Изготовление металлохозяйственных товаров включает в себя следующие технологические процессы:
1. получение заготовок;
2. обработка заготовок различными механическими методами;
3. термическая или химико-термическая обработка;
4. нанесение защитных или защитно-декоративных покрытий на отдельные детали или изделие в целом;
5. сборка изделия.
1. Формирование деталей и изделий:
1. Литье. Метод литья является самым распространенным способом изготовления деталей и изделий при производстве металлохозяйственных товаров, т.к. считается наиболее дешевым для получения деталей сложной конфигурации.
Литье представляет собой получение заготовки-полуфабриката или изделия путем заливки расплавленного металла в земляные или металлические (кокильные) формы.
2. Обработка металлов давлением (методами пластической деформации) производится без снятия стружки, в холодном или горячем состоянии. При подобной обработке металлическая заготовка приобретает определенную форму, изменяются структура и свойства металла.
а) Прокатка - это пластическая деформация, при которой заготовку подвергают многократному давлению между вращающимися в разных направлениях валками.
б) Штамповка бывает объемная и листовая.
- Объемная штамповка заключается в том, что заготовка в горячем или холодном состоянии подвергается давлению, и в результате этой операции приобретает необходимую форму в верхней и нижней полостях штампа.
- Листовая штамповка применяется для изготовления деталей сложной формы с тонкими стенками.
в) Ковка является разновидностью обработки металла давлением. Различают ручную и машинную ковку.
- Ручная ковка заключается в обработке горячего металла или заготовки ударом на плоской поверхности наковальни.
- При машинной ковке для удара используют пневматический молоток или гидравлический пресс. У изделий, полученных ковкой, есть существенный недостаток - неточность размеров. В настоящее время ковку применяют в основном в мелкосерийном производстве.
г) Волочение - процесс протягивания заготовок (металлических стержней, труб) через отверстие, диаметр которого меньше их поперечного сечения.
д) Пробивкой получают сквозные отверстия, пазы.
е) Гибка - образование или изменение углов между частями заготовки либо придание заготовке криволинейной формы.
ж) Обработка на давильных станках, заключающаяся в прижимании листа металла или черновой заготовки с помощью специального давильника к вращающемуся патрону и получения в результате этой операции полого изделия определенной формы.
з) При прессовании разных профилей нагретый металл выдавливается через отверстие в матрице.
Дефекты при обработке металлов давлением возникают вследствие низкого качества исходного сырья (металла), неправильном режиме нагрева перед пластической деформацией или в результате нарушения технологических процессов. Такими дефектами являются превышение допустимых отклонений от норм размеров изделия, волосовины, плены, рванины, трещины, вмятины, царапины, забоины на заготовках, гофры (волнистые складки), заусенцы и др.
3. Обработка металлов резанием представляет собой процесс снятия режущим инструментом припуска.
Наиболее распространенными способами обработки металлов резанием являются точение, сверление, фрезерование, строгание, зубонарезание и слесарная обработка.
Слесарная или ручная обработка резанием включает в себя разметку, рубку, правку, гибку, резание, опиливание, сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы, клепка, шабрение.
Дефекты при обработке резанием возникают при работе на изношенных или неправильно настроенных станках и плохо заточенным инструментом. Наиболее распространенными дефектами являются: неправильные размеры и форма деталей, заусенцы, шероховатость поверхности, забоины, грубые царапины и др.
4. Термическая и химико-термическая обработка металлов представляет собой процесс, состоящий из операций нагрева, выдержки и последующего охлаждения заготовок.
а) Отжиг - нагрев стали (до 1100 °С), выдержка и очень медленное охлаждение металлических изделий. Такую обработку проводят для улучшения структуры металла, уменьшения внутренних напряжений.
б) Нормализация - нагрев металлических изделий (до 750—1180 °С) и медленное охлаждение их на воздухе для получения ненапряженной, мелкозернистой, однородной внутренней структуры, удобной для последующих механических обработок (штамповка, резание). Нормализацию применяют при изготовлении посуды, инструментов, деталей бытовых машин.
в) Закалка увеличивает твердость и прочность металлов, но одновременно уменьшает их пластичность. При закалке металл нагревают с разной скоростью до определенной температуры (углеродистые стали — до 800-900 °С), выдерживают и быстро охлаждают в разных средах - в воде, мыльных растворах, машинном масле, растворах (расплавах) солей, щелочей. Закалку применяют для режущих инструментов, которые не подвергаются удару, но должны иметь высокую поверхностную твердость.
г) Отпуск - окончательная операция термической обработки металла, проводимая с целью устранения внутренних напряжений, уменьшения хрупкости, твердости, растрескивания, деформирования, увеличения вязкости и улучшения обрабатываемости. В зависимости от температуры различают низкий, средний и высокий отпуск.
К дефектам, возникающим при термической обработке относят недостаточную твердость, мягкие пятна, повышенную хрупкость, обезуглероживание и окисление поверхности, коробление, деформацию и трещины.
5. Химико-термическая обработка металлов позволяет изменить химический состав, структуру, свойства поверхности металлической заготовки или изделия. Такая обработка предназначена для увеличения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости поверхностного слоя при сохранении вязкой и прочной сердцевины.
а) Цементация - поверхностное насыщение (на глубину 0,5—2,5 мм) углеродом (до 1—1,2 %) сталей с содержанием углерода не более 0,3 %.Вследствие повышения содержания углерода поверхность металла становится твердой, прочной, выносливой при изгибе, кручении, способной воспринимать термическую обработку.
б) Азотирование - насыщение поверхности стальных изделий азотом на глубину 0,2-0,6 мм. Азотирование позволяет придать деталям твердость, износостойкость, коррозионную стойкость.
в) Цианирование - одновременное ускоренное насыщение поверхностного слоя металла углеродом и азотом в расплавленных солях, содержащих цианистый натрий для повышения твердости, усталостной прочности и коррозионной стойкости.
г) Диффузионную металлизацию применяют для насыщения поверхностного слоя стали металлами или их соединениями в газообразной, жидкой, твердой среде для придания поверхностному слою твердости, коррозионной стойкости, термостойкости и других положительных качеств в зависимости от свойств наносимого металла.