Как сделать полусферу из листа металла
Обновлено: 01.07.2024
Создание сферической детали на токарном оборудовании более простой процесс, чем это кажется на первый взгляд. При этом можно воспользоваться, как вспомогательным оборудованием, если предусматривается производство небольшой партии, так и стандартной оснасткой станка в случае штучного изготовления. Самым доступным способом является точение по ранее заготовленному шаблону.
По металлу
Работа с металлом на порядок сложнее в сравнении с другими материалами ввиду более высокой твердости, однако более знакома и не имеет непривычных особенностей. Точение шара же займет не менее двух проходов и потребует работы на высоких оборотах для получения удовлетворительного результата. В целом процесс мало отличим от прочих токарных операций и не имеет определенной специфики.
По дереву
По сравнению с металлической, деревянная заготовка более податлива обработке, ввиду чего имеется возможность проводить обработку не только резцом токарного станка, но и ручными стамесками и коронками, предназначенными для этой операции.
При точении вместо привычной стружки остается древесная пыль, поэтому работать нужно строго в респираторе, включив вытяжку. Нелишним будет заранее убрать подтеки масла на станке и установить пылесос на резцедержатель, что упростит уборку после работы.
Можно ли это сделать?
Видео
: Полировка
На этом этапе некоторые люди начинают шлифовать свой шар все более мелкой наждачной бумагой, зерно которой доходит до тысяч. Я не видел причин делать также, учитывая, что мяч уже был довольно блестящим.
Вместо этого я в несколько заходов отполировал его полиролью для алюминия. Вы щедро смазываете его полиролью, а затем втираете её в металл, пока он не станет черным, затем вы оттираете его с помощью нескольких тряпок.
По мере того как вы трёте его, поверхности сначала будут тусклыми и серыми, но по мере того как вы продолжаете процедуру (и переключаетесь на чистые тряпки), вы увидите, что поверхность становится все более блестящей. Я повторил этот процесс 4 или 5 раз.
Пошаговая инструкция
Данный способ изготовления подходит как при работе с металлом, так и с деревом. Дополнительное станочное оборудование и нестандартные конструкции не требуются. Понадобиться лишь образец. В качестве такового можно применить выточенный на станке шар со стержнем либо шарик от подшипника требуемого диаметра.
Для возможности установки последнего, к нему нужно жестко присоединить стержень-хвостовик нужного диаметра ровно по центру. Сделать это можно при помощи сварки либо резьбового соединения.
Выбор заготовки
В обоих случаях заготовка детали должна иметь цилиндрическую форму с запасом (примерно 1/10) длины для крепления в патроне и небольшим припуском на обработку по ширине. Если стальной пруток — это стандартизированный материал в металлургии, то для столярных работ чаще всего сырье поставляется в виде бруса. Прежде чем приступить к работе нужно придать материалу форму цилиндра, закрепив в поводковом патроне и обточить.
Прежде чем приступить к работе, визуально проверьте заготовку на предмет кривизны, прокрутив в кулачковом патроне.
Создаем проточку
Диаметр шара равняется диаметру проточек и расстоянию между ними. Зажав заготовку в трех-кулачковом патроне, проточите будущую деталь на заданном расстоянии от торца. Созданная проточка послужит своеобразной меткой при обработке с использованием поперечной подачи. Также необходимо зенковать отверстие для последующей фиксации в жестком центре при обработке заготовки абразивом.
Провести фиксацию
Теперь, при помощи жесткого центра, установленного в заднюю бабку и патрона, проводим фиксацию. Расслабив патрон ключом, помещаем в него заготовку. Теперь нужно сделать отступ от проточки и надежно закрепить деталь в патроне. В задней бабке необходимо закрепить шаблон. Выверив необходимое расстояние и положение заготовки относительно образца можно приступать к следующему шагу.
Провести точение с помощью передней подачи
Для придания формы шара заготовке, необходимо использовать два одинаковых отрезных резца, как правило с округлой режущей кромкой. Закрепите резцы в держателе суппорта на одной стороне с одинаковым вылетом.
Суть способа заключается в ведении резца-копира касаясь окружности шарообразного образца, в то время как зеркально закрепленный проходной резец производит обтачивание заготовки повторяя вектор движения второго.
