Содержание
Каленый металл (характеристики и особенности материала, инструменты для обработки, применяемые технологии, важные нюансы)
- Что такое закалка металла?
-
Важные особенности закалки стали
- Особенности охлаждения различных деталей и изделий
- Как изменяются свойства металлов после закалки
- Отпуск каленого металла
- Технологии выполнения основных операций по обработке заготовок и изделий из каленых металлов
-
Как просверлить каленый металл
- Какой инструмент выбрать для сверления каленого металла
- Советы по применению СОЖ при обработке каленого металла
- Как согнуть каленый металл
-
Как нарезать резьбу в каленом металле
- Технология нарезания внутренних резьб
- Технология нарезания наружных резьб
- Где купить инструменты для обработки заготовок и изделий из каленого металла?
-
Что такое закалка металла?
-
Какие характеристики материалов улучшаются после дополнительной обработки?
-
Какие инструменты и технологии применяют для выполнения основных операций с заготовками и изделиями из каленого металла?
Итак, начнем.
Что такое закалка металла?
Закалка — это один из видов дополнительной обработки металла, предполагающий:
-
нагрев заготовки или изделия выше критической температуры, при которой кристаллическая решетка материала изменяет свою структуру;
-
быстрое охлаждение стали.
Важно! Материалы нагревают выше определенных критических температур. Для каждого металла они отличаются.
Фотография №1: процесс закалки
Для улучшения физико-химических свойств металлов применяют различные виды закалки.
-
С полиморфным вращением. По этой технологии закаливают стали и сплавы на основе черных металлов. Для нормализации пластичности и вязкости, а также для снижения хрупкости используют отпуск. Он незначительно уменьшает прочность заготовок и изделий.
-
Без полиморфного вращения. По этой технологии закаливают цветные металлы и сплавы на их основе. Нужные характеристики материалы приобретают после процесса «старения».
Для закалки металлов применяют различные охладители. При этом технологии отличаются. Расскажем об их особенностях.
-
Закалка в одном охладителе. Нагретый металл просто погружают в закалочную жидкость до полного охлаждения.
-
Изотермическая закалка. Деталь или изделие выдерживается в охладительной среде только до тех пор, пока не произойдет изотермическое преобразование кристаллической решетки. При этом образуется аустенит.
-
Прерывистая закалка. Этот метод повышения физико-химических свойств металлов и сплавов предполагает использование двух охлаждающих сред. Вначале заготовка или изделие быстро охлаждается в первичной среде (вода). Затем происходит медленное остывание, к примеру, в масле. Таким способом закаливают углеродистую сталь и изделия из нее.
-
Ступенчатая закалка. Ее проводят в среде, которая имеет температуру выше мартенситной точки. При этом металл приобретает температуру закалочной ванны во всех точках сечения. После этого происходит окончательное медленное охлаждение заготовки или изделия.
-
Струйчатая закалка. Предполагает обрызгивание металла струей воды. Чаще всего этот способ используют для повышения физико-химических свойств частей деталей или изделий. Технология обеспечивает более высокую степень прокаливаемости.
Перечислим основные охлаждающие среды.
-
Вода.
-
Соляные растворы.
-
Щелочные растворы
-
Расплавленный свинец.
-
Технические масла.
К самым лучшим охлаждающим средам относят растворы поваренной соли и каустической соды.
Важные особенности закалки стали
-
Экономическая эффективность закалки напрямую зависит от скорости термообработки и охлаждения. Чем она выше, тем меньше расходуется энергии. Однако быстрый нагрев приводит к возникновению большого перепада температур между поверхностными слоями и сердцевинами изделий. В результате появляются трещины и происходят деформации. Именно поэтому термическая обработка проводится плавно и равномерно. Процесс контролирует технолог-термист. Используются табличные значения и эмпирические формулы.
-
На процесс преобразования структуры и изменения состава металла при его калении напрямую влияет скорость охлаждения заготовки или изделия. Например, быстрое охлаждение с применением обычной воды комнатной температуры приводит к получению углеродистой стали с мартенситной структурой, а при использовании горячей жидкости или масел получаются трооститы.
-
Режимы термической обработки и охлаждения также зависят от форм и размеров деталей и изделий. Поэтому в каждом конкретном случае специалисты разрабатывают индивидуальные операционные карты и маршрутные технологии.
-
Технология получения каленого металла выглядит так.
