Холодная обработка листового металла

Обновлено: 29.04.2024

ХОЛОДНАЯ ОБРАБОТКА металлов, способ изменения формы изделий из металла в холодном состоянии путем прокатки, волочения, штамповки, ковки и спайки, а также гл. обр. путем обработки резанием, производимой на станках и в меньшей степени ручными инструментами. В практике понятие холодная обработка ограничивается преимущественно различными видами слесарных работ, куда входят: разметка, рубка, опиловка, шабровка, притирка, слесарно монтажные работы, а также связанные с перечисленными ручными работами операции, выполняемые чаще на станках: сверление отверстий, развертывание, нарезка резьбы. Несмотря на значительный прогресс в методах современного машиностроения холодная обработка в узком смысле занимает весьма заметное место с характерной тенденцией к постепенному понижению удельного веса ее. Эта тенденция особенно заметна в таких операциях, как рубка, сверление, развертывание и нарезка резьбы, где ручная работа быстро вытесняется обработкой на станках. Аналогичный процесс вытеснения наблюдается, но в меньшей степени, в опиловке, шабровке, притирке и даже в инструментально-лекальном деле, где за последнее время появился ряд специальных станков.

В области слесарно-монтажных работ механизация не проявилась особенно заметно, но зато в этой области происходит резкое уменьшение удельного веса ручных работ за счет введения взаимозаменяемости механически обработанных деталей. В наименьшей степени замена ручной работы обработкой на станках имеет место в разметке. В тех случаях, когда бывает невозможно заменить ручную обработку механической на станках, улучшения экономических показателей достигают, рационализируя методы работы. Холодная обработка является благодарным полем для применения научной организации труда, основывающейся на наблюдении и определении эффективности различных методов работы, хронометраже и т. п. В СССР вопросами научной организации труда занимается Центральный Институт Труда (ЦИТ), проведший ряд интересных работ, легших в основу преподавания слесарного дела в соответствующих учебных заведениях.

Разметка . Поковки и отливки перед пуском их в обработку обычно размечаются по чертежу. Процесс разметки заключается в нанесении на заготовку линий, ограничивающих излишний металл, который надлежит снять при обработке. Разметка производится на разметочных плитах (фиг. 1), установленных на козлах или кирпичных фундаментах в зависимости от их размера. Для разметки мелких изделий ходовой размер плит 1200 х 1200 мм, для крупных деталей плиты делаются размерами 1500 х 3000, 2000 х 5000, 4000 х 6000 мм и более. Разметочная плита по верхней своей плоскости хорошо выстрогана, пришабрена и выверена. Устанавливается плита строго горизонтально по уровню.

Инструментами при разметке служат: простая масштабная стальная линейка длиной до 1000 мм и чугунный угольник или специальная, укрепленная на угольнике масштабная линейка с неподвижной а и подвижной б шкалами (фиг. 2), позволяющая вести отсчеты от осевых линий изделия.

Для расчерчивания параллельных линий на изделии применяется рейсмус (фиг. 3) с перемещающейся по вертикальной стойке чертилкой.

Для расчерчивания линий по линейке употребляется ручная чертилка - заостренный стальной закаленный пруток.

Построение прямых углов и линий, перпендикулярных одна к другой, осуществляется при помощи стального угольника в 90° с уширенной нижней полкой.

Расчерчивание окружностей и нанесение закруглений, а также перенос с масштабной линейки размеров и проверка расстояний на изделии производятся разметочным циркулем (фиг. 4).

Из других инструментов, необходимых для разметки, следует отметить разметочный штангенциркуль (фиг. 5), ватерпас, или уровень, транспортир (фиг. 6) и кернер для наметки точек (фиг. 7).

Установку размечаемых предметов на плите производят при помощи различного рода домкратиков и подкладок (фиг. 8 и 9).

Перед разметкой каждое изделие тщательно осматривается в отношении соответствия конфигурации заготовки с чертежом, проверяется наличие внешних пороков (трещин, раковин, недолитых мест, поломанных углов, всевозможных искривлений), а также размеры припусков.

При этом замеченные недостатки предварительно размеряются с тем, чтобы, приступая к разметке, получить уверенность, что они отойдут при дальнейшей обработке. Чтобы обеспечить четкое нанесение линий на изделие, последнее покрывается тонким слоем белой шли цветной краски (мел, густо разведенный в воде, и т. п.). Техника разметки состоит в том, что на размечаемую деталь в соответствии с чертежом наносятся сначала горизонтальные и вертикальные оси и линии, а затем окружности, закругления и наклонные линии.