Точение производится прямой и поперечной подачей, в результате которой образуется поверхность в виде лесенки. После придания формы шара материалу, производится чистовой проход с малой толщиной снимаемого слоя и подачей. Снятие слоев материала производится в пределах проточки. После чего ее нужно убрать, совместив поперечную и переднюю подачу.
Сделать форму с помощью напильника
После обработки резцом образуется ступенчатая поверхность, которую необходимо обработать напильником. Для металла следует выбрать напильник с насечкой номер 0 или 1. Для дерева с простой одинарной насечкой. Инструмент с полукруглой формой рабочей части значительно упростит процесс, однако не является обязательным условием. В качестве упора желательно использовать суппорт без резца, он послужит надежной опорой и уменьшит вероятность травмирования.
Устанавливаем площадку суппорта на уровне детали перед операцией. Убрав образец, подводим жесткий центр к ранее созданному зенкером отверстию, переместив бабку вперед и фиксируем. Запускаем станок на минимальной скорости дожидаясь момента когда шпиндель наберет обороты. Упираем хвостовик или рукоять напильника в суппорт и плавным движением сверху вниз опускаем рабочую часть напильника к заготовке.
При этом нужно крепко держать его двумя руками по оба конца инструмента, чтобы исключить удар инструмента. В случае использования напильника плоского сечения необходимо плавно водить им от края до края для равномерной обработки.
Ведите напильник противоположно движению шпинделя, чтобы не допустить отскок инструмента.
Провести чистку наждачной бумагой
При чистовой обработке воспользуйтесь наждачной бумагой. Для каждого материала понадобится различное зерно абразива. Для металла в районе Р800-Р1000, для дерева Р400-Р600. Существует два способа полировки поверхности с помощью абразивной ленты. В первом случае полотно растягивается двумя руками и натягивается на обрабатываемую поверхность, во втором наждачная бумага крепится в специальном бруске.
Необработанные концы, использованные для крепления, удаляются вручную. Как вы можете заметить изготовление детали в виде шара является вполне легкой и выполнимой задачей, не требуя при этом сверхсложных надстроек на текущем оборудовании.
Как сделать сферу из металла?
Технология изготовления зеркальных шаров
Технология изготовления зеркальных шаров. В данной теме хотел отразить технологию изготовления зеркальных шаров.
Под зеркальным шаром понимается полая металлическая сфера, изготовленная из нержавеющей стали толщиной от 1 до 5 мм, отшлифованная до зеркального блеска.
Согласитесь, подобные конструкции выглядят довольно эффектно. Могут быть использованы как детали интерьера и скульптурных композиций. К тому же подобная технология используется для изготовления зеркальных скульптур из нержавеющей стали и куполов церквей.
Согласно каталогам производителя данные конструкции изготавливаются в следующем ассортименте:
По всей видимости, изготовление сфер малого диаметра производиться предварительной штамповкой полусфер, и последующей сваркой двух половинок. Сферы больших диаметров изготавливаются из раскроенных деталей.
Как видно из каталогов материал для изготовления сфер используют AISI 304 приблизительный аналог нашей 08Х18Н10.
Для получения сферического профиля шары после сварки надувают водой под давлением, как воздушные шарики. Дело в том что аустенитные стали хорошо тянуться. Поэтому конструкции из листовой аустенитной стали можно раздувать.
Рассмотрим пример изготовления шара диаметром 300 мм. Как заявлено производителем данный шар изготавливается из листа толщиной 1 мм. Такую толщину довольно сложно сварить без дефектов односторонним стыковым соединением, да и при шлифовки можно протереть до дыр, но если, например, взять толщину 2 мм то возникнут сложности. Во первых шар будет дороже и тяжелее. Во вторых будет труднее формировать заготовки. И в третьих понадобиться большее давление воды для того чтобы шар принял идеальную сферическую форму. Поэтому давайте остановимся на листе толщиной 1 мм.
Расчет параметров приложен в Excel файле.
Раскрой можно осуществить на лазерном комплексе или по старинке на ручной гильотине.
Формирование обечайки и конуса необходимо произвести на вальцах. Сначала подогнуть края по шаблону, а потом вальцевать.
