Доклад по технологии для 6 класса. Металлы и сплавы. Обработка металлов.
1. Металлы и сплавы.
В чистом виде металлы применяются редко. Больше всего они используются в виде сплавов. Сплавами металлов называются сложные вещества, полученные путем смешивания в расплавленном состоянии с другими металлами или металла с неметаллическими элементами в точно определенном соотношении.
Все металлы и сплавы подразделяют на черные и цветные.
К черным относят железо и сплавы на его основе - сталь и чугун. Все остальные металлы и сплавы - цветные.
Железо - металл серебристо-белого цвета с характерным блеском. Пластичен, хорошо обрабатывается, широко распространен в природе, но в чистом виде почти не встречается. Железо находится в земной коре в составе соединения с кислородом и другими элементами. Эти соединения называют железными рудами. Из них получают железо, которое применяют в виде различных сплавов с углеродом - чугунов и сталей.
Чугун - сплав железа с углеродами, содержащий более 2% углерода, а также примеси других элементов. Чугун является одним из самых дешевых и распространенных конструкционных материалов и широко применяется в машиностроении. Из чугуна получают сталь.
Сталь - это сплав железа с углеродом, содержащий до 2,1% углерода. Как и чугун, сталь содержит в себе примеси некоторых других элементов. Основное отличие стали от чугуна - это то, что сталь содержит меньшее количество углерода и примесей.
Сталь и чугун являются самыми распространенными материалами современной техники и производства. На их долю приходится основная масса всей металлической продукции.
Среди цветных металлов наиболее широкое применение имеют медь, алюминий и сплавы на их основе, а также олово, цинк и др.
Медь - металл розовато-красного цвета, обладающий электропроводностью и теплопроводностью, пластичностью, но сравнительно невысокой прочностью, хорошо обрабатывается. Применяется, прежде всего, в электропромышленности и химическом машиностроении. Сплавы меди обычно делят на две группы - латуни и бронзы.
Латунь - сплав меди с цинком, имеющий желтый цвет. Обладает высокой пластичностью, твердостью и коррозионной стойкостью. Применяется для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности и в электротехнике.
Бронза - сплав меди с оловом или другими элементами, кроме цинка, имеющий желто-красный цвет. Бронза характеризуется высокой прочностью, твердостью, хорошо обрабатывается резанием, обладает коррозионной стойкостью. Применяется для водопроводных кранов, для отливки художественных изделий, в электротехнике.
Алюминий - металл серебристо-белого цвета. Едкий, вязкий, хорошо отливается и прокатывается в листы и проволоку. Широко используется в авиастроении, в электротехнике, при изготовлении предметов быта.
Дюралюминий - сплав алюминия с медью и другими элементами, имеющий серебристый цвет. Хорошо обрабатывается, обладает высокой коррозионной стойкостью. Применяется в авиации, машиностроении и строительстве, где требуются легкие и прочные конструкции.
Цинк - светло-серый металл с голубым оттенком. Обладает высокой коррозийной стойкостью. Применяется для покрытия стальных изделий в целях защиты от коррозии.
Олово - металл серебристо-белого цвета, мягкий и пластичный. Олово можно легко раскатать в тонкие пласты, называемые фольгой. Применяют, для покрытия тонких листов стали и получения белой жести.
2. Механические и технологические свойства металлов и сплавов.
Каждый металл и сплав обладает определенными механическими и технологическими свойствами.
К механическим свойствам относят прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность и др.
Прочность - способность металла или сплава воспринимать действующие нагрузки, не разрушаясь.
Твердость - свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого материала.
Упругость - свойство металла или сплава восстанавливать первоначальную форму после устранения внешних сил.
Вязкость - свойство тел поглощать энергию при ударе.
Пластичность - способность изменять форму под действием внешних сил, не разрушаясь.
К технологическим свойствам относят ковкость, жидкотекучесть, свариваемость, обрабатываемость резанием, коррозионная стойкость, возможность соединения пайкой и др.
Ковкость - свойство металла или сплава получать новую форму под действием удара.
Жидкотекучесть - свойство металла в расплавленном состоянии хорошо заполнять литейную форму и получать плотные отливки.
Свариваемость - свойство металлов соединяться в пластичном или расплавленном состоянии.
Обрабатываемость резанием - свойство металла или сплава подвергат ься обработке резанием различными инструментами.
