прогиба, размеров и материала изделия. Правка выполняется ручным способом на правильной плите или наковальне – машинным на вальцах или прессах. Для правки применяют молотки с круглым гладким полированным бойком. Для правки закалённых деталей (рихтовки) применяют молотки с радиусным бойком; корпус молотка выполняют из стали У10; масса молотка равна 400…500 г. Молотки со вставными бойками из мягких металлов применяются при правке деталей с окончательно обработанной поверхностью. Гладилки (деревянные или металлические бруски) применяют при правке тонкого листового и полосового металла. Правка металла Кривизну деталей проверяют на глаз или по зазору между плитой и деталью. При правке важно правильно выбирать места, по которым следует наносить удары. Правку выполняют на наковальне, правильной плите или надёжных подкладках, исключая возможность соскальзывания с них детали при ударе. Правка полосового металла осуществляется в следующем порядке. Полосу располагают на правильной плите так, чтобы она лежала выпуклостью вверх, соприкасаясь с плитой в двух точках. Удары наносят по выпуклым частям, регулируя их силу в зависимости от толщины полосы и величины кривизны; чем больше искривление и толще полоса, тем сильнее должны быть удары. Результат правки (прямолинейность заготовки) проверяют на глаз, а более точно – на разметочной плите по просвету или наложением линейки на полосу. Правка прутка. После проверки на глаз на выпуклой стороне мелом отмечают границы изгибов. Затем пруток укладывают на плиту или наковальню так, чтобы изогнутая часть находилась выпуклостью вверх и наносят удары молотком. Оборудование для правки В основном на предприятиях применяют машинную правку на правильных вальцах, прессах и специальных приспособлениях. Гибочные вальцы бывают ручными и приводными. На ручных и приводных трёхвалковых гибочных вальцах правят заготовки прямые и изогнутые по радиусу, имеющие на поверхности выпучины и вмятины. Листогибочная трёхвалковая машина имеет расположенные один над другим валки, которые регулируются в зависимости от толщины заготовки удаляясь друг от друга или сближаясь. Заготовку устанавливают между двумя передними валками и, вращая рукоятку по часовой стрелке, пропускают между валками до полного устранения выпучин и вмятин. Правка валов и угловой стали на винтовых прессах применяется в тех случаях, когда правка молотком не обеспечивает должного результата.Некоторые особенности имеет правка угловой стали. Деформированный уголок устанавливают в призме на столе пресса, между полками уголка устанавливают закалённый стальной валик. При нажиме винтом пресса валик придаёт уголку соответствующую форму. Листы, полосы и ленты правят на листоправочных станках, горизонтальных правильно – растяжных машинах и пневматических молотах.Сварные соединения имеющие коробления подвергаются холодной правке. Вручную с помощью деревянных и стальных молотков на плитах, наковальнях и т. д. Холодную правку выполняют особенно осторожно.