В одной заглушке необходимо просверлить отверстие диаметром равным наружному диаметру трубы по которой будет подаваться вода. Трубка должна быть толстостенной. Материал трубки должен быть тоже нержавейка. На конце трубки должна быть резьба для подсоединения шланга высокого давление. Если трубка будет длинной это хорошо, это позволит использовать её несколько раз. Внутренний диаметр трубки должен быть выбран так чтобы в шар можно было залить воду.
Собрать трубку с заглушкой. Важно чтобы при сборке трубка заходила в шар более чем на два диаметра трубки. Это позволит в последствии заварить отверстие так, чтобы не нагреть тонкий металл шара потому, что если это произойдет, место разогрева провалиться вовнутрь шара. Обварить трубку с обеих сторон угловым швом с полным проваром. Если провара не будет, при шлифовании появятся дефекты.
Собрать обечайку на прихватках без зазора в стык.
Сварить стыковой шов обечайки с помощью ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом. Желательно с поддувом. Подрезы на лицевой стороне не допускаются. Должна быть обеспечена герметичность шва и отсутствие внутренних дефектов, так как при шлифовании они станут видимыми.
Сборка конуса на прихватках ведется по обечайке и припуск по окончанию сборки обрезается так, чтобы в стыковых швах не было зазоров или они были минимальны.
Когда конструкция собрана на прихватках можно приступать к сварке. Если хотите обеспечить поддув, заведите шланг в трубку и обклейте скотчем участки незаваренных швов, чтобы поддув не расходовался зря. Помните, что при замыкании последнего шва может произойти выброс сварочной ванны вверх, в связи с тем, что образовался герметичный сосуд. Это может привести к травме.
В данном случае было использовано дополнительное фланцевое соединение. Но лучшим решение было бы добавление перекрывающего крана на выходную трубу. Это позволил о бы оставить давление воды 3-4 КгС/мм2 после процесса надувания и перекрыть. По моему мнению, шлифовать шары нужно тогда когда в них находиться вода под небольшим давлением, металл не будет нагреваться и проваливаться. По окончанию шлифовки (или удаления усиления сварных швов) воду можно слить. (К сожалению, я не пробовал такую процедуру, но думаю, это будет правильно.)
Ну что ж бачок готов можно приступать к надуванию.
Для надувания необходимо рассчитать давление для каждой конструкции, при котором начнется пластическая деформация и давление, при котором шар разрушиться для того, чтобы знать в каких диапазонах можно надувать.
Для проведения процесса надувания можно использовать водяной гидронасос предназначенный для испытания сосудов работающих под давлением. Необходимо заполнить шар водой и выгнать из него весь воздух.
В целях безопасности перед подачей давления шар необходимо поместить в отдельный контейнер или комнату, в которой никого не будет до тех пор, пока давление с шара не будет снято. Иначе шар может лопнуть или соединение может не выдержать. Это может привести к травме.
Первый шар лучше надувать постепенно. Нагнали давление до определенного уровня, потом сбросили, посмотрели все ли Вас устраивает. Потом еще добавили, сбросили, посмотрели.
Шар необходимо надувать до тех пор пока проваленная околошовная зона вокруг шва не выпрет на уровень основного листа, чтобы при шлифовке не оставались канавки между швом и околошовной зоной.
Вы можете столкнуться с ситуацией когда в определенный момент появиться течь в некачественном сварном шве. Давление не будет нагнетаться. Слейте воду и подварите дефект. Место сварки слегка провалиться. Налейте воды и повторите процедуру.
Если Вы закончили надувание, сбросьте давление до 3-4 Кгс/мм2 и перекройте входной кран. Сбросьте давление в гидронасосе до нуля. Отсоедините шланг высокого давления и перекатывая шар по ПЕСЧАНОМУ полу переместите его на шлифовку. При шлифовки тонкий металл не должен перегреваться (если конечно не усердствовать) так как внутри вода. Перегрев металла приведет к его проваливанию вовнутрь шара.
Да вот так не затейливо болгаркой Вы сначала снимаете усиление сварных швов. Вода внутри. Откройте кран, слейте воду.
Теперь срежьте трубку болгаркой почти заподлицо и аккуратно без значительного перегрева (благо Вы оставили хвостик внутри, который подберет тепло) за плавьте отверстие и зашлифуйте.
