Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием абразивными кругами. При вращательном движении круга с поверхности заготовки срезают большое количество тонких стружек (до 100 млн за одну мин.). Шлифовальные круги вращаются со скоростями до 30 м/с и более. При шлифовании выделяется большое количество теплоты. Тепловое и силовое воздействие на обрабатываемую поверхность приводит к изменению физико- химических свойств поверхностного слоя. Поэтому, для уменьшения указанного влияния шлифование проводят при обильной подаче смазочно- охлаждающих смесей.

Шлифованием производят чистовую и отделочную обработку деталей с высокой точностью.

При шлифовании используются абразивные инструменты из искусственных и естественных минералов: алмаз, кварц, корунд, наждак, кремень, гранат, электрокорунд, карбид бора, карбид кремния и др.

Эти материалы отличаются высокой твердостью. При изготовлении инструмента их цементируют специальными связками из смесей глины с полевым шпатом, либо из бакелита.

Фрезерование – один из высокопроизводительных способов обработки заготовок многолезвийным режущим инструментом – фрезой.

На фрезерных станках обрабатывают горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, фасонные поверхности уступы и пазы заготовки.

Режущим инструментом являются фрезы, типы которых приведены в [1, стр. 507, р. VI.84].

В зависимости от назначения и типа обрабатываемых поверхностей различают цилиндрические, торцовые, дисковые, концевые, угловые, шпоночные и фасонные фрезы.

Фрезы могут быть как цельными, так и сборными с напаянными и вставными ножами. Режущие лезвия фрез могут быть прямыми и винтовыми, с острым и затылованным зубом.

Для закрепления заготовок используют специальные и универсальные приспособления (прихваты, угольники, призмы, машинные тиски).

Для обработки поверхностей используются горизонтально-фрезерные и вертикально-фрезерные станки. Схемы обработки заготовок на указанных станках даны в [1, стр. 514, р. VI.91].

Обработка заготовок на станках сверлильной группы сверление – метод получения отверстий в сплошном материале, как сквозных, так и глухих отверстий.

Осуществляют сверление вращательным движением инструмента вокруг оси (главное движение) и движением подачи (движением инструмента вдоль оси). Процесс сверления протекает в более жестких условиях, чем при точении, поскольку затруднен отвод стружки и подвод охлаждающих смесей. В результате повышаются деформации, обусловленные отделением стружки и тепловыделением.

За скорость резания при сверлении (в м/мин) принимают окружную скорость точки режущего лезвия, наиболее удаленной от оси сверла:

V = pDn/1000, где D – наружный диаметр сверла, мм; n – частота вращения сверла, об/мин.

Подача Sв (мм/об) равна величине осевого перемещения сверла за один оборот, глубина резания t (мм) при сверлении отверстий в сплошном материале равна половине диаметра сверла, а при рассверливании: t = (D-d)/2, где d – диаметр обрабатываемого отверстия, мм.

В качестве режущего инструмента при сверлении используют сверла, зенкеры, развертки и метчики.

Сверла разделяют на спиральные, центровые и специальные.

Технологический метод строгания заготовок состоит из двух видов движений: поступательного движения резца или заготовки (скорость резания) и прерывистым поступательным движением подачи, направленным перпендикулярно вектору главного движения.

Используются продольно-строгальные и поперечно-строгальные станки. На продольно-строгальных станках возвратно-поступательное движение совершает режущий инструмент, на поперечно-строгальных станках резец совершает возвратно-поступательное движение, а заготовка – движение поперечной подачи в горизонтальной плоскости.

Процесс резания при строгании происходит только при прямом (рабочем) ходе резца, а при холостом ходе резания не происходит, это снижает производительность, и поэтому часто строгание заменяют фрезерованием.

Режим резания определяется скоростью резания V, подачей S и глубиной резания t (измеряемой в мм).

В качестве инструмента при строгании используют строгальные и долбежные резцы.

Технологический метод обработки поверхностей заготовок точением характеризуется наличием двух движений: вращательным движением заготовки (скорость резания) и поступательным движением режущего инструмента – резца (подачи).

В группе токарных станков используют специализированные токарные, револьверные автоматы и полуавтоматы, токарно-карусельные и др.