Ручная резка металла осуществляется различными приемами. Для резки проволоки применяются кусачки длиной 75—250 мм (фиг. 10), а для листового железа - ручные ножницы с длиной лезвий 75—250 мм. Профильный металл большего сечения отрезают ручными (фиг. 11) или же приводными ножовками (см. также Режущий инструмент). Производительность ножовки в 300 мм длиной равна приблизительно для круглой и квадратной стали 1,6 мм 2 за один ход, для труб и уголков 1,0 мм 2 , для сложных профилей 0,7 мм 2 . Число ходов в минуту для ручной и машинной ножовки без охлаждения 60—80, для машинной с охлаждением 80—120.

Рубка металла . Инструментами в процессе рубки являются зубило и молоток. При рубке б. или м. широких плоскостей применяется слесарное зубило. Для вырубания различных фигурных углублений (пазов, канавок и т. п.) применяется крейцмейсель . Слесарные молотки применяют весом 100—800 г. Рубка зубилом производится следующим образом. Обрабатываемое изделие крепко зажимается в тиски; зубило держат в левой руке, а молоток в правой; зубилу дают наклон к поверхности губок тисков в 30—35°. Основными моментами при рубке являются меткость удара молотком по зубилу, соразмерность силы удара и правильность движения молотка и руки. Число ударов молотком 30—60 в мин. Вес молотка должен подбираться соразмерно с физической силой работающего. Обычно принимается вес молотка для учеников до 14лет - 0,4 кг, до 17 лет - 0,5 кг; для взрослых рабочих 0,6 кг; для сильных взрослых 0,8 кг. Производительность при рубке в сильной степени зависит от крепости обрабатываемого металла. Сталь режется тяжелее чугуна, а потому стружку по стали берут меньше в 1,5—2 раза, чем при рубке чугуна. Выгоднее снимать за один раз тонкую стружку; работа при этом производится быстрее, чем в случае, если сразу брать толстую стружку.

Опиловка металла . Процесс опиловки, производимый ручным способом с помощью напильника , является одним из методов обработки поверхности металлического изделия с целью придания последнему б. или м. правильной поверхности. Предмет закрепляется в тиски с таким расчетом, чтобы обрабатываемая часть выступала удобно и устойчиво из губок тисков. Элементом правильной обработки в тисках являются надлежащее положение работающего и уменье владеть напильником; корпус рабочего д. б. устойчив в вертикальном положении с незначительным уклоном вперед, без колебания взад и вперед (без раскачивания). Правильное положение левой и правой руки по отношению к тискам видно из фиг. 12.

Практика опиловки металлических поверхностей заключается в том, что сначала снимают толстый слой металла большим драчевым напильником с крупной насечкой. Опиловку производят по диагонали сначала в одном направлении, а затем в другом. Поверка плоскости производится чаще всего обыкновенной линейкой. После грубой обдирки для окончательной опиловки поверхности оставляют припуск 0,1—0,2 мм толщиной. Оставшийся тонкий слой спиливают личным или шлифным напильником. Точность обработки личными напильниками м. б. доведена до 0,05—0,02 мм, т. е. точности, достаточной для сопрягающихся друг с другом деталей. При опиловке личными напильниками вязких металлов во избежание забивания впадин насечки стружкой напильник натирают мелом. Окончательная доводка иногда заканчивается шлифованием при помощи наждачной шкурки, навернутой на напильник, с покрытием изделия маслом. Проверка поверхности изделия производится угольником и линейкой или «на краску»; последний метод описан ниже.

Шабровка плоских и криволинейных поверхностей, предварительно обработанных на станке или напильником, требуется в тех случаях, когда необходимо получить хорошо пригнанные друг к другу поверхности двух сопряженных деталей, например, направляющие в станках, подшипники шпинделя и т. п. Для обнаружения выступающих мест на обрабатываемой поверхности применяют поверку «на краску», а именно: точную поверочную плиту покрывают тонким слоем растертой на льняном масле берлинской лазури, накладывают на изделие и передвигают по последнему, или наоборот; следы краски остаются на выступающих местах, которые и подвергаются дальнейшей шабровке; процесс повторяется, пока количество пятен не достигнет: 4—8 на 100 мм длины (или 1—4 на кв. дюйм) при грубой работе, 10—16 на 100 мм длины (или 10—16 на кв. дюйм) при обыкновенной шабровке, 18—25 на 100 мм длины (или 20—40 на кв. дюйм) при очень точной шабровке. Чугун шабрится всухую, а для стали шабер смачивается в мыльной воде или в скипидаре.