И еще. Должно быть какое-то защитное покрытие на шарах, о котором я ничего не знаю. Возможно люди, которые занимаются нанесением оксида титана на церковные купола, знают об этом.
Всем спасибо. Удачи в освоении новых технологий.
PS: Возможно в мои расчеты закралась ошибка. Я их не проверял. Будьте осторожны при их использовании. Соблюдайте технику безопасности. Вышлю файл с расчетами по запросу или выложу на форуме если будет разрешение модератора.
На вопросы буду отвечать редко, по возможности. Работы много.
Часть первая: Через терни к звездам.
Изначально было решено изготовить полые шары спинингованием. (или как там оно называется по научному ротационное формование) Сами потом нагуглите на ютьюбе если интересно. Им кастрюли в делают.
Насмотревшись на ютьюбе роликов как ловко мастера изготавливают кубки, кастрюли и полусферы из тонких блинов решено было по пробовать изготовить полусферу диаметром 150 мм.
Изготовили полусферический пуансон и ролик для обкатки. Попробовали скатать из блина.
Получалось плохо. Решили сделать отверстие в центре. Половники получались знатные, но с трещинами и на полусферу мало походили.
Результат: поперечные трещины от отверстия к торцам, в середине накатки метал стал тонким и пошла трещина вдоль вращения
В результате обработки напильником получилось чудо юдо рыба кит.
Ну и при шлифовке вылезло.
Так и стоит в музее завода у дяди Васи в инструментальном ящике.
Часть вторая: Эх, молодежь!
Кого-то посетила гениальная мысли штампануть и порвав все старческие предупреждения и предрассудки был изготовлен еще один пуансон и оправка. Которые были применены к полусамодельному ручному гидравлическому прессу. Пресс долго упирался. В результате родился еще один выкидыш.
Теперь их стало в два раза больше.
Пуансон полусферы 144 мм. кольцо 148 мм соскругленным краям. Прижимное кольцо с креплениями на двух планках.
Часть третья: Хаппи енд.
Ну а дальше обычная история. Шли дни, срок прошел, клиент начинал нервничать, генеральный начинал психовать, но денег на аутсерсинг (тогда 90 т. р. за комплект, щас значт 180 т. р.) не давал, директор производства с главным инженером ежедневно поднимали данный вопрос на оперативках, стараясь скрывать раздражения. Как обычно вляпались по полной и теперь придется это все разгребать.
Дня три ходил за главным инженером, чтоб тот подписал покупку листа нержавейки толщиной 1 мм. Потом плюнул, пошел делать демо-версию, нашел в цеху лист 2 мм сказал, что буду делать из неё, но возможно не вытяну до конца. Получил раскрой со второго раза из конструкторского отдела, отдал в цех. Долго долбил народ как нужно сделать, все равно сделали по своему, ну да ладно демо оно и есть демо. Ну и поехали.
Получилась вот такая вот шняга, не до давленная. Понес к главному инженеру. Он видать за два месяца натерпелся, увидев демо-версию сразу подписал лист 1 мм. Ну а там дорожка проторенная, знай косяки подчищай.
От оне наши корявости. Не так конечно все радостно как на фотках получилось, но клиент таки заказ принял, отправил на покрытие оксидом титана. Я, посмотрев на то как наше очередное детище забивают гвоздями в упаковочные ящики, пошел дальше бороться со злом в экономикой забытой стране под названием Россия.
Вот такой вот производственный комикс получился.
Применение данной технологии закончилось с окончанием этого единственного в своем роде заказа, кроме случая, когда один из сварщиков изготавливал паровой двигатель для внука, на его школьную презентацию.
Изготовление полусферы
В ответ на вопросы к моей работе на конкурс «Стимпанк-пространство» про изготовление полусферы, размещаю этот, громко будет сказано, мастеркласс.
Что я использовал в работе:
Для выколотки.
На картинке: алюминиевые кольца — оправки; полусферы — грибки; ковочный и рихтовочный молоток.
Для шлифовки.
На картинке: «болгарка» или УШМ — узнаваемый инструмент, лучше если будет с регулятором оборотов; абразивные губки; насадки на болгарку под наждачные кружки.