10) Общие сведенияРезкой называют отделение частей (заготовок) от сортового или листового металла. Резка выполняется как со снятием стружки, так и без неё.Сущность процесса резки ножницами заключается в отделении частей металла под действием пары режущих ножей. Разрезаемый лист помещают между верхним и нижним ножами. Верхний нож, опускаясь, давит на металл и разрезает его. Ножи изготовляют из сталей У7, У8; боковые поверхности лезвий закалены до HRCэ52…58, отшлифованы и остро заточены. Обыкновенные ручные ножницы применяются для резания стальных листов толщиной 0,5…1мм и листов из цветных металлов толщиной до 1,5мм. Ручные ножницы изготовляют с прямыми и кривыми режущими лезвиями.По расположению режущей кромки лезвия ножницы делятся на правые (скос на каждой части режущей половины находится с правой стороны); левыми – (скос на каждой части режущей половины находится с левой стороны). Длина ножниц равна 200, 250, 320, 360 и 400мм, а режущей части (от острых концов до шарнира) – соответственно 55…65, 70…82, 90…105, 100…120 и 110…130мм. Хорошо заточенные и отрегулированные ножницы должны резать бумагу. Резка ножовкой Общие сведения.Ручная ножовка (пила) инструмент предназначенный для разрезания толстых листов полосового, круглого и профильного металла, атакже для прорезания шлицев, пазов обрезки и вырезки заготовок по контуру и других работ. Ножовочное полотно представляет собой тонкую и узкую стальную пластину с двумя отверстиями и с зубьями на одном или обеих рёбрах. Полот-на изготовляют из сталей У10А и Х6ВФ, их твёрдость НRCэ61…64. В зависимости от назначения ножовочные полотна разделяются на ручные и машинные. Размер (длина) ручного ножовочного полотна определяется по расстоянию между центрами отверстий под штифты, длина полотна для ручной пилы L=250…300мм, высота b=13 и 16мм, толщина h=0,65 и 0,8мм. Для резки металлов различной твёрдости углы зубьев ножовочного полотна выполняют следующими: передний угол равен 0…12 градусов; а задний угол зубьев равен 35…40 градусов; угол заострения равен 43…60 градусов. Для резки более твёрдых материалов применяют полотна, у которых угол заострения зубьев больше, для резания мягких материалов угол заострения меньше. Полотна с большим углом заострения более износоустойчивы. Резка ножовкой круглого, квадратного, полосового и листового металла.Резка круглого металла. Круглый металл небольших сечений режут ручными ножовками, а заготовки больших диаметров – на отрезных станках, приводных ножовках, дисковых пилах и др. Предварительно полотно смазывают маслом с помощью кисточки. Для правильного начала реза на неразмеченной заготовке у места реза ставят ногтем большой палец левой руки и полотно ножовки приставляют вплотную к ногтю. Ножовку держат только правой рукой. Указательный палец этой руки вытягивают вдоль рукоятки сбоку, чем обеспечивается устойчивое положение заготовки во время резки. Резка квадратного металла. Заготовку закрепляют в тисках и в месте будущего реза трёхгранным напильником делают неглубокий пропил для лучшего направления ножовки. Затем заготовку разрезают при горизонтальном положении ножовки. При очень глубоких резах левую руку переставляют, берясь за верх рамки. Резка полосового металла. Полосовой металл рациональнее резать не по широкой, а по узкой стороне. Резка ножовкой с поворотом полотна осуществляется при длинных (высоких) или глубоких резах, когда не удаётся довести рез до конца из – затого, что рамка ножовки упирается в торец заготовки и мешает дальнейшему пропиливанию. При этом можно изменить положение заготовки и, врезавшись в неё с другого конца, закончить резку. Можно резать ножовкой, у которой полотно переставляют на 90 градусов. Этим способом режут металл в деталях с замкнутыми контурами.
11) Опиливание металла
Опиливанием называется снятие поверхностного слоя с металлическои детали при помощи режущего инструмента — напильника. Опиливание производят для получения определенной формы, точных размеров, гладкой прямолинейной или криволинейной поверхности, для подгонки деталей друг к другу, образования наружных и внутренних углов, обработки отверстий, снятия фасок. Мелкие детали опиливают в тисках, установленных в мастерской, а крупные — на месте заготовки и сборки их. Напильник представляет собой стальной закаленный брусок с насеченными на рабочих поверхностях правильно расположенными мелкими зубьями. Насечка напильника может быть одинарной под углам 70—80° к ребру напильника и двойной (перекрестной). При двойной насечке нижняя выполняется под углом 55°, а верхняя—под углом 70°. Угол заострения зуба напильников — 70°. Зубьями напильника срезают с поверхности металла небольшой слой в виде стружки. Напильниками с одинарной насечкой срезают широкую стружку, а с двойной насечкой — мелкую.