Притирка применяется в тех случаях, когда требуется особенно высокая точность изделия (в пределах допусков 0,001—0,003 мм) и особенно тщательная отделка, как, например, при обработке калибров, точных приборов и т. п.; припуск на притирку оставляется равным 0,02—0,05 мм, редко больше. Работа производится с помощью металлических притиров, в поверхность которых вдавлен шлифующий порошок.

Сверление отверстий м. б. произведено ручным или гораздо чаще механическим способом. В том и другом случае инструментом для сверления служит сверло, причем прибором для ручного сверления является дрель, трещетка или коловорот. При ручном сверлении применяют перовые или спиральные сверла. Чаще всего применяются спиральные сверла; они лучше, чем перовые, как в отношении легкости работы, так и точности и чистоты отверстия. Числа оборотов сверл ручных сверлильных приборов достигают: в винтовых дрелях до 1400 об/мин., в дрелях с коническими шестернями до 300 об/мин., в коловоротах не более 60 об/мин. и в трещетке до 6 об/мин. Величина подачи сверла при ручном сверлении за один оборот не превышает 0,05—0,1 мм.

Развертыванием отверстий разверткой снимается весьма тонкий слой металла, благодаря чему достигается точность и чистота отделки, которых нельзя получить путем сверления. Процесс развертывания можно производить ручным способом (вращая развертку воротком) или, чаще, на станках сверлильном, токарном или др.

Нарезание внутренней винтовой нарезки производится метчиками. В случае изготовления внутренней нарезки вручную применяются слесарные метчики (2 или 3 в комплекте) с воротками; нарезание ведется со смазкой метчика мыльной водой для латуни, растительным маслом для стали, керосином для чугуна и алюминия; метчик вводят постепенно, вращая то вперед, то обратно и проверяя правильность положения оси метчика; при механической обработке применяются гаечные метчики на сверлильных или резьбонарезных станках. Наружная нарезка вручную изготовляется с помощью раздвижных или круглых плашек и клуппов. Техника нарезания резьбы остается примерно такая, как и при работе метчиками. При механической нарезке наружной резьбы применяют болторезные станки. Как метчики, так и плашки необходимо затачивать по мере их затупления.

В слесарном деле особое положение занимает лекальное дело - производство измерительных калибров, лекал или шаблонов. Заготовка калибра не представляет чего-либо особенного и ведется на токарных, фрезерных или других станках, далее она опиливается напильником вручную на станке или шлифуется. Особенностью лекального дела является точная доводка лекал или калибров после закалки. Основным приемом при этом является притирка на станке, где возможно, или ручная при невозможности станочной работы. Доводка контролируется или точными измерительными инструментами (плитки Иогансона, точные микрометры, оптиметр и пр.) или контршаблонами. Значительное применение ручная холодная обработка находит в слесарно-монтажном деле, охватывающем сборку, монтаж и ремонт машин. В слесарно-монтажном деле основной задачей является сборка машины или части ее из отдельных деталей; при этом собранная машина должна удовлетворять определенным требованиям в отношении точности положения деталей. Основными приемами работы, встречающимися в слесарно-монтажном деле, будут те элементарные операции, которые описаны выше (вырубка, опиловка, шабровка, нарезка и т. п.); однако они являются лишь целью достижения определенного положения деталей машины в сборке и заданного соединения (свинчивания, склепывания, различного рода посадок деталей). Поэтому и инструменты слесаря-монтажника являются типичными слесарными: молотки, напильники, зубила и т. п. Однако в части измерительных средств монтажнику необходимо иметь дополнительные приборы, как то: уровни, отвесы, угольники, большие линейки и т. п., и наконец при монтаже большое значение имеют подъемные средства - тали, домкраты, краны и пр.

Холодная обработка металлов

Холодная обработка металла является популярной технологией, которая включает в себя несколько методик. Этим способом достигают необходимых параметров заготовки без ее нагрева или разрушения, однако далеко не каждый материал доступен для обработки такого рода.

Помимо ограниченности по типу металла, холодная обработка имеет и ряд других недостатков. В нашей статье мы расскажем, как реализуется данная технология на практике, разберем ее плюсы и минусы, поговорим об охране труда во время этого процесса.

Понятие холодной обработки металла

Холодная обработка металлов представляет собой изменение формы изделий без их нагрева при помощи ряда манипуляций, в том числе резания. Для этого используются станки и ручные инструменты. Обычно к холодной обработке относят различные слесарные работы.