На станках токарной группы обрабатывают в основном наружные и внутренние поверхности, имеющие форму тел вращения, а также плоские (торцевые) поверхности. На специализированных станках можно обрабатывать и более сложные поверхности типа циклоид, либо плоские четырех и шестигранные поверхности.

Термином точение называют обработку внешних поверхностей, обработку внутренних поверхностей называют растачиванием, обработка торцовых поверхностей называется подрезанием, а разделение заготовки на части, или отрезание готовой детали от заготовки – разрезанием.

Основным рабочим инструментом в станках токарной группы являются резцы. По технологическому назначению резцы делят на проходные (для обтачивания наружных цилиндрических и конических поверхностей), подрезные (для обработки торцовых поверхностей), расточные (для растачивания сквозных и глухих отверстий), отрезные (для разрезания заготовок), резьбовые (для нарезания внешних и внутренних резьб), фасонные круглые и призматические (для обтачивания фасонных поверхностей), прорезные (для протачивания кольцевых канавок), галтельные (для обточки переходных поверхностей между ступенями валов по радиусу) и др. Формы различного типа резцов приведены в [1, стр. 447, р. VI.30].

Процесс резания можно описать следующей схемой.

При вдавливании резца в металл в срезаемом слое возникают упругие деформации, которые, накапливаясь, могут переходить в пластические. В материале заготовки возникает сложно-напряженное состояние. Увеличение пластической деформации приводит к сдвиговым деформациям в зоне стружкообразования. Срезаемый слой, деформированный в зоне стружкообразования, превратившись в стружку, получает дополнительную деформацию за счет трения стружки о переднюю часть резца.

Характер деформации зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, геометрии инструмента, режимов резания.

При резании металлов с различными физико-механическими свойствами возникают три вида стружки: сливная, скалывания и надлома.

Работа А, затрачиваемая на деформацию и разрушение металлической заготовки силой Р, действующей со стороны режущего инструмента, движущегося со скоростью V, определяется произведением А = Р×V. Работа эта состоит из трех частей: А = Ау + Ап + Ат, где Ау – работа, затрачиваемая на упругое деформирование металла, Ап – на пластическое деформирование и разрушение, Ат – работа, затрачиваемая на преодоление сил трения задних поверхностей инструмента о заготовку и стружки о переднюю поверхность инструмента.

Обработкой металлов резанием называют процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовок слоя металла и шероховатости поверхности детали.

Современная промышленность использует большое разнообразие методов и схем обработки заготовок, условная классификация которых приведена в [1, стр. 385, р. VI.I].

Для проведения процесса резания необходимо осуществить относительные движения заготовкой детали и режущего инструмента.

Движение, при котором осуществляется срезание с заготовки слоя металла называют движением резания. Движение, определяющее скорость отделения стружки называют скоростью резания. Движение, обеспечивающее непрерывность врезания режущего лезвия инструмента в новые слои называют движением подачи. Движение подачи может быть поступательным, вращательным, поперечным, продольным и т.п.

Движение рабочих органов станка, при котором обеспечивается требуемое положение инструмента относительно заготовки, называется установочным движением.

Движение рабочих органов станка, которые не имеют непосредственного отношения к процессу резания (транспортировка, закрепление детали и т.п.) называют вспомогательными.

Дефекты, возникающие при сварке и пайке могут быть внешними и внутренними. Внешние – это наплывы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры. К внутренним – скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления.

Сварные и паяные соединения считают качественными, если в них нет дефектов, и их механические свойства удовлетворяют требованиям эксплуатации.

Контроль качества сварных и паяных соединений бывает предварительным, текущим и окончательным. Используются разрушающие и неразрушающие методы контроля.

Для предварительного контроля осматривают поверхности свариваемого или спаиваемого металла. В ответственных конструкциях сваривают контрольные образцы, проводят механические испытания сварных соединений. На макро- и микрошлифах сварного шва проводят металлографические исследования.

Текущий контроль заключается в контроле соблюдения сварщиком требуемых условий сварки.

Окончательный контроль проводится на готовых свариваемых или спаянных изделиях: внешний осмотр, испытания на плотность, магнитные измерения, просвечивание рентгеновскими и гамма-лучами, ультразвуковой контроль.