В начале коротко опишу как это делал я, потом — как это можно сделать с ограниченным набором инструмента.
Мне нужно было получить полусферу с диаметром примерно 17 см. Вырезаю заготовку с припуском два-три см из мягкой латуни толщиной 0,8 мм. Лучше было бы взять 1 мм, для большей жесткости детали и запаса под шлифовку, но была только такая. Для справки: латунь бывает разная, в зависимости от состава, разной степени жесткости-мягкости. И если одни марки хорошо тянутся, то другие трескаются в самом начале. Беру оправку с внутренним диаметром 17 см и ковочный молоток с полукруглым бойком. Кладу заготовку на оправку, центрирую и равномерными ударами по кругу начинаю проминать. Удары не должны быть слишком сильными чтобы не порвать заготовку. Сначала проходим по большому кругу. Чем больше проседает латунь тем лучше заготовка центрируется в оправке. Латунь в процессе ковки набирает жесткость, ее нужно отжигать нагревая до красноты. Можно использовать портативную горелку со сменными баллонами. Время от времени снимаю заготовку, контролирую равномерность получаемой формы. Постепенно смещаюсь к центру. Контролирую неровности визуально и эээ пальчиками, корректирую легкими ударами. Да, края заготовки в процессе могут пойти волной, этот дефект нужно устранять сразу же выпрямляя ударами рихтовочного молотка. После того получил полусферу требуемого размера, беру грибок и зажимаю в тиски. Беру рихтовочный молоток с плоским бойком, боёк должен быть хорошо отполирован, иначе будет оставлять следы на обрабатываемой поверхности. Заготовку размещаю на грибке и несильными ударами начинаю рихтовку. Если нахожу плоскости, возвращаю заготовку на оправку и ковочным молотком выколачиваю. В результате должна получиться равномерная полусфера со следами рихтовки которые нужно убрать. Беру болгарку, оснащаю подошвой под наждачную бумагу, ставлю кружок 180 зернистости. Начинаю шлифовать гладящими движениями, сначала движениями по кругу, потом сходящимися от края к центру. После того как вся поверхность пройдена, беру абразивную губку и мелкими круговыми движениями довожу поверхность до равномерного блеска. После можно отполировать, но мне нравятся поверхности с «шелковистым» блеском.
Часть вторая
Набросал вручную, чтобы не париться с прогами в которых я как-то не очень…
Так, думаю, что не у всех в гараже завалялся необходимый инструмент. Что можно предпринять. Оправку можно сделать из плотных пород дерева, дуба, ясеня, клена. В доске вырезаем круг нужного размера, при необходимости толщину набираем из нескольких слоев древесины. Помним что конструкция должна быть жесткой, ведь мы собираемся колотить по ней молотком. рис1.
Ковочный молоток можно сделать из обычного молотка с цилиндрическим бойком переточив плоскую рабочую часть в полусферу.
Заготовку можно закрепить на оправке при помощи гвоздей или шурупов. В случае шурупов удобнее снимать заготовку и контролировать процесс. рис2
Процесс ковки уже описан ранее. Проминаем сначала по большому кругу, стараясь не промять край оправки, постепенно смещаясь к центру рис3 и рис4. до удовлетворяющего результата рис5. Если полусфера небольшого размер и используется тонкая латунь или медь, можно изготовить пуансон из твердой породы дерева на токарном станке или вручную. В этом случае сначала нужно промять центр, затем ударами киянки по пуансону придать заготовке окончательную форму. Этот способ хорош если нужно изготовить несколько деталей одинаковой формы. рис6 и рис7.
Если нужны совсем миниатюрные детали, можно попробовать выколачивать латунь в свинец. Этим способом можно выколачивать детали разнообразных форм, не только полусферы.( Ну про этот метод могут рассказать более продвинутые черти на этом ресурсе, я этот способ не культивирую.) Понадобится кусок свинца и металлические пуансоны с полусферами нужной формы Берем кусок свинца, некоторые выплавляют свинец из автомобильных аккумуляторов. Сверху размещаем заготовку и прикладываем пуансон и ударами молотка продавливаем латунь рис8 и рис9. Процесс рихтовки и шлифовки уже были описаны. На роль рихтовочного молотка подойдет любой с плоским бойком и отполированной рабочей частью, а грибок можно изготовить из гантели подходящих размеров, из одной сразу два :)
Большую заготовку рихтуем постепенно перемещая по грибку. Удар должен молотка должен приходиться в точку касания с грибком. рис10.