Возможность соединения пайкой - свойство металла или сплава подвергаться обработке пайкой.
Коррозионная стойкость - свойство металлов и сплавов противостоять коррозии.
3. Сортовой прокат.
В машиностроении и строительстве широко применяют выпускаемый промышленностью сортовой прокат. Сортовым металлическим прокатом называют продукцию прокатных станов в виде полуфабрикатов, подлежащих дальнейшей обработке для получения готовых изделий. Прокат получают путем обжатия слитков металла в горячем или холодном состоянии между вращающимися валками прокатного стана. В зависимости от формы валков прокатные станы получают прокат самого различного профиля. Профилем проката называют его форму в поперечном сечении.
Различают следующие профили сортового проката: простые (круг, квадрат, шестиугольник, полоса, лист), фасонные (рельс, балка, швеплер, тавр и др.), специальные (колеса, арматурная сталь и др.)
Пользуясь прокаткой, можно получать такой профиль проката, который максимально соответствовал бы форме готовой детали и тем самым позволял сократить ее дополнительную обработку, сэкономить время и уменьшить отходы металла. Сортовой прокат используют в качестве заготовок при изготовлении различных изделий. Например, для вытачивания цилиндрических деталей используют заготовки из круглого прутка соответствующего диаметра. Из шестигранного прутка делают болты с шестигранной головкой, шестигранные гайки и др. Уголковый прокат применяется в производстве различных каркасов, рам, ферм и других сооружений.
4. Процесс обработки металлов.
В зависимости от вида металла или сплава, а также от его механических и технологических свойств для изготовления изделия могут применяться различные способы его обработки: резание, давление, литье, электротехническое травление и др.
Под производственным процессом понимают совокупность действий людей и машин по превращению материалов и полуфабрикатов в готовую продукцию. Производственный процесс включает в себя получение заготовок, обработку деталей и их сборку в изделие, обслуживание и ремонт приспособлений и инструмента, контроль, испытание, упаковку, хранение готовой продукции и др.
Технологический процесс составляет часть производственного процесса, связанную с изменением формы, размеров, а также состояния материала при преобразовании его в готовую продукцию. Технологический процесс состоит из технологических операций, которые представляют собой законченные части технологического процесса обработки изделия, выполняемые на одном рабочем месте.
5. Основные слесарные специальности.
Слесарные работы очень разнообразны, поэтому различают следующие специальности: слесарь механосборочных работ, слесарь-ремонтник, слесарь-инструментальщик.
Слесари механосборочных работ собирают из отдельных деталей и узлов станки, двигатели, автомашины и тракторы. Проводят на специальных стендах испытания собранных машин и агрегатов, устраняют допущенный брак.
Слесари-ремонтники производят ремонт и регулировку различного оборудования. В процессе ремонта они изготавливают простые детали и необходимые приспособления, заменяют изношенные детали новыми, испытывают отремонтированное оборудование.
Слесари-инструментальщики изготавливают и ремонтируют инструменты и приспособления. От них требуются высокая точность и качество исполнения работы, умение читать чертежи, разбираться в сложном контрольно-измерительном оборудовании.
За последние годы характер слесарных работ изменился. Тяжелые ручные работы на многих слесарных операциях сейчас механизированы. Поэтому работа слесаря на современном производстве становится более разнообразной и творческой.
6. Процесс изготовления изделий из сортового проката.
Процесс изготовления изделий из сортового проката включает в себя следующие слесарные операции:
разметку с применением линейки и штангенциркуля;
резание слесарной ножовкой;
рубку в тисках и на плите;
опиливание напильником;
отделку изделий
соединение деталей болтами и гайками, заклепками или пайкой;
Процесс изготовления того или иного изделия отражает технологическая карта, которая включает в себя последовательность операций, эскиз обработки, оборудование, приспособления, инструменты, необходимые для их выполнения.
Изделия из сортового проката могут состоять из одной (например, уголок, крепежное ушко, ручка для дверцы и др.) или нескольких (например, нутромер, подставка и др.) деталей. Соединения деталей могут быть неразъемными и разъемными. Неразъемные соединения деталей получаются с помощью заклепок, сварки, пайки, клея, разъемные - с помощью болтов, винтов, шпилек, гаек.