Хотя машиностроение непрерывно развивается, создаются новые технологии, холодная ручная обработка металлов все еще сохраняет значимую позицию. Правда, ее удельный вес в современной промышленности неуклонно снижается. Активнее всего ручная работа сменяется рубкой, сверлением, развертыванием, нарезкой резьбы на станках.

Не так ярко данная тенденция прослеживается в опиловке, шабровке, притирке, инструментально-лекальном деле, хотя и в этих сферах не так давно появилось специальное оборудование.

Слесарно-монтажные работы до сих пор проводятся без значительной механизации, однако доля ручного труда здесь сократилась благодаря взаимозаменяемости деталей, обработанных механическими способами. Ручная работа пока остается незаменимой только в сфере разметки.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Если на предприятии не удается перейти на использование станков, экономические показатели повышают благодаря рационализации методов. Холодная обработка металлов считается одной из областей, позволяющих задействовать научную организацию труда, в основе которой лежит наблюдение, определение эффективности разных подходов, хронометраж, пр.

Плюсы и минусы холодной обработки металлов

Данный способ имеет такие достоинства:

повышается предел пластичности, прочности материала изделия;
возрастает твердость, но снижается уровень пластичности;
обеспечивается более высокое качество поверхности, повышаются допуски на размер;
возрастает твердость, даже если этого не удается добиться при помощи термической обработки.

Минусы данного подхода:

Может использоваться только для пластичных металлов, таких как низкоуглеродистая сталь.
Во время обработки появляются остаточные напряжения, которые вызывают повышение хрупкости изделия. Изначальную пластичность возвращают при помощи отжига металла.
Есть вероятность фрагментирования, изменения зерненой структуры металла – подобные дефекты устраняют посредством термической обработки.
Холодная обработка крупных заготовок из металла предполагает значительные трудозатраты, расход времени, энергии, тогда как при работе с небольшими изделиями этот метод считается простым.

Металлы, используемые в холодной обработке

Холодная обработка металлов предполагает, что заготовки меняют форму, размер при комнатной температуре либо той, что не вызывает рекристаллизации.

Поэтому данный подход может использоваться лишь для некоторых материалов, таких как:

низкоуглеродистая сталь;
латунь;
бронза;
медь;
алюминиевая бронза;
аустенитные и ферритные нержавеющие стали;
сплавы на базе никеля;
нелегированный алюминий, а также ряд его сплавов.

Основные методы холодной обработки металлов

На производствах применяют пять способов холодной обработки металлов:

Ковка

Для работы с заготовками весом 0,3–20 кг выбирают пневматические молоты. Изделия массой 20–350 кг обрабатываются при помощи паровоздушных молотов. Деталям весом до 200 тонн придают необходимую форму гидравлическими прессами.

Холодная ковка позволяет выполнять:

осадку, то есть расплющить деталь, сократив высоту при параллельном увеличении поперечного сечения;
протяжку или растяжение поковки в длину с уменьшением поперечного сечения;
прошивку, то есть создать глухое либо сквозное отверстие;
гибку, что предполагает изгиб оси заготовки без образования складок и трещин с обеих сторон изделия;
разгонку или увеличение ширины при одновременном уменьшении толщины детали.

Данный метод холодной обработки металлов давлением используется чаще других. С его помощью производят изделия значительной длины, то есть трубы, рельсы, профили строительных конструкций, листовой металл для сферы машиностроения.

Именно способом холодной прокатки выпускают фольгу из чистого алюминия толщиной не более 0,001 мм.

Прессование (штамповка)

Здесь принято говорить о двух подвидах, таких как объемная и листовая штамповка.

Объемная штамповка позволяет производить такие операции:

выдавливание;
высадка;
формовка.

Для выдавливания используют прессы в штампах с пуансоном и матрицей, а роль исходной заготовки играет пруток либо лист. Методом прямого выдавливания изготавливают болты и клапаны, тогда как обратный способ используется для производства полых изделий.

Боковой метод дает возможность создавать тройники и крестовины. При работе со сложными изделиями прибегают к комбинированному выдавливанию.

Нужно понимать, что это единственный вид штамповки среди способов холодной обработки металлов, который обеспечивает максимальную деформацию поверхности без ее параллельного разрушения.

Холодная высадка признана методом изготовления продукции, имеющим наиболее высокий уровень производительности. Процесс может быть автоматизирован, тогда в минуту создается от 20 до 400 деталей. В качестве исходного материала используют пруток или проволоку диаметром 0,5–40 мм.

К высадке прибегают для производства элементов с местным утолщением, таких как заклепки, болты, винты, гвозди, шарики, звездочки, накидные гайки. При этом методе холодной обработки металлов коэффициент использования материала доходит до 95 %.