12) Сверление — вид механической обработки материалов резанием, при котором с помощью специального вращающегося режущего инструмента (сверла) получают отверстия различного диаметра и глубины, или многогранные отверстия различного сечения и глубины. Сверление — необходимая операция для получения отверстий в различных материалах при их обработке, целью которой является:Изготовление отверстий под нарезание резьбы, зенкерование, развёртывание или растачивание.Изготовление отверстий (технологических) для размещения в них электрических кабелей, анкерных болтов, крепёжных элементов и др.Отделение (отрезка) заготовок из листов материала.Ослабление разрушаемых конструкций. Закладка заряда взрывчатого вещества при добыче природного камня.
Виды сверления
Сверление цилиндрических отверстий. Сверление многогранных и овальных отверстий. Рассверливание цилиндрических отверстий (увеличение диаметра). Центровка: высверливание небольшого количества материала для позиционирования другого сверла (например, при глубоком сверлении) или для фиксирования детали задним центром.Глубокое сверление: Сверление на глубину 5 и более диаметров отверстия. Часто требует специальных технических решений.
Операции сверления производятся на следующих станках:
Вертикально-сверлильные станки: Сверление — основная операция.Горизонтально-сверлильные станки: Сверление — основная операция. Вертикально-расточные станки: Сверление — вспомогательная операция.Горизонтально-расточные станки: Сверление — вспомогательная операция. Вертикально-фрезерные станки: Сверление — вспомогательная операция. Горизонтально-фрезерные станки: Сверление — вспомогательная операция. Универсально-фрезерные станки: Сверление — вспомогательная операция.Токарные станки: Сверло неподвижно, а обрабатываемая заготовка вращается. Токарно-затыловочные станки: Сверление — вспомогательная операция. Сверло неподвижно. Агрегатном станке. Токарно-револьверные станки: Сверление — вспомогательная операция. Сверло может быть неподвижно (статический блок) или вращаться (приводной блок)
И на ручном оборудовании:Механические дрели: Сверление с использованием мускульной силы человека.Электрические дрели: Сверление на монтаже переносным электроинструментом (в том числе ударно-поворотное сверление). перфораторы
Для облегчения процессов резания материалов применяют следующие меры:Охлаждение: Смазочно-охлаждающие жидкости и газы(вода, эмульсии, олеиновая кислота, углекислый газ, графит и др.) Ультразвук: Ультразвуковые вибрации сверла увеличивают производительность и дробление стружки. Подогрев: Подогревом ослабляют твёрдость труднообрабатываемых материалов. Удар: При ударно-поворотном сверлении (бурении) камня, бетона.
13) Зенкерование и Зенкование и Развёртывание
Развертывание, зенкерование и зенкование металла
Развертывание. Для получения отверстий с чистой поверхностью или для точной подгонки отверстия под шлифованную деталь производят операцию, которая называется развертыванием. Развертывание можно выполнять вручную или на сверлильном станке при помощи разверток. Ручные развертки приводятся во вращение ручным воротком. На рабочей части развертки имеется от 6 до 14 нарезанных зубьев, вдоль которых расположены канавки; они служат для образования режущих кромок и отвода наружу снимаемой стружки. Нижняя конусная часть развертки снимает стружку, а верхняя — калибрующая — направляет развертку и окончательно калибрует отверстия. Конические развертки предназначены для развертывания конусных отверстий. Припуск на черновое развертывание принимают не более 0,2 мм, а на чистовое не более 0,1 мм. Для более чистой обработки поверхности отверстий и охлаждения инструмента при развертывании просверленные отверстия в стали смазывают минеральным маслом, в меди — эмульсией, в алюминии—скипидаром, а в латуни и бронзе отверстия развертывают всухую — без смазки. Развертывают отверстия вручную следующим образом. Деталь прочно укрепляют в тисках. В отверстие детали вставляют развертку, чтобы ось развертки совпала с осью отверстия. Затем начинают вращать вороток с разверткой вправо, плавно подавая его вперед. Развертку вращают только в одну сторону. Зенкерование и зенкова-ние. Зенкерование — это обработка отверстия, полученного при литье, ковке или штамповке, для придания ему цилиндрической формы, требуемого размера и для получения чистой поверхности. Зенкерование — промежуточная операция при обработке отверстия под развертку. Зенкерование производят при помощи зенкера. Зенкеры применяются также для обработки конусных и цилиндрических углублений с плоским дном.