A. Разметка с применением линейки и штангенциркуля
Разметка - ответственная операция, от которой во многом зависит качество будущего изделия. Разметкой называют определение границ обработки заготовки. Разметку поверхностей из сортового металлического проката выполняют по чертежу или шаблону. Размечают не только общие контуры детали, но и отдельные ее элементы: отверстия, пазы, выступы и др. Разметку сортового проката удобнее выполнять, зажимая заготовку в тисках. Разметку следует производить, стремясь к тому, чтобы как можно меньше металла шло в отходы.
Перед началом разметки надо внимательно изучить чертеж и технологическую карту, осмотреть заготовку и наметить, какую поверхность подготовить в качестве базовой. Ее опиливают напильником, качество опиливания контролируют с помощью угольника и линейки.
Измерение размеров деталей штангенциркулем.
При разметке заготовок и в процессе изготовления изделий постоянно возникает необходимость определить тот или иной размер заготовки или готовой детали. Для более точных измерений служит штангенциркуль. Термин "штангенциркуль" образован из двух слов: немецкого "штанге" - шест, жердь, стержень и латинского "циркулус" - круг, то есть он означает "стержень для измерения круга". С его помощью можно измерять наружные и внутренние размеры деталей и глубину отверстия, пазов, канавок.
Штангенциркули бывают разных видов и отличаются пределами и точностью измерения. Чаще всего используется штангенциркуль ШЦ-1 с пределами измерения от О до 125 мм и точностью до 0,1 мм.
Правила обращения со штангенциркулем:
1) Перед началом работы штангенциркуль нужно протереть чистой тканью, удалив смазку и пыль. Нельзя очищать инструмент шлифовальной шкуркой или ножом.
2) Нельзя класть инструмент на нагревательные приборы.
3) Измеряемые детали должны быть чистыми, сухими, без задиров и заусенцев. Руки также должны быть чистыми и сухими.
4) Губки штангенциркуля имеют острые концы, поэтому при измерении следует соблюдать осторожность.
5) Нельзя допускать перекоса губок штангенциркуля. Их полуфиксируют зажимным винтом.
6) При чтении показаний на измерительных шкалах держите штангенциркуль прямо перед глазами.
7)Штангенциркуль должен лежать на рабочем месте так, чтобы им было удобно пользоваться. На него не должны падать пыль, стружка, опилки.
8) После работы штангенциркуль надо протереть чистой тканью, смазать его и уложить в футляр.
9) Во время хранения штангенциркуля измерительные поверхности губок должны быть слегка разъединены, а зажим рамки – соединен.
B. Работа ручной слесарной ножовкой
Для разрезания заготовок из сортового проката применяют ручную слесарную ножовку.
Полотно слесарной ножовки тонкая лента из твердой стали, на одной кромке которой нанесены зубья клиновидной формы. Каждый зуб представляет собой резец.
Ножовочное полотно должно быть надежно закреплено в рамке (5) натяжным винтом(1), а зубья направлены в сторону, противоположную ручке(4).
Приступая к работе, следует отрегулировать натяжение полотна в ножовочной рамке. Для этого нужно вставить один край полотна в заднюю головку (3) и закрепить шплинтом. Второй край полотна вставить в пропил передней головки(2) и натянуть полотно с помощью натяжного винта-барашка. Слишком сильное натяжение полотна, как и слишком слабое, может привести к его поломке. По разметочной риске делают неглубокий пропил трехгранным напильником. Это обеспечит точное направление движения полотна. Во время работы нужно принять правильную рабочую позу: стать вполоборота к тискам, левую ногу поставить вперед и ступни расположить под углом друг к другу. Ножовку во время резания держат двумя руками. Положение рук показано на рисунке ниже. Перемещение ножовки осуществляется только руками, а корпус остается неподвижным. Это позволяет экономить силы и обеспечивает высокое качество работы.
Ножовкой можно резать полосовой материал только в том случае, если на его толщине укладывается три или более зубьев ножовочного полотна.
Более тонкий материал закрепляют между деревянными брусками. Тонкие заготовки собирают пакетами, т. е. складывают несколько штук вместе и закрепляют в тисках.
При разрезании длинных заготовок не всегда удается довести резание до конца из-за того, что рамка станка упирается в их торец. Тогда полотно поворачивают по отношению к рамке на 90° и продолжают работу.
Заготовки фасонного профиля (уголок, швеллер и др.) при разрезании ножовкой рекомендуется закреплять в деревянных нагубниках.
