Каленый металл (характеристики и особенности материала, важные нюансы)

Содержание

Каленый металл (характеристики и особенности материала, инструменты для обработки, применяемые технологии, важные нюансы)

1. Что такое закалка металла?
2. Важные особенности закалки стали
   1. Особенности охлаждения различных деталей и изделий
3. Как изменяются свойства металлов после закалки
4. Отпуск каленого металла
5. Технологии выполнения основных операций по обработке заготовок и изделий из каленых металлов
6. Как просверлить каленый металл
   1. Какой инструмент выбрать для сверления каленого металла
   2. Советы по применению СОЖ при обработке каленого металла
7. Как согнуть каленый металл
8. Как нарезать резьбу в каленом металле
   1. Технология нарезания внутренних резьб
   2. Технология нарезания наружных резьб
9. Где купить инструменты для обработки заготовок и изделий из каленого металла?

В этой статье мы подробно расскажем о технологиях обработки заготовок и изделий из закаленных металлов. Особое внимание уделим следующим основным вопросам.

1. Что такое закалка металла?

2. Какие характеристики материалов улучшаются после дополнительной обработки?

3. 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:

1. нагрев заготовки или изделия выше критической температуры, при которой кристаллическая решетка материала изменяет свою структуру;

2. 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.

1. 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.

2. 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.

1. Закалка в одном охладителе. Нагретый металл просто погружают в закалочную жидкость до полного охлаждения.

2. Изотермическая закалка. Деталь или изделие выдерживается в охладительной среде только до тех пор, пока не произойдет изотермическое преобразование кристаллической решетки. При этом образуется аустенит.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

1. Вода.

2. Соляные растворы.

3. Щелочные растворы

4. Расплавленный свинец.

5. Технические масла.

К самым лучшим охлаждающим средам относят растворы поваренной соли и каустической соды.

Важные особенности закалки стали

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Технология получения каленого металла выглядит так.

   1. Все поверхности тщательно очищаются от ржавчины, масла и иных загрязнений.
   2. Деталь или изделие равномерно прогревается до нужной температуры.
   3. Производятся охлаждение и отпуск.

5. При калении металла в домашних условиях температуру изделий и заготовок определяют по цветам побежалости. Ориентируйтесь по данным из таблицы.

Особенности охлаждения различных деталей и изделий

1. 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.

2. 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.

3. 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

1. Повышаются твердость и прочность.

2. 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.

1. 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.

2. 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.

3. Высокий отпуск. Проводится в температурном диапазоне от 450 до 650 °C. После такого отпуска:

   1. каленый металл становится пластичным;
   2. у заготовки или изделия повышаются относительные удлинение и сужение;
   3. 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:

1. правильно подобрать сверло;

2. подготовить заготовку или изделие;

3. применять смазочно-охлаждающую жидкость.

Какой инструмент выбрать для сверления каленого металла

Для сверления каленого металла лучше всего подходят инструменты, изготовленные из сталей следующих марок.

1. 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.

2. 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.

3. 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

1. Добавляйте СОЖ на режущие кромки инструментов. В процессе обработки жидкость разлетается и испаряется. Смазку нужно своевременно обновлять.

2. Перед обработкой детали или изделия необходимо также нанести СОЖ на целевую поверхность.

3. 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.

1. 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.

2. Поворотные. Сгибание металла происходит между специальными балками и плитами. Технология отлично подходит для обработки простых изделий из каленого металла с небольшими габаритами.

3. 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.

1. Сделайте разметку.

2. Накерните отверстие.

3. Смажьте будущее отверстие и сверло.

4. Закрепите деталь.

5. Установите сверло.

6. Настройте режим резания. Обработку начинайте с малых оборотов. После погружения сверла в металл скорость можно понемногу увеличивать.

7. Просверлите отверстие под резьбу и раззенкуйте. Удалите стружку. Смажьте метчик №1 и заготовку.

8. Установите инструмент. Оси (его и отверстия) должны совпадать.

9. Сделайте первый проход. После каждого полного оборота метчика делайте пол-оборота в обратном направлении. При необходимости удаляйте стружку.

10. Сделайте проходы с применением получистового и чистового метчиков.

Технология нарезания наружных резьб

Для этого применяют плашки. Обрабатывайте заготовки по такой технологии.

1. Установите инструмент в держатель подходящего размера. Закрепите плашку при помощи винтов.

2. Сделайте фаску на конце заготовки.

3. Нанесите СОЖ на поверхности.

4. Наложите плашку на заготовку. Ее плоскость должна быть перпендикулярно оси обрабатываемой детали.

5. Нарежьте резьбу. После одного-двух-витков делайте возвраты на пол-оборота.

6. 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:

1. сверла;

2. метчики;

3. плашки;

4. резцы;

5. фрезы;

6. зенкеры и пр.

Изучите ассортимент и выберите подходящие инструменты. Для оформления заказа позвоните нам по телефону или заполните форму на сайте. Желаем вам приятных покупок!