- Все поверхности тщательно очищаются от ржавчины, масла и иных загрязнений.
- Деталь или изделие равномерно прогревается до нужной температуры.
- Производятся охлаждение и отпуск.
-
При калении металла в домашних условиях температуру изделий и заготовок определяют по цветам побежалости. Ориентируйтесь по данным из таблицы.
Цвет разогретого металла |
Температура |
Ярко-белый |
Более 1300 °C |
Желто-белый |
От 1250 до 1300 °C |
Светло-желтый |
От 1150 до 1250 °C |
Темно-желтый |
От 1050 до 1150 °C |
Оранжевый |
От 900 до 1050 °C |
Красный |
От 870 до 900 °C |
Ярко-красный |
От 830 до 870 °C |
Вишнево-алый со светлым оттенком |
От 800 до 830 °C |
Вишнево-алый |
От 770 до 800 °C |
Вишнево-красный |
От 730 до 770 °C |
Вишневый |
От 650 до 730 °C |
Красно-коричневый |
От 580 до 650 °C |
Темно-коричневый |
От 530 до 580 °C |
Особенности охлаждения различных деталей и изделий
-
Тонкостенные детали и изделия, изготовленные из углеродистых и легированных сталей, охлаждают с применением минеральных масел. Процесс происходит при постоянной температуре. Она не зависит от температуры воздуха. Вода в охладителе должна отсутствовать.
-
Для каления углеродистых сталей со сложным химическим составом используют комбинированное охлаждение. Вначале заготовку помещают в воду, а затем – в масляную ванну. Смена сред должна происходить очень быстро.
-
Детали, заготовки и изделия сложных форм охлаждают с применением раствора каустической соды (50 %). Его нагревают до +60 °C. Сталь, охлажденная в этой среде, приобретает светлый оттенок.
Для получения простых каленых деталей и изделий из металлов чаще всего применяют обычную воду. Оптимальная температура — +30 °C. Соли и примеси в среде должны отсутствовать.
Как изменяются свойства металлов после закалки
-
Повышаются твердость и прочность.
-
Увеличиваются хрупкость и внутреннее напряжение. Это провоцирует разрушение материалов при резких критических воздействиях.
Обратите внимание! Для уменьшения внутренних напряжений и увеличения пластичности применяют отпуск. После этой операции твердость и прочность снижаются незначительно.
Отпуск каленого металла
Отпуск металла — это заключительная стадия каления, применяемая для уменьшения твердости, снижения хрупкости и устранения внутренних напряжений. Технология предполагает нагрев металла до определенной температуры с последующим охлаждением. Оно может проходить как на открытом воздухе, так и в различных жидкостях (масляные и расплавные среды).
Фазовые состояния и структуры металлов напрямую зависят от температур нагрева. Чем она выше, тем ниже твердость и хрупкость, но выше вязкость и гибкость.
Активно применяют три вида отпуска металла при калении. Предельные температуры нагрева различны.
-
Низкий отпуск. Предельная температура нагрева – 300 °C. При такой температуре отпуска получаются материалы с максимально высокой твердостью. При этом снижаются внутренние напряжения, а также повышается вязкость износостойких сталей.
-
Средний отпуск. Предельная температура нагрева — +450°C. Применяется при калении металлических деталей и изделий для получения повышенных показателей упругости и прочности. Вязкость при этом остается на определенном заданном уровне. По этой технологии получают рессорные и пружинные стали. Охлаждение обычно проводится на открытом воздухе.
-
Высокий отпуск. Проводится в температурном диапазоне от 450 до 650 °C. После такого отпуска:
- каленый металл становится пластичным;
- у заготовки или изделия повышаются относительные удлинение и сужение;
- внутренние напряжения уменьшаются на 95 %.
Изображение №1: влияние температуры отпуска на механические свойства металлов и сплавов
Технологии выполнения основных операций по обработке заготовок и изделий из каленых металлов
Начнем с самой распространенной операции — сверления.
Как просверлить каленый металл
В первую очередь — перечислим основные особенности сверления заготовок и изделий из каленого металла. Для успешной обработки необходимо:
-
правильно подобрать сверло;
-
подготовить заготовку или изделие;
-
применять смазочно-охлаждающую жидкость.
Какой инструмент выбрать для сверления каленого металла
Для сверления каленого металла лучше всего подходят инструменты, изготовленные из сталей следующих марок.
