Термическая резка и пайка металлов
Резка металлов. Различают газокислородную (огневую) и электродуговую резку металлов. Газокислородная резка основана на способности металлов (главным образом сталей), подогретых газокислородным пламенем до температуры воспламенения, сгорать в струе кислорода. Её производят с помощью ацетиленокислородного резака. Газокислородная резка выполняется на специальных переносных и стационарных газорезательных машинах с программным управлением. Кроме ацетилена в качестве горючего может быть использован природный газ, пропан, керосин и бензин. Этот метод резки высокопроизводителен.
Ручную дуговую электрическую резку применяют для грубой резки металлов, например при строительных работах. Она основана на расплавлении металла электрической дугой и удалении его из полости реза под действием силы тяжести и давления газов дуги.
Пайка металлов. Образование неразъёмного соединения изделий и деталей с помощью специальных металлов или сплавов – припоев называют пайкой. При пайке металлов до плавления доводят только относительно легкоплавкий припой, а температура нагрева паяемых деталей должна быть примерно на 50…80º С выше температуры плавления припоя. Соединение частей основного металла происходит вследствие взаимной диффузии между расплавленным припоем и предварительно нагретым металлом. Для успешного хода диффузии необходима также чистота соединяемых поверхностей. Для этого их предварительно очищают механическим путём, а затем с помощью флюсов, которые служат также и для защиты припоя от окисления кислородом воздуха, или пламенем во время паяния.
Нагрев производят нагретым паяльником, пламенем паяльной лампы, в нагревательной печи, погружением в расплавленный припой или в соляную ванну.
В зависимости от температуры плавления припоя различают пайку мягкими и твёрдыми припоями. К мягким припоям относят такие, температура которых не превышает 400º С, а к твёрдым – температура плавления которых составляет 600…1083º С.
В качестве флюсов при пайке применяют канифоль, хлористый цинк или смесь его с хлористым аммонием.
Обработка металлов резанием
Обработка металлов резанием предназначена для придания деталям заданных форм и размеров с необходимой степенью точности, а также правильного взаимного расположения и требуемой шероховатости их поверхностей. До начала обработки резанием будущую деталь принято называть заготовкой, в процессе обработки эту заготовку называют обрабатываемой деталью, по окончании всех видов обработки получается готовая деталь, которая может быть передана на сборку изделия. Слой металла, который необходимо удалить с заготовки для получения детали в окончательном обработанном виде, называют припуском на обработку. Для сокращения расхода металла и затрат на механическую обработку припуск должен быть минимальным, для осуществления наиболее экономичного технологического процесса. Удаление с заготовки припуска ручным способом называют слесарной обработкой, а снятие припуска на станках – механической обработкой.
Применяют следующие виды обработки резанием: точение, сверление, фрезерование, строгание, долбление, протягивание, шлифование.
Точение
Точение производят на токарных станках, являющихся наиболее универсальными из всех видов металлорежущего оборудования. На них можно производить разнообразные работы: обтачивать, растачивать цилиндрические, конические и фасонные поверхности вращения, подрезать торцы и соответственно обрабатывать плоскости, прорезать канавки, нарезать крепёжные и ходовые резьбы любого профиля.
Режущим инструментом при точении является токарный резец (рис.4.6), состоящий из рабочей части I, которая принимает непосредственное участие в отделении срезаемого слоя металла, и крепёжной части II, с помощью которой производится закрепление резца в резцедержателе. Основными элементами рабочей части резца являются:
1 – передняя поверхность, по которой сходит стружка;
2 – главная задняя поверхность, обращённая к поверхности резания;
3 – главная режущая кромка, являющаяся пересечением передней и главной задней поверхностей;
4 – вспомогательная задняя поверхность, обращённая к обработанной поверхности;
5 – вспомогательная кромка, являющаяся пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей;
6 – вершина, образованная пересечением кромок.
Для основных видов токарной обработки применяют различные типы резцов: проходные, расточные, подрезные, канавочные, резьбовые и др.
