Металообро́бка () — спільна назва низки технічних дисциплін і технологічних процесів, пов'язаних із вивченням та використанням методів і способів обробки металів (сплавів) у закінчені вироби або елементи машин із застосуванням відповідного обладнання, верстатів, інструментів та режимів впливу на об'єкт обробки.
Під час технологічних процесів обробки металів різними методами змінюються форма і розмір об'єкта, а також можуть змінюватися фізико-механічні властивості металів.
Для обробки металів з метою їх зміни й досягнення поставлених цілей застосовуються різні методи обробки металів. Залежно від технологічних операцій, що застосовуються для надання виробам з металу певної форми, розмірів, шорсткості поверхні, точності, а також необхідних якостей і властивостей способи поділяються на види: лиття; обробка тиском (кування, вальцювання, штампування та ін.); механічна обробка за допомогою різних металорізальних верстатів та інструментів (точіння, свердління, фрезерування тощо); термічна обробка (гартування, відпуск та ін.); зварювання і паяння; хімічна і електролітична обробка (нанесення різних захисних і декоративних покриттів) газотермічне напилювання тощо.
Ливарне виробництво
Ливарне виробництво — технологічний процес виготовлення виливків, що полягає в заповненні ливарної форми розплавленим матеріалом (ливарним металом чи сплавом) і подальшій обробці отриманих після твердіння виробівДСТУ 2541-94 Виробництво ливарне. Терміни та визначення..
Ливарні форми можуть бути одноразовими і постійними. Одноразові форми виготовляють з формувальної суміші, вони придатні лише для однієї заливки; постійні — виготовляють з металу, вони придатні для виготовлення великої кількості відливок. Литтям виготовляють відливки різної конфігурації, розмірів і маси з необхідними фізико-механічними властивостями, вони можуть бути як готовими виробами, так і заготовками деталей для машинобудування.
Лиття часто не лише є найпростішим, але й найекономічнішим способом виробництва (литі деталі становлять близько 50 % від маси машини, а частка витрат на них — всього 15…25 %).
Виливки виготовляють з різних видів ливарних сплавів, які поділяються на чорні метали (сталь, чавун) і кольорові (сплави міді, алюмінієві сплави, магнієві сплави тощо).
Плавку чавунів проводять у вагранках, сталей в конверторах, електричних індукційних або дугових печах, кольорових металів та їх сплавів виконують у дугових печах, електричних печах опору, полуменевих печах, іноді в тиглях.
Розрізняють такі основні види лиття: лиття в одноразову піщану форму — лиття металу, яке здійснюється заливанням ливарної форми, що виготовлена з піщаної формової суміші; кокільне лиття — лиття металу, яке здійснюється вільним (гравітаційним) заливанням кокілів; лиття під тиском — машинне лиття металу у прес-форму під тиском; лиття вакуумним всмоктуванням — лиття металу, що здійснюється у кокіль, який заповнюється металом за допомогою створеного в ньому вакууму відцентрове лиття — лиття металу, яке здійснюється при заливанні у відцентрову виливницю; лиття по витоплюваній (випалюваній) моделі — лиття металу, яке здійснюється заливанням суцільної ливарної форми, що виготовлена по витоплюваній (випалюваній) моделі.
Лиття застосовують для виготовлення: станин металообробного устаткування, блоків циліндрів і поршнів двигунів внутрішнього згоряння, радіаторів системи опалення тощо.
Оброблення металів тиском
Оброблення металу тиском — сукупність технологічних процесів, внаслідок яких відбувається пластичне деформування або поділ металу на частини без утворення стружкиДСТУ 2263 Операції кування та штампування металу. Терміни та визначення..
При цьому виді обробки використовують властивість металу — пластичність (здатність під дією прикладених сил змінювати форму без руйнування) в холодному або у гарячому стані. Найпоширеніший механізм пластичної деформації — ковзання, зсув однієї частини тіла відносно іншої під дією дотичних напружень. Обробка металів тиском — один з найпоширеніших, найпродуктивніших і найдешевших методів виготовлення заготовок (деталей) різної маси та розмірів з металів та сплавів.
Тиском обробляють близько 90 % сталей та 55 % кольорових металів і сплавів.
Для отримання деталей та заготовок метали обробляють тиском наступними способами: вальцювання — це обробка металу тиском, за якої заготовка обтискується обертовими валками прокатного стану; волочіння — це процес протягування заготовок крізь отвір, що поступово звужується; пресування (екструзія) — витискання металу із замкненого об'єму крізь калібрувальний отвір; кування — це оброблення металу тиском місцевого прикладення деформуючих ударних навантажень за допомогою універсального підкладного інструмента або бойків із вільним переміщенням металу у всіх напрямах; штампування — це спосіб отримання заготовок за допомогою штампів; обкатування (розкатування) — вид обробки поверхонь металевих матеріалів при якому їх піддають обкатуванню чи розкатуванню роликами або кульками з метою зміцнення поверхневого шару й підвищення зносостійкості.
При обробці металів тиском втрати металів в порівнянні з іншими видами металообробки є меншими, тому цей метод обробки металів використовується дедалі ширше. Крім того, при обробці металів тиском існує можливість забезпечення високого рівня механізації і автоматизації технологічних процесів.
Обробкою металів тиском можуть бути отримані вироби з постійним або періодично змінним поперечним перерізом (вальцювання, волочіння, пресування) і штучні вироби різноманітних форм (кування, штампування), відповідні або близькі за формою і розмірами готовим деталям.
Обробка металів різанням
Оброблення різанням — вид механічного оброблення, яке полягає в утворенні нових поверхонь шляхом відділення поверхневих шарів матеріалу з утворенням стружкиДСТУ 2391-94 Система технологічної документації Терміни та визначення..