В начале разрезания полосового и квадратного проката ножовку наклоняют слегка вперед. Постепенно наклон уменьшают и после того, как пропил дойдет до ближайшего ребра заготовки, ножовку возвращают в горизонтальное положение. Надо следить за тем, чтобы разметочная риска была сохранена. Если пилить точно по разметочной риске, то после отпиливания размер детали будет меньше заданного на чертеже, что приведет к непоправимому браку. Движение ножовки вперед является рабочим, так как в это время зубья полотна режут металл, а движение назад холостым. При движении ножовки вперед ее слегка прижимают вниз, обратное движение выполняют без нажима.
Ход ножовки должен быть полным, чтобы полотно изнашивалось равномерно по всей длине. Двигать ножовку нужно плавно, без рывков, ритмично. Скорость движения ножовки может быть от 30 до 60 двойных ходов в минуту. Чтобы уменьшить трение, полотно ножовки покрывают машинным маслом или другим густым смазочным материалом.
Правила обращения с ножовкой:
1). Заготовку надо надежно закреплять в тисках. 2). Работать ножовкой надо плавно, без рывков. 3). Заканчивая резание, необходимо ослабить нажим на ножовку и придержать снизу отрезаемую часть. 4). Нельзя сдувать стружку и сметать ее рукой. Надо пользоваться щеткой-сметкой.
C. Рубка в тисках и на плите
Рубку металла применяют для разделения заготовки на части, удаления лишнего металла, вырубания в деталях пазов, канавок и др. Рубка осуществляется с помощью зубила, крейцмейселя и молотка.
Зубило представляет собой стальной стержень, имеющий режущую кромку в форме клина (а). Угол заострения зубила
· при рубке стальных заготовок должен быть равен 60°, а при рубке цветных металлов 35...45°.
Крейцмейсель это узкое зубило, предназначенное для вырубания узких канавок, пазов и т. д. (б).
При рубке заготовок стоять нужно прямо, слегка развернув корпус тела относительно тисков, правое плечо должно находиться против бойка зубила. Зубило держат так, чтобы ударная часть выступала из кисти левой руки на 15 ... 30 мм. В зависимости от твердости и толщины обрабатываемой заготовки сила удара молотком по зубилу должна быть различной.
Кистевой удар применяют для снятия небольших неровностей и тонких стружек. При кистевом ударе молоток перемещается за счет движения кисти руки.
При локтевом ударе рука сгибается в локте и удар становится сильнее. Локтевым ударом срубают лишний металл и разделяют заготовки на части.
Плечевой удар используют для срубания толстых стружек, разрубания прутков и полос большой толщины.
Заготовки рубят в тисках и на плите.
Прирубке в тисках заготовку закрепляют таким образом, чтобы разметочная риска находилась ниже уровня губок на 1,5...2 мм. В этом случае после обработки на заготовке остается припуск на опиливание кромок. Режущую кромку зубила устанавливают на поверхность губок под углом 30...40° к плоскости резания. Угол наклона зубила к кромкам губок должен составлять 45...60°.
При рубке на плите зубило устанавливают вертикально на разметочную риску и наносят удары. После нанесения первого удара зубило устанавливают так, чтобы половина его режущей кромки находилась в уже прорубленной лунке, а половина на разметочной риске, и наносят второй удар. При таком перемещении зубила по разметочной риске облегчается его установка в правильное положение и обеспечивается получение непрерывного надреза.
Если толщина заготовки не больше 2 мм, то металл разрубают с одной стороны, а с другой стороны подкладывают пластину из мягкой стали, чтобы не затупить зубило о плиту. Если толщина заготовки более 2 мм, то разметочную риску наносят с двух сторон. Сначала прорубают лист с одной стороны, примерно на половину его толщины, а затем переворачивают его и разрубают окончательно.
На предприятиях рубку выполняют слесари с помощью пневматических и электрических молотков. Заготовки из листового металла вырубают штамповщики на прессах и специальных штампах. Для обработки заготовок из высокопрочных сталей применяют плазменную и лазерную резку.
Правила безопасности
1. Рубку выполнять только в защитных очках и при установленном защитном экране.
2. Надежно закреплять заготовку в тисках.
3. Работать исправным инструментом.
4. Нельзя стоять за спиной работающего товарища.
5. При окончании работы уменьшать силу удара.