4.4.2. Сверление
Большинство деталей машин и механизмов имеют круглые отверстия – неточные (крепёжные) и точные (посадочные). Отверстия бывают сквозными и глухими, цилиндрическими, коническими и резьбовыми. Особое место занимают глубокие отверстия, в которых длина в 10 раз и более превышают диаметр. Станки сверлильной группы предназначены для обработки всех типов круглых отверстий. Для получения отверстий до 50…80 мм используют спиральные свёрла, а для отверстий больших размеров – пустотелые кольцевые свёрла. Для обработки сквозных резьбовых отверстий применяют одиночные удлинённые метчики. Глухие резьбовые отверстия обрабатывают последовательно наборами из двух или трёх метчиков.
Фрезерование
Фрезерование производят на фрезерных станках. Характер работ, производимых на них, весьма разнообразен. Чаще всего их используют для обработки плоскостей, пазов, канавок, а также для обработки линейных фасонных поверхностей. Инструментом при фрезеровании являются фрезы. Слово «фреза» в точном переводе с французского означает «земляника». Действительно, первые фрезы, имевшие подобно напильникам мелкие насечённые зубья и применявшиеся только для фасонных работ, напоминали своим внешним видом землянику.
Всё разнообразие типов фрез классифицируют по различным признакам: по назначению, форме зубьев и их направлению, конструкции, методу крепления и т.д.
По назначению фрезы разделяют на следующие типы: для обработки плоскостей, прорезные, пазовые, угловые, фасонные, зубонарезные, резьбовые и специальные.
4.4.4. Строгание и долбление
Строгание горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей производят на строгальных станках проходными или подрезными резцами с соответствующими направлениями подачи. От фрезерных станков строгальные станки отличаются тем, что движение резания у них прямолинейное (возвратно-поступательное).
Процесс долбления по существу ничем не отличается от процесса строгания, но характер долбёжных работ совершенно иной, чем при строгальных. Долблением можно обрабатывать глухие и сквозные фасонные отверстия, внутренние направляющие, внутренние шпоночные пазы, шлицевые отверстия и др.
Операция долбления малопроизводительна и поэтому применяется в основном в единичном и мелкосерийном производстве. Аналогичные технологические задачи в крупносерийном и массовом производстве решаются протягиванием.
4.4.5. Протягивание
Протягивание осуществляется многолезвийным режущим инструментом – протяжкой, которая представляет собой длинный стержень с режущими зубьями. Каждая протяжка для внутреннего про 
тягивания имеет следующие основные части (рис.4.7):
1 – хвостовую, для закрепления в ползуне станка;
2 – направляющую, для направления протяжки в предварительно просверленное отверстие;
3 – режущую, осуществляющую основную работу резания;
4 – калибрирующую, для получения окончательных размеров с заданными точностью обработки и шероховатостью поверхности.
4.4.6. Шлифование
В процессе шлифования в качестве режущего инструмента используют абразивные инструменты, к которым относят шлифовальные круги, бруски, сегменты, шлифовальные головки, шкурки, порошки и пасты. Важнейшим абразивным инструментом являются шлифовальные круги. Шлифовальный круг состоит из большого количества острых и твёрдых зерён, связанных между собой специальной массой – связкой. Их различают по абразивным материалам, связке, зернистости, твёрдости, структуре и форме. Абразивами называют неметаллические вещества, которые применяют для обработки конструкционных материалов. Они обладают большой твёрдостью, и имеют достаточно острые режущие кромки. Используемые в технике абразивные материалы подразделяют на природные (алмаз, корунд, кварц) и искусственные (синтетические алмазы, электрокорунд, карбид кремния).
Связка служит для связывания шлифующих зёрен в монолит и удержания зёрен в абразивном инструменте.
Шлифование производят на специальных шлифовальных станках.
Возможность работы при шлифовании с малыми глубинами порядка 1…2 мкм и соответственно с малыми силами резания позволяет этим методом легко достигать точности 6-го квалитета. Шлифование обеспечивает шероховатость обработанной поверхности Ra= 0,32…0,16 мкм. В соответствии с этими особенностями процесс шлифования применяют для окончательной обработки высокоточных деталей и обработки деталей, которым предъявляются высокие требования в отношении качества поверхности, обработке деталей после закалки. На шлифовальных станках могут быть обработаны все виды наружных и внутренних поверхностей – цилиндрические, конические, торцевые, фасонные и винтовые.