-
Р18. Инструменты из стали этой марки — лучший выбор. Эти сверла по каленому металлу появились еще во времена СССР. Материал содержит до 18 % вольфрама. Это придает стали высокую прочность. Поверхности не перегреваются и изнашиваются медленно.
-
Р6М5К5. Сталь этой марки содержит 6% вольфрама и по 5 % молибдена и кобальта. Эти сверла по каленому металлу могут выдерживать максимальные тепловые нагрузки при обработке закаленных деталей и изделий.
-
HSS-Co. Это зарубежный аналог предыдущей стали.
Фотография №2: сверло по каленому металлу из стали марки HSS-Co
Мастера выбирают сверла из сталей именно этих марок из-за оптимального сочетания цены и эффективности обработки высокопрочных каленых металлов.
Обратите внимание! Перед сверлением необходимо тщательно очистить заготовку или изделия от масел, жиров и иных загрязнений.
Советы по применению СОЖ при обработке каленого металла
-
Добавляйте СОЖ на режущие кромки инструментов. В процессе обработки жидкость разлетается и испаряется. Смазку нужно своевременно обновлять.
-
Перед обработкой детали или изделия необходимо также нанести СОЖ на целевую поверхность.
-
Во время сверления каленого металла делайте небольшие перерывы для остывания заготовки и инструмента.
Как согнуть каленый металл
Для сгибания металлических заготовок и изделий на производстве обычно применяют прессы следующих видов.
-
Пневматические и гидравлические. Это стандартное оборудование для сгибания металла. Заготовки помещают между пуансонами и матрицами. Это позволяет сгибать даже утолщенные детали и изделия. Гидравлические прессы используют чаще. Их преимущества — низкая стоимость и простота эксплуатации.
-
Поворотные. Сгибание металла происходит между специальными балками и плитами. Технология отлично подходит для обработки простых изделий из каленого металла с небольшими габаритами.
-
Ротационные. На этих станках каленый металл сгибают специальные валики. Ротационные станки чаще всего используют для мелкосерийного производства крупногабаритных изделий.
Фотография №3: сгибание металла на станке
Обратите внимание! Хорошая производительность обеспечивается при использовании ротационных и поворотных прессов. Обработка происходит в автоматическом режиме. Заранее рассчитывать усилия не требуется.
Как нарезать резьбу в каленом металле
Для этой операции также лучше всего подходят инструменты, изготовленные из быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Для нарезания внутренних резьб используют метчики, а для наружных — плашки.
Технология нарезания внутренних резьб
Для нарезания внутренней резьбы определенного размера обычно используют три метчика: черновой (№1), получистовой (№2) и чистовой (№3).
Действуйте по следующей схеме.
-
Сделайте разметку.
-
Накерните отверстие.
-
Смажьте будущее отверстие и сверло.
-
Закрепите деталь.
-
Установите сверло.
-
Настройте режим резания. Обработку начинайте с малых оборотов. После погружения сверла в металл скорость можно понемногу увеличивать.
-
Просверлите отверстие под резьбу и раззенкуйте. Удалите стружку. Смажьте метчик №1 и заготовку.
-
Установите инструмент. Оси (его и отверстия) должны совпадать.
-
Сделайте первый проход. После каждого полного оборота метчика делайте пол-оборота в обратном направлении. При необходимости удаляйте стружку.
-
Сделайте проходы с применением получистового и чистового метчиков.
Технология нарезания наружных резьб
Для этого применяют плашки. Обрабатывайте заготовки по такой технологии.
-
Установите инструмент в держатель подходящего размера. Закрепите плашку при помощи винтов.
-
Сделайте фаску на конце заготовки.
-
Нанесите СОЖ на поверхности.
-
Наложите плашку на заготовку. Ее плоскость должна быть перпендикулярно оси обрабатываемой детали.
-
Нарежьте резьбу. После одного-двух-витков делайте возвраты на пол-оборота.
-
Удостоверьтесь в точности нарезанной резьбы.
Где купить инструменты для обработки заготовок и изделий из каленого металла?
Выгодно купить инструменты для обработки заготовок и изделий из закаленных металлов вы можете в нашем интернет-магазине. В каталоге вы найдете:
Изучите ассортимент и выберите подходящие инструменты. Для оформления заказа позвоните нам по телефону или заполните форму на сайте. Желаем вам приятных покупок!