Холодная формовка близка к горячей штамповке, но требует больших усилий, ведь упрочнение и сила трения приводит к низкой формуемости материала. Чаще всего данный подход используют для производства изделий из цветных металлов.

Холодная листовая штамповка предполагает, что в качестве заготовок применяются листы, полосы, ленты толщиной до 10 мм. Данный способ обработки имеет целый ряд достоинств:

позволяет формировать изделия, имеющие малый вес;
обеспечивает высокую точность, качество поверхностей;
имеет высокую производительность, давая возможность изготавливать на одном станке до 40 тысяч деталей за смену;
предполагает автоматизацию работы, если в этом есть необходимость.

В процессе листовой штамповки деформируется вся заготовка либо ее фрагмент. В первом случае применяется отрезка и вырубка, а во втором – гибка, вытяжка, формовка.

Волочение

Этот способ холодной обработки металлов позволяет уменьшить диаметр, уплотнить поверхность проволоки, чтобы обеспечить более высокую прочность. Данный метод остается единственным подходящим для работы со значительными объемами проволоки.

Если при прокатке обработка ведется вращающимися валками, то при волочении заготовку обжимают неподвижной матрицей с фильерами. Нужно понимать, что за один цикл невозможно значительно снизить диаметр изделия, так как тянущее усилие прикладывается к тонкому концу.

Благодаря волочильным станам удается изготавливать проволоку, имеющую диаметр от одного микрона до шести миллиметров.

Редуцирование

Данный вид холодной обработки металлов предполагает размещение заготовки между вращающимися обжимными валами либо вращение задается самой детали, которая впоследствии формуется и уплотняется пуансоном.

Этот метод позволяет осуществлять такие операции:

формирование наружной, внутренней резьбы;
редуцирование труб;
правка заготовок;
гибка изделий.

Резьбонакатные станки при помощи накатных роликов или оправки нарезают наружную и внутреннюю резьбу М3 – М68. Редуцирование труб предполагает, в первую очередь, закатку либо раскатку концов на длину не более 200 мм.

Операция правки используется, чтобы придать заготовке верную геометрическую ось, тогда как гибка необходима для получения пружин с различным диаметром.

Обеспечение безопасности при проведении холодной обработки металлов

В процессе холодной обработки металлов опасность для сотрудников предприятия представляют такие факторы:

движущиеся машины, механизмы;
мобильные элементы оборудования;
передвигающиеся изделия, заготовки, материалы;
транспортные средства;
избыточное содержание пыли, газов в воздухе рабочей зоны, аэрозолей фиброгенного действия;
повышенное напряжение в электрической цепи;
высокий уровень шума;
вероятность пожаров, взрывов;
острые кромки, заусенцы, шероховатости заготовок, инструментов, оборудования, металлическая стружка;
слишком высокая/низкая температура оборудования, материалов;
вибрации;
патогенные микроорганизмы, содержащиеся в смазочно-охлаждающих жидкостях;
тяжелый труд, предполагающий значительное напряжение работника.

Чаще всего несчастные случаи во время металлообработки происходят по причине несоответствия оборудования требованиям безопасности. Также проблема может скрываться в отсутствии необходимых защитных ограждений, блокировок, иных предохранительных устройств.

Подвижные части оборудования могут превратиться в источник травм, поэтому (согласно правилам безопасности при холодной обработке металлов) должны ограждаться. Либо они могут располагаться таким образом, чтобы прикосновение к ним было невозможным.

Кроме того, разрешается прибегать к иным средствам, в том числе двуручному управлению, чтобы избежать травмирования персонала предприятия.

Иногда ограждение и использование других средств, исключающих вероятность непосредственного контакта работников с подвижными элементами, негативно отражается на функционировании машин. Тогда нужно предусмотреть яркие цвета, знаки безопасности и сигнализацию, которая будет сообщать людям о запуске оборудования.

Около движущихся элементов, оказывающихся за пределами поля видимости оператора, монтируются механизмы управления аварийным торможением. Это делается на случай, если в опасной зоне оказывается персонал предприятия.

Дверцы, крышки, ограждения должны надежно удерживаться в закрытом, то есть рабочем, и открытом состоянии, что обеспечивается специальными приспособлениями. При необходимости они должны быть сблокированы с приводом для его отключения во время их открывания, снятия.