Пайкой называют процесс соединения заготовок без расплавления их поверхностей. Соединение происходит путем введения между ними расплавленного металла – припоя, с температурой плавления более низкой, по сравнению со спаиваемыми металлами. В процессе пайки обязательно необходимо удалять окисные пленки со спаиваемых изделий.

Качество паяного шва во многом зависит от прочности соединения припоя со спаиваемым материалом. Эта связь зависит от растворения металла основы в припое.

Технологию пайки делят на капиллярную, диффузионную, контактнореактивную, реактивно-флюсовую и пайку-сварку.

При капиллярной пайке припой удерживается за счет капиллярных сил. При диффузионной пайке соединение образуется за счет диффузии компонентов припоя в свариваемый материал. При диффузионной пайке необходима длительная выдержка при температуре образования паяного шва. При контактно-реактивной пайке образуется расплав, другого состава, который заполняет пространство и при кристаллизации образуется паяный шов. При пайке-сварке паяное соединение образуется также, как и при сварке, но в качестве присадочного материала используют припой.

Качество паяных соединений зависит от правильного выбора припоя, флюсов, способов нагрева, величины зазора.

Некоторые из особенностей сварки различных материалов мы уже отмечали при рассмотрении различных способов сварки.

Из числа других особенностей для низкоуглеродистых и низколегированных сталей следует отметить, что иногда их следует подогревать перед сваркой до 100-150C. Среднеуглеродистые и легированные конструкционные стали лучше использовать в нормализованном состоянии. Основная трудность при сварке этих сталей заключается в закалке околошовной зоны и возможности образования холодных трещин. Для предупреждения появления холодных трещин рекомендуется: 1 – подогревать изделия до 100-300C для замедления охлаждения и предотвращения закалки сварного шва; 2 – сваривать валиками небольшого сечения по неостывшим нижним слоям металла; 3 – перед сваркой электроды и флюсы прокаливать при 400-450C для удаления влаги; 4 – изделия непосредственно после сварки подвергать отпуску при 300-350C для повышения пластичности закаленной зоны.

Высокохромистые стали (с 13-28% Cr) необходимо сваривать при пониженных значениях тока и применять валики малого сечения для ускорения охлаждения, чтобы не успевали выделиться хрупкие фазы.

Аустенитные хромоникелевые стали рекомендуется сваривать при малых энергиях с использованием теплоотводящих медных прокладок или водяного охлаждения; в шов вводить сильные карбидообразующие элементы (титан, ванадий); после сварки производить закалку с температур 1050C; применять для сварки специальную аустенитную проволоку и электроды, легированные марганцем.

Наплавка – процесс, при котором на поверхность детали наносят слой металла требуемого состава. Наплавку применяют для получения биметаллических деталей, ремонта изношенных деталей и др.

Основные способы наплавки определяются используемыми источниками нагрева. Чаще всего используют электродуговую сварку, как ручную, так и полуавтоматическую, либо автоматическую. Наплавку выполняют короткой дугой на минимальном токе. Для повышения производительности применяют наплавку пучком электродов. Промышленностью используется около 70 марок электродов для наплавки. Кроме того, можно использовать электроды общего назначения.

Используется дуговая ручная наплавка, автоматическая наплавка под флюсом, дуговая наплавка неплавящимся (угольным или графитовым) электродом в защитных атмосферах.

В качестве наплавочного материала используют твердые сплавы, плавленые карбиды, порошкообразные или спеченные материалы, сталинит.

Основой сталинита является смесь ферромарганца и феррохрома. Твердые сплавы на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой используют для наплавки на режущий инструмент.

Всем способам сварки давлением присуща пластическая деформация, проводимая как с нагревом, так и без нагрева. Сварку ведут как на воздухе, так и в контролируемых атмосферах. В некоторых случаях такая сварка сопровождается перемещением свариваемых поверхностей (сварка трением).

Параметрами сварки давлением являются: давление (деформация), температура, время, среда (состав газовой фазы), скорость взаимного перемещения (трение).

Наибольшее промышленное применение получил контактный метод сварки давлением, вследствие быстроты пластической деформации, формирующей сварное соединение. Этот способ высокопроизводительный.

Стыковая сварка – один из видов сварки давлением. При этом способе заготовки свариваются по всей поверхности соприкосновения. Изделия зажимаются в специальных узлах сварочной машины. Усилие, под действием которого происходит сварка, развивается специальным механизмом осадки.