Основні принципи обробки різанням Способи обробки металів тиском і литтям, зазвичай, не дають необхідної точності розмірів і чистоти поверхні заготовок (винятки складають спеціальні види лиття і холодне штампування). Тому куванням, штампуванням і литтям у більшості випадків виготовляють заготовки (напівфабрикати), що потребують додаткової обробки. Остаточна обробка виконується різанням, яке полягає в знятті з поверхонь заготовки визначеного шару металу, що залишається спеціально для цього. Шар металу, що знімається з металу, називається припуском на обробку. В результаті видалення припуску заготовка набуває точніших форми, розмірів та заданої шорсткості поверхонь, тобто перетворюється в деталь.
На цей вид оброблення припадає понад 90 % трудомісткості виготовлення більшості деталей. Для його реалізації існує ціла низка різноманітного металорізального обладнання, різного за розмірами, продуктивністю, ступенем автоматизації, яке забезпечує здійснення різних способів обробки різанням практично в усіх типах виробництва.
Обробка різанням є складним і дорогим процесом, який відрізняється значною трудомісткістю і значними втратами металу (при масовому виробництві зі стружкою втрачається 5 — 15 % металу, а при дрібносерійному і одиничному — до 25 %).
Класифікація методів обробки різанням Обробка різанням включає дві множини способів її реалізації: лезову та абразивну обробки.
Лезова обробка передбачає оброблення поверхонь заготовки одно- та багатолезовими інструментами — різцями, свердлами, фрезами, розвертками, протяжками та ін.
Абразивна обробка — це обробка поверхонь абразивними інструментами, виготовленими з природних або штучних абразивних матеріалів, — абразивними кругами, сегментами, брусками, стрічками та вільними абразивами у вигляді порошків, паст тощо.
Усі способи обробки різанням поділяють, у свою чергу, за точністю та шорсткістю обробленої поверхні на: чорнові; напівчистові; чистові; оздоблювальні.
Реалізація обробки різанням Кожен з цих процесів може бути ручним (слюсарна обробка) і механічним (верстатна обробка).
Слюсарна обробка є низькопродуктивною і застосовується тільки для підгонки деталей при складанні і ремонті. Основні види слюсарної обробки: Розмічання — операція нанесення розмічальних рисок або ліній на заготовках (виливках, поковках тощо), що визначають контури майбутньої деталі та припуски на оброблення або місця, що підлягають обробленню; Слюсарне рубання — слюсарна операція, коли за допомогою різального (зубила, крейцмейселя та ін.) та ударного (слюсарного молотка) інструмента з поверхні заготовки видаляють зайвий шар металу або розділяють заготовку на частини. Слюсаре різання — слюсарна операція відділення частини заготовок від сортового або листового металу. Різання здійснюють ручними або спеціальними ножицями (без зняття стружки), або ножівками чи на відрізних верстатах (із зняттям стружки). До різання також належить надрізування металу; Випрямляння та рихтування — це операції з випрямлення металу, заготовок і деталей, що мають вм'ятини, випини, хвилястість, жолоблення, викривлення тощо; Обпилювання — операція з обробки металів та інших матеріалів зняттям незначного шару напилками вручну або на обпилювальних верстатах. Шабрування — це точна обробка поверхні деталі шляхом знімання мікроскопічно тонкого шару металу за допомогою спеціального однолезового слюсарного інструмента — шабера Притирання — метод чистової абразивної обробки поверхонь деталей шліфувальними порошками чи пастами, за якого обробний інструмент і заготовка одночасно здійснюють відносний рух із швидкостями одного порядку, або в разі нерухомості одного з них інший здійснює складний рух Гнуття — утворення чи зміна кутів між частинами заготовки або надання їй криволінійної форми.
Верстатна обробка — виконується на металорізальних верстатах. При обробці заготовок в механічних цехах технологічний процес розділяється на окремі операції, що виконуються на різних верстатах із застосуванням різноманітних різальних інструментів і пристосувань. Щоб виконати обробку поверхні заготовки і одержати деталь заданої форми, необхідно закріпити заготовку і різальний інструмент та переміщувати їх в процесі обробки один відносно одного. При цьому на верстаті повинно виконуватись два рухи: головний рух різання, при якому лезо інструменту врізується в метал і відділяє від нього стружку; рух подачі необхідний для підводу під лезо нових шарів металу.
Основні види верстатної обробки можна класифікувати за видом поверхні, що обробляється на: обробку зовнішніх циліндричних поверхонь, до якої належать токарна обробка, циліндричне шліфування, притирання, обробка абразивним полотном, суперфінішування; обробку внутрішніх циліндричних поверхонь, до якої належать: розточування, свердління, зенкерування, розвірчування, протягування, внутрішнє шліфування, притирання, хонінгування; ультразвукова абразивно-імпульсна обробка обробку площин, що включає: стругання, фрезерування, плоске шліфування, притирання;
Термічна обробка
Термі́чне оброблення — оброблення, яке полягає в зміні структури та властивостей матеріалу заготовки внаслідок теплового впливу. Застосовують також різні види хіміко-термічної обробки, сутність якої полягає в легуванні поверхневого шару виробів вуглецем, азотом або деякими металами (алюмінієм, хромом, берилієм тощо) з подальшою термічною обробкою або термомеханічного оброблення, при якому оброблення металів (сплавів) полягає у послідовному нагріванні їх до температури, вищої за верхню критичну точку поліморфного перетворення, пластичному деформуванні й гартуванні протягом одного технологічного процесу.
Види термічної обробки Залежно від мети термічної обробки існують різні її види, що відрізняються температурою нагрівання, тривалістю витримування та швидкістю охолодження. Розрізняють такі види термічної обробки: Відпалювання, нормалізація, загартування і відпуск.