При холодной обработке металлов не допускается запуск и функционирование оборудования с неисправными ограждающими механизмами и без таковых. Невозможны любые операции вблизи техники при полном отсутствии либо наличии плохо закрепленных ограждений.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Холодная обработка металла

Холодная обработка металла остается востребованной уже долгое время и сдавать свои позиции пока не собирается. Объясняется это не слишком высокой стоимостью оборудования относительно иных вариантов, а также огромным потенциалом метода. Впрочем, и других плюсов тут более чем достаточно.

Однако прежде чем начинать работу, нужно не только ознакомиться с возможностями конкретного способа металлообработки, но и хорошо понимать, что именно должно получиться на выходе. Тот или иной метод изменения технических характеристик материала выбирается в зависимости от конкретной ситуации, и холодная обработка металла тут не исключение.

Описание холодной обработки металла

Метод холодной обработки металла заключается в деформировании, которой подвергается заготовка, при температуре менее точки рекристаллизации или при нормальной (комнатной) температуре. Степень и глубина воздействия на заготовку во многом зависит от пластичности металла.

На практике из всех методов холодной обработки чаще всего используют слесарные работы, которые объединяет понятие «механическая обработка металлов».

Это достаточно большая группа, в которой при всех способах применяется твердый острый инструмент, механически воздействующий на заготовку. При этом в результате отделения слоев материала происходит смена формы изделия. Разница между величиной конечного продукта и первоначальной заготовки называется припуском.

Существует несколько видов механической обработки:

Точение. В этом случае к закрепленной на вращающейся основе заготовке подводится резец – он снимает металл, создавая деталь с установленными в конструкторской документации размерами. Таким образом получают изделия, которые имеют форму тела вращения.
Сверление. При этом к неподвижно закрепленной заготовке продольно подводится сверло, которое вращается вокруг своей оси, а затем медленно погружается в деталь. Данный вид обработки используется для изготовления круглых отверстий.

Фрезерование. Отличие данного вида от сверления заключается в рабочей поверхности. Если у сверла это только передний конец, то у фрезы еще и боковая поверхность. Кроме того, фреза имеет возможность перемещаться в разные стороны (вправо, влево, вперед и назад). Данный вид обработки помогает создать изделие, имеющее необходимую конструктору форму.
Строгание. Заготовка неподвижно закрепляется на основе, а резец перемещается относительно нее назад и вперед. Каждый проход инструмента снимает с детали слой металла. Некоторые агрегаты работают неподвижным резцом по двигающемуся изделию. Такой вид обработки используется для изготовления продольных пазов.
Шлифование. Процесс осуществляется с помощью абразивного материала, который вращается или поверхность заготовки обрабатывается продольно возвратно-поступательными движениями, снимая с нее тонкие слои материала. Таким образом происходит подготовка изделия к нанесению покрытия.

Помимо вышеперечисленного, к холодной обработке металла относятся:

Деформирование срезом или сдвигом – пробивка, обрезка, вырубка и перфорирование, а также поперечная, продольная резка и пр.
Гибка – на угол, роликовая правка, гибка прутков, отбортовка.
Обработка давлением – чеканка, холодная ковка, прокатка и штамповка, клепка, накатка, насечка, резьба, пр.

Распространенные виды холодной обработки металла давлением

Чаще всего под холодной обработкой материала подразумевается только один из ее методов – давлением. Давайте рассмотрим разновидности данного процесса.

Это высокотемпературный процесс, при котором происходит нагрев детали до оптимальной ковочной температуры – индивидуальной для каждой марки металла. Существуют следующие способы ковки:

на молотах (паровых, гидравлических, пневматических);
ручная.

На молотах (иначе – машинная ковка), а также ручная – это свободные варианты обработки. Они носят такое название, поскольку не происходит ограничения металла в процессе воздействия на него оборудования или инструмента.

Штамповка – это несвободная ковка. Причина заключается в матрице штампа, которая ограничивает заготовку. Под воздействием инструмента изделие приобретает ее форму.

Ковку часто используют при небольших объемах производства – единичном или мелкосерийном. Поковку получают разогревом изделия и размещением его между бойками молота. Подкладными же делают обжимку, топор или раскатку.

Прокатка – это пластическая обработка металла в холодном состоянии обжиманием. Она происходит на прокатном стане посредством вращающихся валков. Применяют ее для уменьшения поперечного сечения детали, а также для создания необходимого профиля. В настоящее время используют такие три способа прокатки, как:

Продольная. Посредством нее изготавливается наибольшее число изделий. В процессе обработки валки обжимают деталь, проходящую между разносторонне вращающимися валками, оставляя толщину, которая равна зазору между последними.
Поперечная. Таким образом обрабатываются тела вращения (например, цилиндры, шары, втулки и пр.). Поступательных движений деталь не производит.
Поперечно-винтовая. Способ объединяет два предыдущих. Используется для производства деталей, полых изнутри.