D. Опиливание напильником
Опиливание слесарная операция, при которой с по верхности детали напильником срезают слой металла толщиной от 0,05 до 1 мм. Опиливают деталь обычно после рубки или резки для отделки поверхности детали и придания ей более точных размеров, а также для пригонки деталей при сборке. Напильники представ ляют собой стальные, зака ленные бруски различной формы с насеченными на рабочих поверхностях зубьями, которые срезают с обрабаты ваемой детали небольшие слои металла в виде стружки (опилок).
Насечка напильников бывает одинарной и двойной (перекрестной), ее наносят на специальных станках зу билом или получают фрезерованием и шлифованием.
Напильники со специальной насечкой в виде отдель ных (точечных) зубьев называются рашпилями. Их при меняют для опиливания вязких и мягких материалов (дерево, баббит и др.).
По форме поперечного сечения напильники бывают восьми типов: плоские (остроносые и тупоносые), круглые, овальные, полукруглые, квадратные, трехгранные, ромбические и ножовочные.
Для опиливания выбирают напильник определенной формы и длины. Выбор формы напильника определяет ся очертанием обрабатываемой поверхности детали. Кри волинейные вогнутые поверхности опиливают круглыми или овальными напильниками, а выпуклые плоскими.
Для продления срока службы напильников необходимо соблюдать определенные правила: 1). Новыми напильниками нельзя опиливать твердые материалы, поверхно сти с литейной коркой, а также не очищенные от окалины.
2). Хранить напильники нужно на деревянных подклад ках, ими нельзя ударять по металлическим предметам.
3). Следует предохранять напильники от попадания на них воды и масел.
4). Напильники, потерявшие режущую способность, восстанавливают пересечкой, химическим и пе скоструйным способами.
Е. Отделка изделий
Отделка это завершающая операция при изготовле нии изделий.
На предприятиях антикоррозионную отделку метал лических изделий выполняют лудильщики (покрытие оловом), гальваники (электролитическое покрытие хро мом, никелем и др.), металлизаторы (покрытие любым распыленным металлом). Рабочие этих специальностей должны хорошо знать свойства металлов и сплавов, устройство установок для отделки изделий
После проведения всех слесарных и иных работ поверхности готовых металлических изделий необходимо не только защищать от коррозии и прочих вредных воздействий, но и придать им красивый внешний вид, в чем и состоит цель отделки.
Все эти процессы классифицируются по трем основным видам:
механическая отделка шлифование и полирование;
нанесение декоративно-защитных покрытий чернение, эмалирование, окрашивание красками, лаками и эмалями;
химическая или электромеханическая обработка анодирование, химическое окрашивание и др.
Подготовка к отделке.
Какую бы операцию отделки ни предстояло выполнить, металлическое изделие должно быть очищено от всего инородного масла, ржавчины, окалины и т. д. Прежде всего надо удалить ржавчину. Толстые (толще 100 мкм) и рыхлые слои можно удалять с помощью металлической щетки, грубой наждачной бумаги, стальной мочалки. Тонкие слои ржавчины удобнее устранять химическими средствами.
Следующая операция по очистке поверхности ее обезжиривание, т. е. удаление жиров и масел, которые обычно смывают мылом, содой или раствором едкого натрия, а также смесью
Шлифование и полирование. Это чистовая обработка поверхностей изделий абразивными материалами и инструментами. При шлифовании поверхность получается ровной и гладкой, при полировании - зеркальной.
Кроме механического, применяется также химическое полирование. В этом случае изделие погружают в полировальный раствор.
Эмалирование процесс нанесения эмали на поверхность детали или изделия и закрепления ее обжигом. Эмалью покрывают посуду, ювелирные изделия украшения, фурнитуру и т. д.
Чернение это образование на поверхности детали или изделия легкоплавкого сплава черного цвета. Чаще других чернят бронзу, латунь, серебро и золото. В состав чернового сплава обязательно входят серебро, медь, свинец и сера.
Окрашивание металлических изделий. Стальные изделия можно покрывать любыми красками, лаками и эмалями. На изделия из цветных металлов (алюминия, цинка, меди) также нередко наносят защитные покрытия из краски. Стальные изделия можно окрасить и совсем иным способом нагреванием. При этом цветовая гамма весьма широка от светло-оранжевого до темно-синего. Металлические изделия красят и химическими способами.
Лужение. Назначение этого способа обработки изделий состоит в предохранении их поверхностей от окисления путем покрытия изделий слоем олова, на которое почти не действуют влага, кислоты, щелочи.