Обработка металлов давлением


Обработка металлов давлением основана на пластичности металлов, т. е. на их способности изменять форму без разрушения под действием приложенных сил (давления). Поэтому обработка давлением применима лишь к металлам, обладающим достаточной пластичностью, и не применима к хрупким металлам.

Из технических металлов наибольшей пластичностью обладает свинец. Он легко деформируется под давлением при комнатной температуре. Олово, алюминий, медь, цинк и железо также могут быть обработаны давлением без нагрева. Пластичность стали и других металлов и сплавов в холодном состоянии недостаточна; при нагреве до определенных температур их пластичность повышается и способность к деформации возрастает. Некоторые металлы и сплавы (например, марганец, белый и серый чугун и др.) не приобретают пластичности и при нагреве: они остаются хрупкими вплоть до расплавления. Такие металлы не могут обрабатываться давлением.

Основными видами обработки металлов давлением являются прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка, рассмотренные ниже.

В последнее время получил распространение способ изготовления гнутых профилей из холодной листовой заготовки на специальных роликогибочных станках. Этот способ играет важную роль, так как дает возможность экономить металл (в сравнении с прокатными профилями) за счет толщины изделий и получать при необходимости более сложные профили.

Литье в металлические формы


Металлические формы для литья изготовляют из чугуна или стали. Для получения внутренних полостей в отливках из алюминиевых и магниевых сплавов применяют чугунные и стальные стержни, а в отливках из стали, чугуна и медных сплавов — песчаные стержни.

Металлические формы для легкоплавких сплавов цветных металлов выдерживают сотни тысяч заливок. Стойкость форм при отливке чугуна колеблется в пределах от 1500 до 5000 заливок, а при отливке стали — от 25 до 700, в зависимости от размера отливок; поэтому литье в металлические формы для крупных стальных отливок экономически целесообразно лишь в случае простой их формы, когда стоимость изготовления форм невелика.

Изготовление отливок этим способом из сплавов цветных металлов и чугуна безусловно целесообразно, так как, кроме более точных размеров отливок, достигается улучшение структуры и механических свойств сплавов.

Для предотвращения отбела чугуна, а также с целью увеличения стойкости форм их внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем огнеупорной облицовки и сажи. Этот слой замедляет теплоотдачу охлаждающегося металла и тем самым уменьшает скорость его охлаждения.

Уменьшение отбела способствует также увеличению содержания кремния в заливаемом чугуне. Кроме того, перед заливкой производят подогрев форм. Формы для чугунных отливок подогревают до 200—300°.

Для литья сложных деталей применяют сборные металлические формы, состоящие из нескольких частей, с разъемами, обеспечивающими извлечение отливки. На рис. 1 приведена металлическая форма, состоящая из двух полуформ. Каждая полуформа имеет снаружи штыри (пальцы) или ребра для ускорения охлаждения формы.

При массовом производстве процесс литья в металлические формы может быть автоматизирован, что и осуществляется на заводах-автоматах (например, по производству алюминиевых поршней автомобильных двигателей).

Отбеленным (закаленным) литьем называют литье из чугуна с отбелом на нужную глубину. Отбел происходит при быстром охлаждении чугуна, залитого в металлическую (чугунную или стальную) форму (кокиль). При этом в закаленной зоне весь или почти весь углерод химически связан с железом в виде цементита (Fe3C).

Твердость НВ закаленных деталей колеблется в пределах от 300 до 500 и выше, глубина отбела от 12 до 30 мм. Требования к твердости и глубине закаленного слоя обусловливаются назначением детали.

Внутренняя масса детали состоит из серого, менее хрупкого чугуна. Технология отливки должна обеспечивать постепенный переход от структуры белого чугуна к структуре серого, так как в противном случае отбеленный слой будет выкрашиваться.

Наибольшее распространение отбеленное литье получило при изготовлении прокатных валков и колес железнодорожных вагонов. Здесь кокилем (металлической формой) является только средняя часть, которая образует рабочую поверхность валка; верхняя и нижняя части формы изготовлены в опоках из формовочной смеси по модели и образуют шейки валка, которые впоследствии обрабатываются на станках. Литниковая чаша и литниковый стояк обеспечивают подвод металла сифоном в нижнюю часть собранной формы.

Схемы металлических конструкций


Большинство металлоконструкций реализовано по балочно-стержневой схеме. Как правило, это системы перекрестных балок, прогонов, колонн, связей и других элементов. Решетка стальной конструкции и крепления элементов могут быть простыми или сложными, но в подавляющем большинстве зданий из металла прослеживается общая стержневая структура:

Существуют отдельные классы висячих и мембранных покрытий, канатных конструкций и прочих “экзотических” систем, однако жестко соединенные стержневые элементы (каркас) — основа большинства зданий и сооружений из стали. А раз это так, то и расчет подобных систем вполне оправданно выполнять по теории стержневых систем.

Напомню, что “балкой” в строительной механике принято называть элемент, работающий преимущественно на изгиб, а “стержнем” — на растяжение-сжатие.

Расчет металлоконструкций очень тесно связан с определением напряжений. Напряжение — это усилие взаимодействия между микрочастицами материала, которое помогает элементу сопротивляться внешним нагрузкам и не развалиться на части.

В разных точках конструкции могут возникать разные напряжения. Это обусловлено тремя измерениями, в которых мы живем, свойствами материала и геометрией элемента, а также схемой нагружения.

На практике, чаще всего мы будем иметь дело с нормальными и ненормальными касательными напряжениями.

Хроматирование цинковых покрытий

В условиях повышенной влажности цинковые покрытия могут довольно быстро подвергаться коррозии и при этом ухудшается их внешний вид. Поэтому для предохранения цинковых покрытий от коррозии и сохранения внешнего вида их пассивируют, т.е. подвергают дополнительной химической обработке кратковременным погружением в пассивирующие растворы. Прочитать остальную часть записи »

Цинковые покрытия

Как уже говорилось, горячее цинковое покрытие представляет из себя систему железо-цинковых сплавов с различным отношением содержания железа и цинка с постепенно уменьшающимся содержанием железа по мере приближения к внешней стороне покрытия.
Все железо-цинковые сплавы прочнее, чем сталь основы, что придает покрытию высокую устойчивость к истиранию. Наоборот, внешний ή-слой мягче, чем сталь, что создает хорошие условия для устойчивости к удару. Прочитать остальную часть записи »