14) Нарезание резьбы
Операция обработки со снятием стружки, в результате которой образуются наружные или внутренние винтовые канавки с заданным профилем и размерами на цилиндрических или конических поверхностях, называется нарезанием резьбы.
Нарезание резьбы на винтах, болтах, гайках и других деталях производится в основном на станках. При монтажных и ремонтных работах слесарю в ряде случаев приходится нарезать резьбу вручную или с помощью пневматических или электрических машинок — резьбонарезателей.
Основными элементами любой резьбы, как отмечалось в гл. 3, являются профиль, шаг, глубина, наружный, средний и внутренний диаметры.
По форме профиля резьбы подразделяются на треугольную, прямоугольную, трапецеидальную, упорную и круглую.
Тип «ли профиль резьбы выбирается по ГОСТу в зависимости от назначения. В машиностроении приняты три системы резьб: метрическая, у которой шаг и диаметр измеряются в миллиметрах; дюймовая, имеющая иную форму профиля и характеризуемая числом ниток на один дюйм ее длины и диаметром в дюймах;
трубная резьба, имеющая профиль, как и дюймовая, но меньше по шагу.
В практике слесарных работ нередко возникает необходимость определить размеры элементов резьбы на готовой детали. Наружный диаметр измеряют с помощью штангенциркуля или микрометра, а шаг резьбы — с помощью миллиметрового или дюймового резьбомера (набора шаблонов с резьбой различных размеров).
Для нарезания резьбы в отверстиях применяются метчики, а для нарезания наружной резьбы — плашки.
Метчиком называется режущий инструмент, представляющий собой закаленный винт, на котором прорезано несколько продольных прямых или винтовых канавок, образующих режущие кромки (рис. 4.15). Метчик имеет рабочую часть и хвостовик, заканчивающийся квадратом.
15) Шабрение — технология прецизионного (высокоточного) выравнивания поверхности изделия из металла (реже — из дерева или пластика) специальным режущим инструментом — шабером. Высококачественное шабрение позволяет получить поверхность с неравномерностью порядка единиц микрона. Шабрение практически не поддаётся механизации и остаётся одной из самых трудоемких слесарных работ.
Шабрение выполняют после зачистки поверхности от явных сколов и выбоин. Зачастую перед шабрением производят грубое выравнивание (шлифование) механизированным абразивным инструментом. Шабрение выполняется с помощью образцовой поверхности соответствующего качества (поверочная плита, линейка и т. д.). Процедура состоит из многократного повторения ряда действий: Получение яркого рисунка неровностей. Для этого обрабатываемую поверхность слегка притирают с образцовой поверхностью с контрастной краской. В результате краска останется на горбах по которым впоследствии проходят шабером. Режущим инструментом снимают видимые выпуклости. Качество результата контролируется по количеству цветных пятен краски после притирки на определённой площади. Подразумевается, что чем больше пятен, тем больше площадь соприкосновения подгоняемых деталей и, соответственно, меньше неровность поверхности. После получения требуемого результата на поверхность нередко наносится однообразный рисунок легкими движениями шабера. Этот рисунок позволяет выявить возникающие в процессе эксплуатации изделия дефекты поверхности (вмятины, истирание, срезы). В некоторых изделиях этот рисунок помогает удерживать смазочное масло на детали. Помимо обычных шаберов используют также современные электрические или пневматические шаберы, которые значительно упрощают процесс шабрения.