Шлифовать при отсутствии болгарки др. подходящего электроинструмента, можно использовать брусок с наждачной бумагой. Так же как «болгаркой» работать последовательно в двух направлениях перпендикулярных друг другу рис11 и рис12. Это позволяет убрать оставшиеся неровности. Ну и затем уже доводка поверхности или мелкой наждачной бумагой или абразивной губкой с последующей, при необходимости, полировкой пастой.
Более детальные знания можно почерпнуть из статей по басме и работе жестянщика, а также полопатить ресурсы про изготовление доспехов.
Выдавливание и выколачивание металлов.
… Из латуни специальным молотком выбил три полусферы. Выполнял эту работу первый раз, оказалось не очень сложно. Советую повторять без боязни. Это проще чем резать лампочки. Лист латуни вырезанный с небольшим припуском кладется на оправку нужного диаметра и несильными равномерными ударами по всей плоскости формируется. Периодически заготовка прогревается (металл отпускается). С готовой полусферы припуск срезал. Далее шлифовка и полировка.
***
Павел DoubleP в своём проекте "Механический конь Мятлик. Ворклог." поступил следующим образом:
… У меня оставалась латунная крышка радиатора «Классики». Я ее отжег, выпрямил, затем выколотил и вырезал такие детали.
совет: Чтобы не порвать металл в процессе вытягивания, чаще его отжигайте.
… На медной пластине продавливаю углубление с помощью шарика от подшипника и подходящего размера «шайбы».
,
В этом же проекте я использовал ещё один вариант — «Выдавливание (выколачивание) в свинец»
,
Для «выдавливания (выколачивания) в свинец» нужна свинцовая «чушка» и предмет, форму которого вы хотите повторить.
***
Есть ещё один способ — чеканка.
Им пользовался Ludvig_Bolzman в проекте "Мышка латунно-деревянная))"
***
Можно использовать вариант, который использовал Allan в проекте Винтажная флешка. Ч.1 Начало используя подложку фольгированного гетинакса
***
или Кирилл Barole в проекте Паро-электрическая музыкальная машина Этот способ я уже указывал в самом начале топика, но не могу отказать себе в удовольствии показать новичками работу Кирилла.
Ведь по габаритам это почти тазик, но как ровно да гладко! :)
***
Очень подробно описывает процесс «Изготовления полусферы» Алексей AlD.
***
А уж Сергей SO65LO использует чеканку чаще других, так что вопросы по чеканке — это к нему! :)
Он не выбирает лёгких путей, даже обычную полусферу, которую мы уже научились вытягивать в плоскости он умудряется тянуть на изогнутых поверхностях, как в проекте Термометр наружный или первый шаг к созданию домашнего гидрометеорологического центра.
. Простое в изготовлении (втулка, напильник круглый, шар подходящий по диаметру) и эффективное устройство для изготовления плафонов из листа латуни,
А ещё Сергей вытягивает очень мудрёные формы.
Подробности можно прочесть в его топике
"Выдавливание заготовок из медного листа."
А выглядит тянутая деталь сложной формы вот так:
***
Наверное удобнее всего пользоваться профессиональными приспособлениями типа анки и пунзелей (у кого они есть):
,
***
А вот ещё одна Анка с Пунзелями (надеюсь не перепутаете, кто есть где) :)
***
Менее используемый способ вытягивания металлов (на сайте) — способ ротационного вытягивания, которым успешно пользуется Алексей AleksSi. Подробности можно рассмотреть в его топике Техника ротационного выдавливания. Флешка-субмарина.
***
И в конце совсем уж экзотический способ (для начинающего стимпанкера).
Это не вытягивание и не выголачивание — это литьё!
Способ, который успешно использует bronzoviygorgul во всех своих работах.
Есть топик, который даст вам представление о пост-обработке литых заготовок Внимание! Сейчас вылетит птичка!:)
Читайте также: