Курсовая работа "Обработка металла"

1.Техника безопасности

2.Контрольно-измерительные приборы

3.Разметка

4.Рубка.Резка.Правка и гибка

5.Опиливание

6.Сверление.Зенкерование.Развёртывание отверстий.

7.Нарезание резьбы

8.Клепка

9.Шабрение

10.Пайка.Лужение.Склеивание.

11.Распливание

12.Термическая обработка

13.Притирка и доводка

14.Сварка и наплавка

1.ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.

Техника безопасности- это система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов. Основное содержание мероприятий по технике безопасности и производственной санитарии заключается в профилактики травматизма, т. е. предупреждении несчастных случаев на производстве, и в частности в период прохождения учебной практики учащихся техникумов.

Каждый направленный на практику учащийся обязан получить своевременный и качественный инструктаж о технике безопасности, производственной санитарии и противопожарной охране. Инструктаж на рабочем месте проводится перед допуском к работе всех вновь прибывших на практику учащихся.

При первичном инструктаже учащиеся получают сведения: о технологическом процессе и возможных опасностях на данном участке, устройстве станка или другого оборудования с указанием опасных зон и защитных сооружений, порядка подготовки к работе (проверка исправности оборудования, пусковых приборов, заземляющих устройств, приспособлений, инструмента и т. п.), способах применения имеющихся в мастерских средств пожаротушения и сигнализации, местах их расположения, назначении и правилах пользования предохранительными и индивидуальными защитными средствами, требованиях к рабочей одежде, обуви, головным уборам и правильном их ношении во время работы, правильной организации и содержании рабочего места (рациональное и безопасное размещение и укладка материалов, готовых деталей, недопустимость загромождения и захламления рабочих мест, проходов и проездов), правилах безопасной работы с ручным пневматическим и электрифицированным инструментом, взрывоопасными и вредными для здоровья химикатами (кислотами, бензином, растворителями и т. п.), правилах поведения в мастерских, необходимости строгого соблюдения производственной дисциплины и правил внутреннего распорядка.

К санитарно-гигиеническим мероприятиям по охране труда относятся обеспечение здорового самочувствия работающих, предупреждение профессиональных заболеваний и отравлений, производственного травматизма, применение средств индивидуальной защиты и др.

Противопожарные мероприятия в учебных мастерских играют важную роль, т. к. нарушение влечёт за собой несчастные случаи и порчу имущества. Часто пожары возникают от небрежного обращения с огнём, курения, нарушение производственной и трудовой дисциплины, а также самовозгорания твёрдого минерального топлива, использованного обтирочного материала (концов, тряпок и др.), воспламенения смазывающих и горючих жидкостей, неисправности электропроводки и многих других причин. Загрязнённое и захламлённое рабочее место также способствует возникновению и распространению пожара, а разбитые стёкла в окнах – тяге воздуха и увеличению огня.

Научная организация труда (НОТ) предусматривает создание наиболее благоприятных условий работы. В комплекс элементов НОТ наряду с оргтехоснасткой входят такие элементы, как состояние полов, освещение, уровень шума, температура и влажность воздуха, окраска помещений и оборудования и др.

2.Контрольно-измерительные приборы.

3.РАЗМЕТКА.

3.1.Разметка Плоскостная.

Разметкой называется операция нанесения на обрабатываемую заготовку или на поверхность материала, предназначенного для получения заготовки (лист, пруток, полоса и т. п.), разметочных линий (рисок). Основное назначение разметки заключается в указании границ, до которых надо обрабатывать заготовку в механическом цехе или на слесарном участке.

Разметка разделяется на плоскостную и пространственную (объёмную).

Плоскостная разметка применяется для геометрических построений и очертания границ контура детали, нанесения межосевых расстояний отверстий на плоских поверхностях

листового материала или заготовок.

Инструмент и приспособления, применяемые при разметке, делятся на следующие основные группы:

1) Инструмент для нанесения и накернивания рисок – чертилки круглые, с отогнутым концом рейсмусы,пружинные циркули, разметочные штангенциркули, штангенрейсмасы, кернеры.

2) Инструмент для нахождения центров деталей – кернер-ценроискатель, угольник-центроискатель, транспортир-центроискатель, специальные приспособления разметки деталей с большими отверстиями.

3) Приспособления для установки, выверки и закрепления размечаемых заготовок – подкладки, домкраты, специальные поворотные приспособления, вертикальные стойки для измерительных линеек, дополнительные плоскости к разметочной плите, делительные приспособления и центровые бабки.

Разметочные плиты, на которых выполняют разметочные работы, отливают из серого чугуна. Они имеют коробчатую форму и снабжены внутри рёбрами жёсткости.

Подготовка заготовки к разметке. Перед разметкой очистить заготовку от пыли, грязи, окалины, следов коррозии стальной щеткой, шлифовальной шкуркой и т.п. измерить размеры заготовки и сравнить их по чертежу с окончательными размерами детали. Определить поверхности (базы) заготовки, от которых следует откладывать размеры при разметке (основание детали, отверстие, ось симметрии и т.п.). Подготовить поверхность заготовки к окрашиванию.

Окрашивание поверхностей производят различными составами. Поверхности чисто обработанных заготовок (напильником, шлифовальной шкуркой или иным способом) окрашивают раствором медного купороса. После высыхания раствора на поверхности заготовки остаётся тонкий слой меди, на которой хорошо наносятся разметочные риски. Для окрашивания можно применять быстросохнущие краски и лаки.

Приёмы плоскостной разметки. Разметочные линии наносят в следующем порядке: сначала проводят все горизонтальные риски, затем – все вертикальные, после этого – наклонные и последними наносят дуги, окружности, закругления и сопряжения. Прямые линии наносят чертилкой, которая должна быть наклонена в сторону от линейки и по направлению перемещения чертилки.

Кернение разметочных рисок. Убедившись в правильности выполнения разметки, все линии накернивают для того, чтобы они не стёрлись при обработке заготовки и чтобы при последующем сверлении имелось центровое более глубокое отверстие для предварительного направления сверла. Керны (конусные углубления) должны быть неглубокими и разделяться разметочной риской пополам. При работе кернер берут тремя пальцами левой руки, ставят остриём точно на разметочную риску так, чтобы остриё кернера было строго на середине риски, слегка наклоняя от себя, и прижимают к намеченной точке, затем быстро ставят его перпендикулярно размечаемой плоскости и наносят по головке кернера лёгкий удар разметочным молотком массой 100…200 г. в такой же последовательности делают керны по всем разметочным рискам.

3.2.РАЗМЕТКА ПРОСТРАНСТВЕННАЯ.

Пространственная разметка применяется для графических построений, осуществляемых на поверхности объёмных заготовок, расположенных в разных плоскостях под различными углами друг к другу.

Пространственную разметку производят на разметочной плите, установив и закрепив заготовку на ней таким образом, чтобы каждая плоскость или ось детали была параллельна или перпендикулярна общей плоскости разметочной плиты.

Выбор базы при разметке зависит от конструкционных особенностей и технологии изготовления детали. Базу выбирают, руководствуясь следующими правилами: у заготовок с уже обработанными плоскими поверхностями установочной базой является наибольшая обработанная поверхность; у заготовок с отверстиями или у заготовок цилиндрической формы

установочными базами являются оси отверстия или заготовки и плоская поверхность, параллельная оси; у заготовок, наружные и внутренние поверхности которых ещё не

обработаны, за базу принимают наружную поверхность; у заготовок, подвергающихся частичной обработке, за установочную базу принимают необрабатываемую поверхность.

Подготовка заготовки к разметке состоит из очистки поверхности металлической щёткой или другими способами, установки деревянных пробок в отверстия (проёмы, пазы) с обоих концов заготовки, окраски мест, на которые будут наноситься разметочные риски меловым раствором (на необработанных поверхностях) и раствором медного купороса (на обработанных поверхностях). Окраску заготовки производят около разметочной плиты.

Установка заготовки на плите производится следующим образом. При установке только первое положение заготовки на плите является независимым, а все остальные положения зависят от первого. Заготовку устанавливают в требуемом положении с помощью подкладок, клиньев, домкратиков или непосредственно на плоскость плиты, на угольники, разметочные ящики, призмы. Установка должна быть прочной, без качания.

Приёмы пространственной разметки в основном совпадают с приёмами проекционного технического черчения. При нанесении рисок заготовка остаётся неподвижной, а рейсмас или штангенрейсмас перемещается относительно её по разметочной плите. Риски проводят с одного раза. Разметочные линии наносят в следующем порядке: сначала проводят все горизонтальные риски со всех четырёх или двух противоположных сторон заготовки, затем вертикальные и в заключение все окружности, дуги, сопряжения, фасонные и наклонные линии. При разметке отверстий в пустотелых заготовках в них забивают деревянные бруски, а на них – пластины из белой жести, латуни или свинца для нахождения положения центрового отверстия, а затем для опоры ножки циркуля. Дальше разметку ведут обычным способом.

Кернение рисок при пространственной разметке производят так же, как и при плоскостной разметке.

4.Рубка.Резка.Правка и гибка.

Правкапредставляет собой первую операцию по подготовке заготовки или металла для неё к последующей технологической обработке. Она предназначается для устранения искажений формы (вмятин, выпучиваний, волнистости, коробления, искривления и т. п.) путём пластического деформирования.

Для правки применяют: молотки с круглым полированным бойком, так как молотки с квадратным бойком оставляют следы в виде забоин; молотки из мягких материалов (медные, свинцовые, деревянные); гладилки и поддержки (металлические или деревянные бруски) для правки тонкого листового и полосового металла; правильные бабки для закалённых деталей с цилиндрической, сферической и прочими фасонными поверхностями.

Кривизну заготовок проверяют на глаз или по зазору между плитой и уложенной на неё заготовкой. Изогнутые места отмечают мелом. Правку производят на правильной плите или наковальне. Простейшей является правка металла, изогнутого по плоскости.

Правка листового материала – более сложная операция. Она зависит от вида деформирования.

Гибкаодна из наиболее распространённых слесарных операций. Её применяют для придания заготовке изогнутой формы по заданному контуру. В процессе гибки металл подвергается одновременному действию растягивающих и сжимающих сил, поэтому при гибке необходимо учитывать механические свойства металла, его упругость, степень деформирования, толщину, форму и размеры сечения заготовки, углы и радиусы изгиба детали.

Рубка металла представляет собой операцию обработки металла резанием, при которой с помощью режущего инструмента – зубила, крейцмейселя или канавочника – с заготовки или детали удаляют излишний слой металла или заготовку разрубают на части, вырубают отверстие в листовом материале, прорубают смазочные канавки и т. п. Рубку производят в тех случаях, когда по условиям производства станочная обработка трудно выполнима или нерациональна и когда не требуется высокая точность обработки. Рубку мелких заготовок

производят в тисках, крупные заготовки рубят на плите или наковальне, а особо крупные на том месте, где они находятся.

Резка металла – операция разделения на части круглого, полосового, профильного проката, а также труб ручным и механическим способом. Ручную резку заготовок в зависимости от профиля и площади сечения производят различными инструментами: ножовками, ножницами (ручными, стуловыми, рычажными), труборезами и газопламенными горелками.

Ручная ножовка – наиболее распространённый инструмент для разрезки толстых листов, полосового и профильного металла, а также для прорезания пазов, шлицев, обрезки и вырезки заготовок по контуру и т. п. Она состоит из рамки (ножовочного станка), подвижной головки, винта с гайкой для натяжения ножовочного полотна и неподвижной головки с хвостовиком и рукояткой. Рамки ножовки бывают цельной и раздвижной конструкции.

5.ОПИЛИВАНИЕ

Опиливанием называют операцию, при выполнении которой с поверхности заготовки снимается слой металла (припуск) с помощью режущего инструмента – напильника. Напильниками обрабатывают плоскости, криволинейные поверхности, пазы, канавки, отверстия любой формы, поверхности, расположенные под любыми углами, и т. п. Опиливанием придаются заготовкам требуемые формы и размеры, производится пригонка деталей друг к другу и другие работы. В зависимости от требуемой шероховатости поверхности опиливание выполняют напильниками с различной насечкой. Опиливание подразделяется на предварительное (черновое) и окончательное (чистовое и отделочное).

Напильник представляет собой режущий инструмент в виде стального закалённого бруска определённого профиля и длиной 100…400мм с большим количеством насечек или нарезок, образующих мелкие и острые зубья (резцы), которыми напильник срезает небольшой слой металла в виде стружки.

Зубья напильника могут быть образованы насеканием, фрезерованием, протягиванием и другими методами.

Напильники с насечкой № 0 и 1 (драчёвые) имеют наиболее крупные зубья и служат для грубого опиливания, когда требуется удалить большой слой металла – до 1мм. Напильники с насечкой № 2 и 3 (личные) применяют для окончательного (чистового) опиливания, снимаемый слой не превышает 0,3мм. Напильники с насечкой № 4 и 5 (бархатные) служат для окончательной отделки поверхности, снимают слой металла не более 0,05мм.

По форме поперечного сечения напильники делятся на плоские, квадратные, трёхгранные, полукруглые, круглые, ромбические, ножовочные и др.

Надфили– небольшие напильники (длиной 80, 120 и 160 мм) различной формы поперечного сечения. В зависимости от количества насечек надфили делятся на пять типов № 1, 2, 3, 4, 5 с числом насечек 22…112 на 10 мм длины. Их применяют для опиливания и распиливания небольших поверхностей, недоступных для обработки слесарными напильниками, отверстий, углов, прорезей, пазов, радиусов, коротких участков фасонных профилей шаблонов (лекал) и где требуется низкая шероховатость поверхности.

6.Сверление. Зенкерование. Развёртывание отверстий.

При слесарной обработке заготовок часто используют различные способы обработки отверстий на сверлильных станках или с помощью ручных сверлильных машин-дрелей.

Сверлением называется процесс образования отверстия в сплошном материале режущим инструментом – сверлом. Сверление применяют для получения неответственных отверстий служащих для облегчения деталей, отверстий под крепёжные болты, заклёпки, шпильки и т.п., отверстий, предназначенных для дальнейшей обработки: рассверливания, зенкерования, развёртывания и нарезания резьбы.

Рассверливаниемназывается операция по увеличению диаметра ранее рассверленного отверстия сверлом большего диаметра. Обычно её выполняют, когда в сплошном металле нужно получить отверстие диаметром более 25 мм.

Ручная сверлильная машина (дрель) применяется для сверления отверстий диаметром до 10 мм и представляет собой зубчатый механизм, передающий вращательное движение рукоятки на шпиндель с закреплённым на нём сверлом. При сверлении ручную сверлильную машину (дрель) держат левой рукой за неподвижную рукоятку, правой рукой за рукоятку вращения, а грудью упираются в нагрудник. Рукоятку надо вращать плавно, без рывков. Сверло должно находиться перпендикулярно оси просверливаемого отверстия, без качания, иначе оно может сломаться. При выходе сверла из обрабатываемой заготовки в конце сверления ослабляют нажим и уменьшают частоту вращения рукоятки. При выводе сверла из отверстия продолжают его вращение.

Инструменты, применяемые на сверлильных станках, в зависимости от выполняемой технологической операции разделяются на свёрла, зенкеры, зенковки, развёртки и метчики, кроме того, в машиностроении применяют другие специальные и специализированные инструменты, такие как перовые, центровочные, комбинированные и др.

Спиральное сверло состоит из рабочей части и хвостовика. Свёрла малых диаметров (до 20 мм) изготовляют с цилиндрическим хвостовиком, который иногда снабжают поводком. Свёрла диаметром более 6 мм также изготовляют с коническим хвостовиком и лапкой. Переходный участок между рабочей частью и хвостовиком называется шейкой; он служит для маркирования на нём диаметра сверла, марки материала, из которого выполнена режущая часть сверла, и товарного знака завода-изготовителя.

Рабочая часть сверла состоит из режущей и направляющей части. Режущая часть сверла имеет два зуба с режущими кромками, расположенными под углом, две канавки для выхода стружки, две задние поверхности, поперечную режущую кромку (перемычку), наклонённую под углом. Зуб сверла имеет форму клина с соответствующими углами. Передний угол сверла в каждой точке режущей кромки является величиной переменной и по мере приближения е центру сверла уменьшается. Задний угол также изменяется (увеличивается) по направлению от периферии к центру сверла. Значения углов режущей части сверла выбирают в зависимости от вида обрабатываемого материала.

Для сверления стали, чугуна и цветных металлов применяют свёрла, изготовленные из инструментальных сталей, У10, 9ХС, Р6М5, Р9, Р18 и др. Для сверления закалённых сталей, твёрдого чугуна, пластмасс, стекла, мрамора и других твёрдых материалов применяют свёрла, оснащённые пластинами твёрдого сплава ВК6, ВК8, Т5К10 и др.

Зенкерованием называется процесс обработки предварительно просверленных, штампованных, литых отверстий в целях придания им более правильной геометрической формы (устранение отклонения от круглости и других дефектов), достижения более высокой точности (9…11-го квалитетов) и снижения шероховатости поверхности до R_a=1,25… 2,5 мкм. Эта обработка может быть либо окончательной, либо промежуточной (получистой) перед развёртыванием, дающим ещё более точные отверстия (6…9-го квалитетов) и

шероховатость поверхности до R_a=0,16…1,25 мкм. При обработке точных отверстий диаметром менее 12 мм вместо зенкерования применяют сразу развёртывание. Характер

работы зенкера подобен характеру работы сверла при рассверливании отверстия. По конструкции и оформлению режущих кромок зенкер несколько отличается от сверла и имеет три-четыре зуба, что обеспечивает правильное и более устойчивое положение зенкера относительно оси обрабатываемого отверстия.

По конструкции зенкеры бывают цельные и насадные. Для экономии быстрорежущей стали зенкеры также делают со вставными ножами или с припаянными пластинами твёрдого сплава.

Зенкованием называется процесс обработки специальным инструментом - зенковками цилиндрических или конических углублений и фасок под головки болтов, винтов, заклёпок. В отличие от зенкеров зенковки имеют режущие зубья на торце и направляющие цапфы, которыми зенковки вводятся в просверленное отверстие, что обеспечивает совпадение оси

отверстия и образованного зенковкой углубления под головку винта. Крепление зенкеров и зенковок на сверлильных станках ничем не отличается от крепления свёрл.

Развёртыванием называется процесс окончательной чистовой обработки отверстий, обеспечивающий высокую точность размеров и шероховатость поверхности в пределах R_a=1,25…0,16 мкм. Развёртывание отверстий выполняют как на сверлильных и других металлообрабатывающих станках, так и вручную при слесарной и слесарно-сборочной обработке. Ручные развёртки (с прямым и винтовым зубом, насадная, регулируемая) снабжены квадратным концом на хвостовике для вращения их с помощью воротка. Шаг зубьев развёрток (угловой шаг) неравномерный, что обеспечивает получение менее шероховатой и волнистой поверхности отверстия и уменьшает возможность образования не цилиндрического, а многогранного отверстия. Развёртки, применяемые на станках, называются машинными и отличаются от ручных более короткой рабочей частью, наличием конусного хвостовика.

7.Нарезание резьбы

Нарезание резьбы

• Рис. 1 Нарезание резьбы (схема)

• Рис. 2 Вихревое нарезание резьбы (схема)

Нарезание резьбы,технологические процессы получения резьбы снятием стружки на поверхностях различных деталей. Н. р. производят на специализированных резьбонарезных, гайконарезных, болтонарезных, резьбофрезерных, резьбошлифовальных, а также на токарных (в том числе автоматах и полуавтоматах) и револьверных станках.

Простейший способ Н. р. — при помощи метчиков и плашек — осуществляется вручную, на гайконарезных или болтонарезных станках. На токарных станках резьбу нарезают резцами за несколько проходов (рис. 1). Резьбу с шагом S £ 2,5 ммнарезают по профильной схеме с радиальной подачей, резьбу с шагом S ³ 2,5 ммнарезают вначале по генераторной схеме с боковой подачей (черновые проходы), затем по профильной схеме (чистовые). Н. р. резцом — процесс малопроизводительный, но позволяющий при небольших подачах получать резьбу с малой шероховатостью поверхности (класс чистоты Ñ8—Ñ9), с 4-й степенью точности. Производительность повышается при Н. р. резьбовыми гребёнками и резьбовыми фрезами, так как при этом Н. р. можно осуществить за один проход. Наиболее прогрессивный способ, названный скоростным, или вихревым, обеспечивает повышение производительности в 2—2,5 раза по сравнению с резьбофрезерованием и более чем в 10 раз по сравнению с Н. р. резцом. Н. р. при этом производят резцовыми головками методами схватывания и огибания (). Резцовая головка с одним или несколькими резцами, оснащенными пластинами из твёрдого сплава, расположена эксцентрично по отношению к обрабатываемой заготовке. Заготовка совершает от 30 до 300 об/мин в одном направлении, а резцовая головка — от 1000 до 3000 об/мин в противоположном направлении. Заготовке за один её оборот сообщается осевая подача на один шаг резьбы; каждый резец приходит в соприкосновение с заготовкой один раз за оборот головки. Скорость резания достигает 400 м/мин. Метод применим для Н. р. как на наружных, так и на внутренних поверхностях при диаметре более 50 мм и обеспечивает шероховатость поверхности 6-го класса (Ñ6) и 5—6-ю степень точности. Получение резьбы возможно пластической деформацией.

8.Клепка

Клёпкапроцесс соединения элементов конструкций заклёпками, в результате которого образуется неразъёмное Заклёпочное соединение

Заклёпочное соединение

неразъёмное соединение деталей посредством заклёпок, применяемое главным образом для скрепления листового и профильного проката. З. с. выполняют внахлёстку, встык с одной накладкой, встык с двумя накладками вытесняются более экономичными сварными и клеевыми соединениями. До появления сварки З. с. были основными в металлоконструкциях мостов, подъёмных кранов (силовые или прочные соединения), котлов (силовые плотные или прочноплотные соединения) и резервуаров малого давления (плотные соединения). З. с. применяют для деталей из несвариваемых, а также не допускающих нагрева материалов; тонкостенных деталей (из листового материала и т.п.) в самолётостроении, при изготовлении кузовов автобусов, троллейбусов и др.; в сильно нагруженных соединениях, работающих в условиях ударной и вибрационной нагрузок.

Заклёпочные соединения: а — внахлёстку двухрядным швом; б — встык с одной накладкой; в — встык с двумя накладками однорядными швами.

В заклёпочном соединении не возникает коррозии, гальванических пар и тому подобных процессов, поэтому прочность и надёжность соединения не изменяется длительное время. Наибольшее распространение имеет К., выполняемая заклёпками с потайными головками, которые позволяют получить гладкую поверхность изделия. К. заклёпками с выступающими головками применяется для соединения элементов изделий, к которым не предъявляется высоких требований по внешнему виду и гладкости поверхности. Клепка состоит из следующих операций (): образование отверстия под заклёпку (сверлением или пробивкой); образование гнезда под потайную головку заклёпки (зенкованием или штампованием); вставка заклёпки, состоящей из закладной головки 1 и стержня 2, в отверстие; образование замыкающей головки 3 обжимкой 4 и поддержкой 5.Замыкающая головка может быть образована прессованием (прессовая К.) или ударом (ударная К.). Прессовая К. производится на клепальных машинах (прессах и автоматах), а ударная — клепальными молотками. Клепка применяется при производстве различных металлических конструкций в судостроении, вагоностроении, самолётостроении и др. отраслях.

Основные операция клёпки: а — образование отверстия; б — образование гнезда под потайную головку; в — вставка заклёпки; г — образование замыкающей головки; 1 — закладная головка; 2 — стержень; 3 — замыкающая головка; 4 — обжимка; 5 — поддержка.

9.Шабрение

В тяжелом машиностроении значительное количество сопрягаемых поверхностей подвергается шабрению. Шабрение - исключительно трудоемкая операция, особенно если она выполняется вручную. Например, чтобы вышабрить поверхность чугунной станины, имеющей площадь 40000 см2, требуется затратить не менее 200 часов высококвалифицированного труда слесаря.

Сокращение затрат времени на этой операции происходит за счет применения более рациональных конструкций шаберов, а также механизированных шаберов, позволяющих не только повысить производительность труда, но и облегчить труд слесаря сборщика. Но несмотря на разнообразие конструкций механизированных шаберов все же многие из них имеют существенные недостатки, что в ряде случаев сдерживает их применение в производстве.

Трудоемкость шабрения в значительной степени зависит не только от конструкции применяемых шаберов, но и от метода шабрения. Например, слесарь-новатор =(г. Ленинград) применяет новый метод шабрения «на себя» вместо обычного метода шабрения «от себя». Применяемый им шабер устанавливается лезвием к поверхности, подлежащей обработке, под углом 75—80° вместо 15—20° при работе «от себя». Верхняя часть шабера (при обхвате его правой и левой рукой) ручкой упирается в плечо рабочего несколько выше ключицы. Поэтому во время шабрения участвуют не только руки рабочего, но и его плечо.

Преимущество метода шабрения «на себя» заключается в следующем:

а) применение удлиненного шабера (450 мм) и использование при шабрении трех точек приложения сил позволяет лезвию шабера врезаться в металл и выходить из зоны резания плавно, что обеспечивает высокую чистоту обрабатываемой поверхности;

б) возможно производить шабрение с очень малой глубиной резания 0,005 мм;

в) метод шабрения «на себя» позволяет производить шабрение цилиндрической поверхности подшипника плоским шабером.

Методом шабрения «на себя» следует пользоваться при чистовом шабрении. Грубое шабрение следует производить по методу «от себя», так как он допускает применение большей глубины резания при большей длине перемещения шабера. Шабрение стальных деталей рекомендуется производить с применением скипидара или мыльной эмульсии. При шабрении твердых деталей следует применять шаберы, оснащенные пластинками из твердых сплавов.

Значительную трудоемкость при выполнении шабровочных работ занимает неоднократное наложение контрольной плиты или сопрягаемой детали для нанесения отпечатков краски на пригоняемой детали. Обычно работа ускоряется, если шабрение ведется методом выпиливания лысок (маяков), состоящим в том, что на пригоняемой детали при наложении на нее сопрягаемой детали, в разных местах запиливаются мерные лыски по глубине. Лыски характеризуют глубину снимаемого слоя металла на пригоняемой детали. Шабрение поверхности в этом случае производится без промежуточных проверок с ориентировкой на лыски (маяки). При шабрении пользуются легкими контрольными линейками и плитами из силумина.

Развитием этого метода шабрения является метод шабрения с применением кернения глубины шабрения по мерным втулкам, используемого на заводе «Фриц Хеккерт» (ГДР). Для кернения применяется мерный керн (фиг. 240) длиной 60 мм и набор втулок из 10 шт. Каждая из последующих втулок отличается от предыдущей по длине на 0,01—0,02 мм. Последняя втулка отличается от первой на 0,1 мм.

Перед шабрением слесарь производит кернение пригоняемой детали, подбирая ту или иную втулку, т. е. ставит «маяки», определяющие величину припуска, подлежащего удалению с поверхности. Естественно, что при наличии клинового припуска кернение по глубине будет различным. Пользуясь кернами, производят удаление всего припуска без промежуточного контроля, что, безусловно, повышает производительность труда при шабрении.

На заводах тяжелого машиностроения нашли применение пневмоэлектрические шаберы с электромагнитной плитой. Они предназначены для шабрения плоскостей большой протяженности.

Возвратно-поступательное движение шабера—резца обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом при вращении пневматического двигателя.

Во время работы шабер — резец постепенно врезается в металл, а при обратном ходе приподнимается и возвращается в исходное положение. При включенном электромагните шабер притягивается и удерживается в этом положении, пока ведется обработка поля действия шабера. Поле действия шабера равно повороту шабера на угол 120—150° (вокруг электромагнита) и максимальному ходу шабера 40 мм. После обработки «поля» электромагнит выключается, и шабер передвигается на следующее «поле» в направлении шабрения поверхности детали.

Для обеспечения рациональных режимов шабрения шабер легко поддается регулировке. Толщина и длина срезаемой стружки может быть соответственно отрегулирована, давление резца на обрабатываемую поверхность также регулируется, число ходов шабера изменяется поворотом рукоятки пускового крана.

В целях повышения производительности труда слесаря при шабрении деталей рационально применение различных приспособлений. По выполняемым функциям приспособления могут быть разбиты на три основные группы.

1. Стойки для укладки и крепления к ним деталей, подлежащих шабрению.

2. Поворотные приспособления (кантователи), предназначенные для крепления деталей и поворота их во время шабрения на необходимый угол, обеспечивающий наибольшее удобство выполнения работы.

3. Макеты контрдеталей, по которым должно производиться шабрение.

Известно, что качество шабрения определяется по количеству точек (пятен) соприкосновения сопрягаемых поверхностей на площади квадрата 25X25 мм. Для объективности в контроле пришабренных поверхностей подшипников скольжения рекомендуется применять специальные шаблоны-сетки (фиг. 241). Шаблон состоит из листа 1 прозрачной пластмассы, окантованного железной рамкой 2, на котором нанесена сетка с квадратами 25 X 25 мм.

Шаблон позволяет определить количество пятен на пришабренной поверхности, а также соответствие их расположения техническим условиям на сборку машины.

Весьма прогрессивным направлением является замена шабрения другими, более производительными процессами: тонким строганием плоскостей широкими резцами при малой глубине резания; шлифованием; притиркой; растачиванием втулок с учетом их усадки при запрессовке; развертыванием втулок после запрессовки нормальными или специальными развертками и т. д.

10.Пайка.Лужение.Склеивание.

Пайка. Представляет собой процесс соединения деталей с использованием специального присадочного скрепляющего материала — припоя и вспомогательного защитного материала — флюса.

Применяются легкоплавкие и тугоплавкие припои.

Легкоплавкие припои (мягкие) изготовлены на основе сплава олова (О) со свинцом (С) и обозначаются буквами ПОС с цифрами, показывающими содержание олова в процентах. Их температура плавления меньше 500° С: Они служат для пайки стали, меди, цинка, свинца, олова, серого чугуна, алюминия, керамики, стекла и др. Соединения, выполненные легкоплавкими припоями, обладают герметичностью, но не особенно прочные. Для получения особых свойств в оловянно-свинцовые припои добавляют сурьму, висмут, кадмий и другие металлы. При слесарных работах чаще всего применяется припой ПОС-40.

Тугоплавкие припои (твердые) имеют температуру плавления более 500° С, предназначены для получения прочных соединений, стойких в температурных и коррозионных условиях. Ими ведется пайка стали, чугуна, меди, никеля и их сплавов. Они делятся на медно-цинко- вые (марки ПМЦ) и серебряные припои.

Флюсы предназначены для обеспечения смачивания поверхности металлов припоем, предохранения поверхности металлов и припоя от окисления при нагреве, растворения окисных пленок.

Имеются флюсы для мягких легкоплавких припоев (хлористый цинк, нашатырь, канифоль, пасты и др.), для твердых тугоплавких припоев (бура, борная кислота и др.), а также для пайки алюминиевых сплавов (смеси из фтористого натрия, хлористого лития, хлористого калия, хлористого цинка и др.), нержавеющей стали (смеси буры и борной кислоты), чугуна (смесь буры с хлористым цинком).

Процесс пайки металлов включает подготовку изделия, паяльника к пайке и саму пайку изделия.

Подготовка изделия состоит в очистке его поверхности от грязи, жиров, окислов, коррозии, окалины.

Такую очистку можно вести: – механическим путем с помощью наждачной бумаги, напильников, металлическими щетками, шлифовальными кругами, стальной или чугунной дробью; – путем химического обезжиривания с помощью разведенной водой венской извести, наносимой кистью на изделия; – путем химического‘травления при погружении изделия в растворы серной, соляной и других кислот; – с помощью ультразвука, действующего в ванне с растворителями.

Подготовка паяльника (рис. 3.6) включает заправку рабочей части под углом 30…40° с притуплением вершины, ее очистку от окалины и нанесение (облужение) на концевую часть припоя.

При пайке нельзя допускать недогрева и перегрева паяльника. В первом случае припой быстро остывает, образуя непрочное соединение, во втором (выше 500° С) образуется окалина и затруднено лужение рабочей части на паяльнике.

На плотно подогнанные детали жидкий флюс наносится кистью, а твердый (канифоль) — путем растирания при одновременном нагреве места пайки паяльником. Облуженным паяльником от прутка припоя забирают 2…3 капли расплавленного припоя и переносят к месту пайки, покрытому флюсом. После прогрева металла припой при перемещении паяльника растекается, заполняя зазоры шва. Остывший припой имеет блестящую поверхность. Выступы на припое снимают напильником.

При массовом производстве пайку деталей можно осуществлять погружением в ванну с расплавленным припоем.

Лужение. Сущность этой слесарной операции состоит в нанесении на деталь тонкого слоя олова или сплавов олова (со свинцом, цинком, висмутом и т. д.) с целью предохранения поверхностей от коррозии и окисления, придания им необходимых свойств, например, для декоративной обработки поверхности при изготовлении художественных изделий или подготовки поверхности подшипников перед заливкой баббитом, перед пайкой. Этот слой носит название полуда.

Рис. 3.6. Подготовка паяльника:
а — заправка рабочей части; 6 — очистка рабочей части хлористым цинком; в — нанесение припоя; 1 — хлористый цинк; 2 — припой

Перед лужением поверхности деталей обрабатывают до чистого металлического блеска либо нехимическим способом (напильниками, стальной или волосяной щеткой с мокрым песком, шлифованием) либо химическим способом с целью обезжиривания (в растворе каустической соды при кипении, венской известью, бензином и др.) и травления (в растворе соляной кислоты с подогревом). Процесс лужения осуществляется двумя способами (рис. 3.7): погружением в полуду (а), налитую в чистую посуду, с кусочками древесного угля (для защиты от окисления) и растиранием, путем предварительного нанесения паклей на поверхность детали хлористого цинка и последующего нанесения от прутка с подогревом припоя (в) и растирания его паклей (б). После лужения детали промывают водой и сушат.

Склеивание. В настоящее время склеиванию, т. е. неразъемному соединению деталей с помощью различных клеев, подвергают любые материалы, работающие в различных условиях.

В машиностроении используют клей марок БФ и ВС, а также карбинольные, бакелитовые, эпоксидные и термостойкие клеи.

Клей БФ-2 применяется при склеивании металлов, бакелита, текстолита, стекла и др. Им можно приклеить накладки муфт сцепления, осуществить заделки трещин и пробоин в корпусах редукторов. Клеи БФ-4 и БФ-6 предназначены для склеивания ткани, резины, фетра. Обладают небольшой прочностью.

Рис. 3.7. Лужение детали: а — способом погружения; в — нанесение припоя; б — растирание припоя паклей; 1 — кусочки древесного угля на полуде; 2 — припой

Клей ВС-10Т применим для приклеивания тормозных накладок, склеивания деталей, работающих при температуре до 300° С, во влажных условиях, при воздействии масел. Обладает прочностью и стойкостью.

Карбинольный клей используется для склеивания деталей из стали, чугуна, пластмасс и эбонита. Стоек против кислот, щелочей, спирта, воды, бензина и масел. Им склеивают аккумуляторные банки, детали карбюратора, заделывают трещины, отверстия. Нестоек к высокой температуре.

Бакелитовый лак применяется для приклейки прокладок в муфтах сцепления, склеивания пластмасс.

Эпоксидные клеи выпускают нескольких марок (ЭД-5Х ЭД-б, ЭД-40 и др.). Применяют для склеивания металлических и других деталей, используют при ремонте корпуса редукторов, заделки трещин, отколов, ликвидации износов в опорах.

Термостойкие клеи марок ВК-32-280, ИП-9, ВФК-9 предназначены для склеивания деталей из различных материалов, стойки к температуре, влажности.

Процессы склеивания деталей у различных клеев имеют много общего, но отличаются временем и температурой выдержки и некоторыми сопутствующими особенностями.

РАСПИЛИВАНИЕ, диспергирование жидкости в газовой фазе. Заключается в дроблении струи или пленки жидкости на большое число капель и распределение их в пространстве (объеме хим.-технол. аппарата). Устройства для распиливание, снабженные одним либо неск. сопловыми отверстиями, наз. распылителями или форсунками, а поток капель-рас-пылом. Способы распиливание чрезвычайно разнообразны.

Гидравлическое распиливание определяется давлением подачи жидкости (0,35-70 МПа). Достоинства: наиб. в сравнении с драспиливание способами экономичность по потреблению энергии (2-4 кВт на 1 т жидкости), простота и надежность оборудования; недостатки: неоднородность распыла, сложность регулирования расхода жидкости при заданном качестве дробления и диспергирования вязких жидкостей.

Гидравлич. форсунки подразделяют на след. осн. группы: струйные, ударно-струйные, центробежные, центробежно-струйные и с соударением струй. Струйные форсунки (рис. 1, а)-насадки с цилиндрическими или драспиливаниеформы отверстиями, из которых под действием перепада давления вытекают распадающиеся на капли струи. В ударно-струйных форсунках (рис. 1, б) распиливаниепроисходит за счет удара струи о расположенный напротив сопла отражат. элемент. Центробежные форсунки (рис. 1, в)имеют тангенциальные входные отверстия, шнековый либо иной завихритель или спиралевидный сопловый канал, что приводит подаваемую жидкость во вращат. движение вдоль его стенок в виде пленки, а центр заполняет т. наз. воздушный вихрь; при истечении из сопла пленка распадается на капли. Центробежно-струйные форсунки (рис. 1, г) отличаются от центробежных наличием двух потоков-центраспиливание осевой струи и периферийного вращающегося, смешиваемых в спец. камере; за пределами соплового канала результирующий поток разрушается на капли. Работа форсунок с соударением струй (рис. 1, д) основана на взаимном разбивании на капли неск. сталкивающихся струй, вытекающих из соответствующих насадок.

Рис. 1. Гидравлические форсунки: а-струйные; б-ударно-струйные;в центробежные; г - центробежно-струйные; д-с соударением струй.

Рис. 2. Механические распылители: а-с подачей жидкости на рабочий элемент; б -погружные; в- з- рабочие элементы (соотв. дисковые, чашечные, звездочный, сопловый, реактивный, конусный).

При механическом распиливание жидкость получает энергию вследствие трения о быстровращающийся рабочий элемент (дисковый, чашечный, звездочный, конусный, сопловый и реактивный), приобретая вместе с ним вращат. движение. Под действием центробежных сил жидкость срывается с распылителя (в виде пленок или струй) и дробится на капли. Достоинства: возможность диспергирования высоковязких и загрязненных жидкостей и суспензий, регулирования их расхода без изменения дисперсности; недостатки: значит. энергоемкость (15 кВт на 1 т жидкости), сложность изготовления и эксплуатации распылителей. Различают мех. распылители двух групп: с непосредств. подачей жидкости на рабочий элемент и погружные (рис. 2, а, б). К первой группе относятся распылители, имеющие дисковые, чашечные, звездочные, сопловые и реактивные элементы, ко второй-дисковые и конусные (рис. 2, в-з).

Рис. 3. Пневматические форсунки: а-внутраспиливаниеперемешивания с закруткой газа, б-внеш перемешивания с закруткой жидкости.

Рис. 4. Акустические форсунки: а-со стержневым звуковым излучателем Гартмана; б-с газоструйным излучателем без стержня.

Пневматическое распиливание обусловлено взаимод. жидкости с распиливающим газом, а также образовавшейся смеси с окружающей средой. Достоинства: малая зависимость качества диспергирования от расхода жидкости, надежность распылителей, возможность дробления высоковязких жидкостей; недостатки: высокая энергоемкость (50-60 кВт на 1 т жидкости), необходимость в распиливающем газе и оборудовании для его подачи. Форсунки этого типа (рис. 3) разделяются на группы: по перепаду давления, по месту контакта (внеш. или внутраспиливание перемешивание), по характеру движения потоков (прямоструйные или вихревые с закруткой газа либо жидкости) и т.д.

Акустическое распиливание во многом сходно с пневматическим: жидкость получает энергию при взаимод. с потоком газа. Однако при этом газу сообщаются звуковые колебания, что обеспечивает более тонкое и однородное дробление. Данный способ экономичнее, чем пневматический, но распылители (конструктивное соединение источника колебаний-генератора-излучателя и устройства для подачи жидкости) сложнее (рис. 4).

При электростатическом распиливание жидкости сообщают электростатич. заряд. Под его действием струя (пленка) распадается на капли таких размеров, при которых силы взаимного отталкивания уравновешиваются силами поверхностного натяжения. Этот способ применяют в некоторых распылит. сушилках. При ультразвуковом распиливание жидкость подается на колеблющийся с ультразвуковой частотой элемент пьезоэлектрич. или магнитострикц. генератора и срывается с него в виде мелких капель. Недостатки обоих способов: дорогостоящее и сложное для обслуживания оборудование и малая производительность форсунок (0,5-6,0 кг/ч).

Разработаны также иные, весьма перспективные способы распиливание: пульсационный (дробление жидкости усиливается дополнительно создаваемыми пульсациями; см. Пульсационные аппараты); с предварит. газонасыщением (для увеличения поверхностной энергии жидкости в нее вводят инертный газ); электрогидравлический (при помощи высоковольтного электрич. разряда); комбинированные (напраспиливание, пневмогидрав-лический).

12.Термическая обработка.

Термическая обработка металлов, процесс обработки изделий из металлов и сплавов путём теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении. Это воздействие может сочетаться также с химическим, деформационным, магнитным и др.

Историческая справка.Человек использует Т. о. металлов с древнейших времён. Ещё в эпоху Энеолита,применяя холодную ковку самородных золота и меди, первобытный человек столкнулся с явлением Наклёпа,которое затрудняло изготовление изделий с тонкими лезвиями и острыми наконечниками, и для восстановления пластичности кузнец должен был нагревать холоднокованую медь в очаге. Наиболее ранние свидетельства о применении смягчающего Отжига наклёпанного металла относятся к концу 5-го тысячелетия до н. э. Такой отжиг по времени появления был первой операцией Т. о. металлов. При изготовлении оружия и орудий труда из железа, полученного с использованием сыродутного процесса (См. Сыродутный процесс), кузнец нагревал железную заготовку для горячей ковки в древесноугольном горне. При этом железо науглероживалось, то есть происходила Цементация— одна из разновидностей химико-термической обработки (См. Химико-термическая обработка). Охлаждая кованое изделие из науглероженного железа в воде, кузнец обнаружил резкое повышение его твёрдости и улучшение др. свойств. Закалка в воде науглероженного железа применялась с конца 2 — начала 1-го тысячелетия до н. э. В «Одиссее» Гомера (8—7 вв. до н. э.) есть такие строки: «Как погружает кузнец раскалённый топор иль секиру в воду холодную, и зашипит с клокотаньем железо — крепче железо бывает, в огне и воде закаляясь». В 5 в. до н. э. этруски закаливали в воде зеркала из высокооловянной бронзы (скорее всего для улучшения блеска при полировке). Цементацию железа в древесном угле или органическом веществе, закалку и Отпуск стали широко применяли в средние века в производстве ножей, мечей, напильников и др. инструментов. Не зная сущности внутренних превращений в металле, средневековые мастера часто приписывали получение высоких свойств при Т. о. металлов проявлению сверхъестественных сил. До середины 19 в. знания человека о Т. о. металлов представляли собой совокупность рецептов, выработанных на основе многовекового опыта. Потребности развития техники, и в первую очередь развития сталепушечного производства. обусловили превращение Т. о. металлов из искусства в науку. В середине 19 в., когда армия стремилась заменить бронзовые и чугунные пушки более мощными стальными, чрезвычайно острой была проблема изготовления орудийных стволов высокой и гарантированной прочности. Несмотря на то что металлурги знали рецепты выплавки и литья стали, орудийные стволы очень часто разрывались без видимых причин. Д. К. Чернов на Обуховском сталелитейном заводе в Петербурге, изучая под микроскопом протравленные шлифы, приготовленные из дул орудий, и наблюдая под лупой строение изломов в месте разрыва, сделал вывод, что сталь тем прочнее, чем мельче её структура. В 1868 Чернов открыл внутренние структурные превращения в охлаждающейся стали, происходящие при определённых температурах. которые он назвал критическими точками а и b. Если сталь нагревать до температур ниже точки а, то её невозможно закалить, а для получения мелкозернистой структуры сталь следует нагревать до температур выше точки b.Открытие Черновым критических точек структурных превращений в стали позволило научно обоснованно выбирать режим Т. о. для получения необходимых свойств стальных изделий.

В 1906 А. Вильм (Германия) на изобретённом им Дуралюмине открыл старение после закалки (см. Старение металлов) — важнейший способ упрочения сплавов на разной основе (алюминиевых, медных, никелевых, железных и др.). В 30-е гг. 20 в. появилась Термомеханическая обработка стареющих медных сплавов, а в 50-е — термомеханическая обработка сталей, позволившая значительно повысить прочность изделий. К комбинированным видам Т. о. относится термомагнитная обработка, позволяющая в результате охлаждения изделий в магнитном поле улучшать их некоторые магнитные свойства (см. Магнитно-мягкие материалы, Магнитно-твёрдые материалы).

Итогом многочисленных исследований изменений структуры и свойств металлов и сплавов при тепловом воздействии явилась стройная теория Т. о. металлов.

Классификация видов Т. о. основывается на том, какого типа структурные изменения в металле происходят при тепловом воздействии. Т. о. металлов подразделяется на собственно термическую, заключающуюся только в тепловом воздействии на металл, химико-термическую, сочетающую тепловое и химическое воздействия, и термомеханическую, сочетающую тепловое воздействие и пластическую деформацию. Собственно термическая обработка включает следующие виды: отжиг 1-го рода, отжиг 2-го рода, закалку без полиморфного превращения и с полиморфным превращением, старение и отпуск.

Отжиг 1-го рода(гомогенизационный, рекристаллизационный и для уменьшения остаточных напряжений) частично или полностью устраняет отклонения от равновесного состояния структуры, возникшие при литье, обработке давлением, сварке и др. технологических процессах. Процессы, устраняющие отклонения от равновесного состояния, идут самопроизвольно, и нагрев при отжиге 1-го рода проводят лишь для их ускорения. Основные параметры такого отжига — температура нагрева и время выдержки. В зависимости от того, какие отклонения от равновесного состояния устраняются, различают разновидности отжига 1-го рода. Гомогенизационный отжиг (см. Гомогенизация) предназначен для устранения последствий дендритной ликвации (См. Ликвация),в результате которой после кристаллизации внутри кристаллитов твёрдого раствора химический состав оказывается неоднородным и, кроме того, может появляться неравновесная фаза, например химическое соединение, охрупчивающее сплав. При гомогенизационном отжиге Диффузия приводит к растворению неравновесных избыточных фаз, в результате чего сплав становится более гомогенным (однородным). После такого отжига повышаются пластичность и стойкость против коррозии. Рекристаллизационный отжиг устраняет отклонения в структуре от равновесного состояния, возникающие при пластической деформации. При обработке давлением, особенно холодной, металл наклёпывается — его прочность возрастает, а пластичность снижается из-за повышения плотности дислокаций (См. Дислокации) в кристаллитах. При нагреве наклёпанного металла выше некоторой температуры развивается первичная и затем собирательная Рекристаллизация,при которой плотность дислокаций резко снижается. В результате металл разупрочняется и становится пластичнее. Такой отжиг используют для улучшения обрабатываемости давлением и придания металлу необходимого сочетания твёрдости, прочности и пластичности. Как правило, при рекристаллизационном отжиге стремятся получить бестекстурный материал, в котором отсутствует Анизотропия свойств. В производстве листов из трансформаторной стали рекристаллизационный отжиг применяют для получения желательной текстуры металла (См. Текстура металла), возникающей при рекристаллизации. Отжиг, уменьшающий напряжения, применяют к изделиям, в которых при обработке давлением, литье, сварке, термообработке и др. технологических процессах возникли недопустимо большие остаточные напряжения, взаимно уравновешивающиеся внутри тела без участия внешних нагрузок. Остаточные напряжения могут вызвать искажение формы и размеров изделия во время его обработки, эксплуатации или хранения на складе. При нагревании изделия предел текучести снижается и, когда он становится меньше остаточных напряжений, происходит быстрая их разрядка путём пластического течения в разных слоях металла.

Отжиг 2-го рода применим только к тем металлам и сплавам, в которых при изменении температуры протекают фазовые превращения. При отжиге 2-го рода происходят качественные или только количественные изменения фазового состава (типа и объёмного содержания фаз) при нагреве и обратные изменения при охлаждении. Основные параметры такого отжига — температура нагрева, время выдержки при этой температуре и скорость охлаждения. температуру и время отжига выбирают так, чтобы обеспечить необходимые фазовые изменения, например полиморфное превращение (см. Полиморфизм) или растворение избыточной фазы. При этом обычно следят за тем, чтобы не выросло крупное зерно фазы, стабильной при температуре отжига. Скорость охлаждения должна быть достаточно мала, чтобы при понижении температуры успели пройти обратные фазовые превращения, в основе которых лежит диффузия. При отжиге 2-го рода изделия охлаждают вместе с печью или на воздухе. В последнем случае процесс называется нормализацией (См. Нормализация). Отжиг 2-го рода применяют чаще всего к стали для общего измельчения структуры, смягчения и улучшения обрабатываемости резанием.

Закалка без полиморфного превращения применима к любым сплавам, в которых при нагревании избыточная фаза полностью или частично растворяется в основной фазе. Важнейшие параметры процесса — температура нагрева, время выдержки и скорость охлаждения. Скорость охлаждения должна быть настолько большой, чтобы избыточная фаза не успела выделиться (процесс выделения фазы обеспечивается диффузионным перераспределением компонентов в твёрдом растворе). Это условие выполняется, если дуралюмин и медные сплавы закаливают в воде; магниевые же сплавы и некоторые аустенитные стали можно закаливать с охлаждением на воздухе. В результате закалки образуется пересыщенный твёрдый раствор. Закалка без полиморфного превращения может как упрочнять, так и разупрочнять сплав (в зависимости от фазового состава и особенностей структуры в исходном и закалённом состояниях). Алюминиевые сплавы с магнием (см. Магналии) закаливают для повышения прочности; у бериллиевой бронзы же после закалки прочность оказывается ниже, а пластичность выше, чем после отжига, и закалку этой бронзы можно использовать для повышения пластичности перед холодной деформацией. Основное назначение закалки без полиморфного превращения — подготовка сплава к старению (см. ниже).

Закалка с полиморфным превращением применима к любым металлам и сплавам, в которых при охлаждении перестраивается Кристаллическая решётка. Основные параметры процесса — температура нагрева, время выдержки и скорость охлаждения. Нагрев производят до температуры выше критической точки, чтобы образовалась высокотемпературная фаза. Охлаждение должно идти с такой скоростью, чтобы не происходило «нормального» диффузионного превращения и перестройка решётки протекала по механизму бездиффузионного мартенситного превращения (См. Мартенситное превращение). При закалке с полиморфным превращением образуется Мартенсит,и поэтому такую термообработку называют закалкой на мартенсит. Углеродистые стали закаливают на мартенсит в воде, а многие легированные, в которых диффузионные процессы протекают замедленно, можно закаливать на мартенсит с охлаждением в масле и даже на воздухе. Основная цель закалки на мартенсит — повышение твёрдости и прочности, а также подготовка к отпуску. Сильное упрочнение сталей при закалке на мартенсит обусловлено образованием пересыщенного углеродом раствора внедрения на базе α-железа, появлением большего числа двойниковых прослоек и повышением плотности дислокаций при мартенситном превращении, закреплением дислокаций атомами углерода и дисперсными частицами карбида, которые могут выделяться на дислокациях в местах сегрегации углерода. Углеродистые стали при закалке на мартенсит резко охрупчиваются. Основная причина этого — малая подвижность дислокаций в мартенсите. Безуглеродистые железные сплавы после закалки на мартенсит остаются пластичными.

Старение применимо к сплавам, которые были подвергнуты закалке без полиморфного превращения. Пересыщенный твёрдый раствор в таких сплавах термодинамически неустойчив и склонен к самопроизвольному распаду. Старение заключается в образовании путём диффузии внутри зерен твердого раствора участков, обогащенных растворённым элементом (зон Гинье — Престона) и (или) дисперсных частиц избыточных фаз, чаще всего химических соединений. Эти зоны и дисперсные частицы выделившихся фаз тормозят скольжение дислокаций, чем и обусловлено упрочнение при старении. Стареющие сплавы называют поэтому дисперсионно-твердеющими. Основные параметры старения — температура и время выдержки. С повышением температуры ускоряются диффузионные процессы распада пересыщенного твёрдого раствора, и сплав быстрее упрочняется. Начиная с определённой выдержки, при достаточно высокой температуре происходит перестаривание — снижение прочности сплава. Причиной перестаривания является коагуляция дисперсных выделений из раствора, которая заключается в растворении более мелких и росте более крупных частиц выделившейся фазы. В результате коагуляции расстояние между этими частицами возрастает и торможение дислокаций в зёрнах твёрдого раствора уменьшается. Одни сплавы, например дуралюмины, после закалки сильно упрочняются уже во время выдержки при комнатной температуре (естественное старение). Большинство сплавов после закалки нагревают, чтобы ускорить процессы распада пересыщенного твёрдого раствора (искусств. старение). Иногда проводят ступенчатое старение с выдержкой вначале при одной, а затем при другой температуре. Старение применяют главным образом для повышения прочности и твёрдости конструкционных материалов (алюминиевых, магниевых, медных, никелевых сплавов и некоторых легированных сталей), а также для повышения коэрцитивной силы магнитно-твёрдых материалов. Время выдержки для достижения заданных свойств в зависимости от состава сплава и температуры старения колеблется от десятков мин до нескольких сут.