Волочение.

Это обработка металла холодным способом, технология которого заключается в протяжке детали, имеющей профиль круглого (фасонного) вида, через волоку (фильеру). Таким образом изготавливается проволока. Катанка (заготовка, имеющая больший диаметр) протягивается между фильерами, в результате чего выходит проволока малого диаметра.

Процесс волочения классифицируют:

По типу: на сухое, когда проволоку протаскивают через мыльный порошок, и мокрое, когда в процессе задействована мыльная эмульсия.
По обработке поверхности: на черновое и чистовое.
По кратности переходов: на однократные и многократные. Последние осуществляются в несколько переходов, а поперечное сечение детали уменьшается постепенно.
По температуре: на горячее и холодное.

Прессование.

Данный процесс позволяет работать с хрупкими металлами, выдавливая их сквозь отверстия матрицы с помощью пресса.

Метод используется для изготовления сплошных или полых профилей из таких материалов, как алюминий, магний, титановые сплавы, медь. Детали используют для самолетов и автотранспорта, например, делают подвески, лопатки, трубы и пр.

Рекомендовано к прочтению

Бывает холодное и горячее прессование. Для таких пластичных материалов, как медь, олово, алюминий в чистом виде, применяется холодная обработка металла. Для тугоплавких материалов и сплавов, какими являются металлы, содержащие титан, никель и пр., используется горячая обработка, то есть перед прессованием инструменты и детали нагревают.

Процесс позволяет получить изделия, имеющие различную конфигурацию, например, с периодическим (постоянным) профилем, наружными либо внутренними ребрами и пр.

Производство идет на специальных прессах, где можно менять матрицы. Материалом изготовления матриц являются штампованные стали с высокой жаропрочностью.

Это метод, позволяющий получать деталь с помощью штампа, части которого ограничивают течение материала.

Используются два вида штампов: закрытые и открытые.

Открытые имеют зазор подвижных частей, через который происходит удаление облоя (переизбытка металла). Убирают его механическим способом в ходе окончательной обработки детали. Открытые штампы могут широко использоваться для обработки заготовок различной массы без предъявления к ней особых требований.

У закрытых штампов зазор отсутствует, поэтому металл остается внутри формы, не образуя облоя. Для такого процесса необходимо тщательно рассчитать деталь по объему.

С ее помощью производят изделия из полосы, листа или ленты металла, которые были получены прокаткой.

В производстве используют два вида (группы) операций:

разделение – отрезка, вырубка и пробивка;
образование формы – раздача, вытяжка, чеканка, отбортовка, гибка и пр.

Для листовой штамповки используют гидравлические и кривошипные прессы. В качестве инструмента применяют штампы с такими основными деталями, как пуансоны и матрицы.

Штампованное изделие в последующем, как правило, не требует доработки механическим способом. Для этого размеры пуансонов и матрицы тщательно рассчитывают в соответствии с техническими требованиями и только после этого запускают в производство.

Листовую штамповку применяют практически во всех областях промышленности. Данный метод позволяет изготовить детали с высокой точностью. Это могут быть и небольшие изделия для микроэлектроники, и части кузова автомобиля. Холодная обработка металлов резанием и давлением чрезвычайно востребованы.

Данный способ обработки предполагает два варианта размещения заготовки: между вращающимися валами, которые обжимают ее, либо заставляют вращаться саму заготовку, при этом формуется она пуансоном. Обжим и вращение формируют поверхность детали, и она уплотняется.

Существует несколько видов редуцирования:

накатка резьбы (внутренней, наружной);
редуцирование труб;
правка деталей;
гибка деталей.

Изделия с внутренней и наружной резьбой от М3 до М68 изготавливают на станках для накатки резьбы. При этом применяют накатные оправки и ролики. Редуцирование труб необходимо для раскатки и закатки концов (до 20 см). Правку деталей используют для исправления их геометрической оси. Гибка нужна для производства пружин различных диаметров.

Плюсы и минусы холодной обработки металла

Рассмотрим сначала преимущества:

У металла возрастают пределы пластичности и прочности.
Увеличивается твердость материала при одновременном снижении пластичности.
Качество поверхности возрастает, как и допуски на размер.
Повышается твердость материалов, структура которых не может стать более прочной при термической обработке.

Однако имеется и ряд недостатков:

Холодная обработка используется исключительно при работе с пластичными металлами, например, с низкоуглеродистой сталью.
Остаточные напряжения, появляющиеся в результате обработки, неблагоприятны для металла, так как он может стать хрупким. Чтобы восстановить пластичность, необходимо его отжечь.
Вероятно проявление фрагментирования и искажения зеренной структуры металла. Для исправления требуется термическая обработка.
Холодная обработка проста в применении для изделий небольшого размера, в то же время крупные заготовки требуют больших затрат труда, времени и энергии.

Немного о химической обработке металла

Специалисты с небольшой натяжкой, но относят химическую обработку к холодным работам. Перед окраской или для получения какого-либо эффекта металлы обрабатывают различными составами. Одной из основных их болезней является ржавчина. Она значительно ухудшает свойства изделий, поэтому важно не допустить или убрать с металлических поверхностей любые признаки появления коррозии.

Химической обработкой называют процессы, которые должны помочь убрать с помощью химических реакций поверхностный слой, а затем защитить металл от ржавчины. Существуют растворы, которые помогают сформировать окисные (или иные) соединения. В результате на поверхности образуется пленка, качество которой зависит от температуры обработки, химического состава средства и периода его воздействия, а также от того, насколько изделие было хорошо подготовлено к данной процедуре.

Химическую обработку применяют для увеличения прочности, защиты от ржавчины, а следовательно – повышения срока эксплуатации изделия.

Существует ряд методов химической обработки. Выделим основные из них:

Распыление раствора – происходит при низком давлении струи вещества, которым обрабатывают металл.
Погружение в раствор – изделие помещают на определенный период времени в действующее вещество.
Гидроструйная обработка раствором – происходит только с использованием соответствующего оборудования.

Глубокое травление или химическое фрезерование используют в металлургии, машиностроении и т. д. для изделий, которые сделаны из тонкого материала, чья поверхность имеет сложную конфигурацию, или при обработке множества малых изделий.

Существуют и иные методы. Например, цинкование, оксидирование, фторирование, нитрирование, анодирование, хромирование, воронение и пр. Наука не стоит на месте, с каждым днем появляются все новые методы химической обработки.

Выбор лучшего из имеющихся методов зависит от габаритов и конфигурации изделия, норм производства и пр. В любом случае перед началом обработки необходимо тщательно подготовить поверхность. Для этого применяют грунтование или обезжиривание, также можно использовать протравку хромитами. Облегчить процесс можно с помощью специальных установок для химической подготовки.

Охрана труда при холодной обработке металлов

В процессе холодной обработки работники могут подвергаться негативному воздействию вредных, а иногда и опасных факторов. Это может быть высокое напряжение электросети, двигающиеся части агрегатов и оборудования, перемещение механизмов и машин и пр. Причиной большинства несчастных случаев на производстве, которые произошли в ходе работы на оборудовании для обработки металлов, является полное или частичное его несоответствие требованиям техники безопасности.

Все движущиеся части механизмов, которые могут стать источником травмы, следует ограждать либо их расположение должно предотвращать прикосновение к ним работника. Возможно также применение иных способов защиты, к примеру, использование двуручного управления.

Существуют виды оборудования, в которых нельзя ограждать (или использовать иные средства защиты) места вероятного соприкосновения работника с движущимися элементами агрегатов. В таком случае конструкция должна быть оснащена сигнализацией, которая включается одновременно с запуском станка. Дополнительно можно использовать различные знаки безопасности и сигнализирующие об опасности цвета. Аварийные кнопки или иные средства экстренной остановки оборудования должны быть установлены вблизи движущихся частей, которые не видны работнику. Это следует делать в случае, когда работники находятся в опасной близости от движущихся элементов установки.

Однако необходимо не только соблюдать требования безопасной работы с оборудованием, но и правильно организовать рабочее пространство. Все рабочие места следует располагать так, чтобы над ними не проходили линии переноса грузов грузоподъемными агрегатами.

Рабочие пространства должны быть оснащены площадками, на которых располагаются столы, стеллажи, тара и прочие хранилища материалов и заготовок, оснастки и полуфабрикатов, а также отходов и готовых изделий. Специалистам, участвующим в технологических операциях и соблюдающим правила холодной обработки металла, должно быть максимально удобно и безопасно работать.

Вдоль всего оборудования по полу обязаны располагаться трапы из дерева шириной ≥ 60 см от выступающих элементов оборудования.

Складирование заготовок и готовых изделий должно проводиться в специально отведенных местах – нельзя загромождать рабочие поверхности. Все детали должны быть установлены основательно, обеспечивая удобство зачаливания при использовании подъемного оборудования. Штабели не могут быть выше 100 см. Проходы следует всегда оставлять свободными.

Читайте также: