Доброго часу доби, шановний читачу! Востаннє ми говорили про Методи та способи відновлення деталей суднових технічних засобів,сьогодні поговоримо про засоби зміцнення деталей.
Термічний (тепловий) — до цього способу обробки деталей відносять: відпал, нормалізацію, загартування та відпустку. Цей спосіб забезпечує загальне зміцнення деталей.
Відпал- Температура відпалу деталі становить 770-900 С. Деталь нагрівають у печі від 1 до 4 год., а потім охолоджують разом з піччю. Чим більше у сталі вуглецю, тим нижче має бути температура відпалу. При відпалу деталі крупнозерниста структура металу стає дрібнозернистою. Відпал проводять для зняття внутрішніх напруг, що утворюються зазвичай після виливки, поковки, штампування, прокатки, наплавлення та правки.
Нормалізація- Деталь нагрівають до температури відпалу і витримують при цій температурі протягом 1-2 год, а потім охолоджують на повітрі до температури навколишнього середовища. Нормалізацію застосовують для покращення структури металу з метою підвищення механічних властивостей.
Загартування- температура загартування становить 750-900 С. Загартування застосовують для сталі з вмістом вуглецю не нижче 0,5%, так як при меншому вмісті твердість при загартуванні збільшується незначно. Загартування надає металу високу твердість та міцність.
Відпустка- Загартовану деталь нагрівають до температури 150-600 С і витримують при цій температурі від 5-10 хвилин до 1-15 год., а потім охолоджують. Відпустка знижує гартувальні напруги та змінює структуру сталі, підвищує в'язкість.
До поверхневих методів зміцнення відносять загартування деталей струмами високої частоти (ТВЧ), загартування в електролітах та обробку холодом.
Загартування ТВЧ- Деталь нагрівають в індукторі, форма якого узгоджується з формою поверхні деталі, що піддається гартуванню. Індуктор при пропусканні через нього змінного струму високої частоти (2500-5000 Гц) створює змінне магнітне поле. Час нагріву поверхні деталі становить 2-10 с. При досягненні температури загартування 750-900 С струм вимикається, і вода подається для охолодження. Глибина загартованого шару шийки колінчастого валу становить 4-7 мм.
Загартування в електролітах (в розчинах солей)- здійснюється пропусканням постійного струму напругою 220 В через деталь (катод), занурену в електроліт (розчин Na2C03). Деталь нагрівають до температури 250-450°С.
Застосування такого гарту дає можливість збільшити зносостійкість деталей у 2-5 разів і більше.
Обробка холодом- Деталі охолоджують до температури -80 С і нижче з наступним нагріванням до температури навколишнього повітря. При такому охолодженні в металі відбуваються додаткові перетворення залишкового аустеніту на мартенсит, у зв'язку з чим підвищується твердість і зносостійкість деталей. Для зменшення внутрішньої напруги після обробки холодом деталі піддають відпустці. Деталі обробляють холодом відразу після загартування. Як хладон застосовують рідкий азот.
Термомеханічний - Цей спосіб поєднує дві операції: обробку деталей тиском з термічною обробкою.
Термохімічний - До цього способу відносять: цементацію (науглероживание); ціанування (насиченням вуглецем та азотом); азотування (насичення азотом); алітування (насичення алюмінієм); силікування (насичення кремнієм); борування (насичення бором); оксидування (вороніння) та ін.
Цементація- Штучне підвищення вмісту вуглецю в поверхневому шарі деталі з маловуглецевої сталі з вмістом вуглецю 0,1-0,3%. Під час цементації підвищується вміст вуглецю на поверхні металу глибиною 1-3 мм, середина ж деталі залишається маловуглецевою. Вуглероджену деталь до 0,7-1,1% піддають загартування.
Ціануванняспосіб полягає в насиченні поверхневого шару одночасно вуглецем і азотом при температурі 820-870 С. Це досягається витримкою деталі в гарячих розплавлених солях, що містять ціаністі сполуки. Глибина насичення становить близько 0,25 мм. Твердість ціанованого шару досягає 640-780 Нв (од. Брінелля).
Азотування- Насичення стали азотом при температурі 480-650 С.
Алітування- Насичення стали алюмінієм.
Силікування- Насичення стали кремнієм при температурі 1100-1200 ° С для підвищення її антикорозійних властивостей.
Борірування- Насичення стали бором для підвищення твердості та зносостійкості.
Оксидування (вороніння)- Насичення стали киснем термічним або хімічним шляхом для захисту деталей від корозії. Оксидування проводять у ваннах, наповнених сумішшю розчинів їдкого натру, натрієвої селітри та нітриту натрію при температурі 130-145°С протягом 1-2 год. На поверхні утворюється шар оксидів Fe304 чорного кольору товщиною 1-2,5 мкм.
Термодифузійне - при цьому способі зміцнення застосовують енерговиділяючі пасти, які намазують на деталь і підпалюю. При горінні пасти деталь розігрівається до температури 600-800 С, а легуючі елементи, що містяться в пасті, дифундують (проникають) у верхні шари деталі. Через 2-3 хвилини деталь, що обгоріла, занурюють у воду для охолодження. Як енерговиділяючі компоненти в пасті використовують суміші кисневмісних речовин з порошками алюмінію, магнію, кальцію та інших металів.
Механічне зміцнення - Це навмисне спотворення кристалічної решітки металу в результаті механічного впливу на нього.
Фізична сутність механічного зміцнення полягає в тому, що під тиском твердого металевого інструменту виступають мікронерівності оброблюваної поверхні пластично деформуються, шорсткість поверхні зменшується, поверхневий шар металу зміцнюється. До механічних способів зміцнення відносять:
Обкатування кулькою або роликом;
Протяжку;
Дробеструминну обробку;
Алмазне зміцнення.
Обкатування кулькою або роликомциліндричних поверхонь виробляють на токарних верстатах, а плоских поверхонь на стругальних. Ролики та кульки виготовляють із інструментальних сталей.
Обкатка кулькою чи роликом поверхні деталі підвищує її твердість на 40-50%, а втомну міцність на 80-100%.
Протяжку (дорнування)застосовують для зміцнення та підвищення точності та чистоти обробки внутрішніх поверхонь деталей. Суть процесу полягає у протягуванні спеціальної оправки (дорна) або кульки через отвір у деталі.
Дробеструминна обробка- Застосовується для зміцнення деталей за допомогою дробу. Застосування сталевого дробу дає найкращі результатиніж чавунної. При дробоструминному наклеп одержують зміцнений шар глибиною до 1,5 мм. Твердість підвищується на 20-60%, а втомна міцність - на 40-90%.
Алмазне зміцнення- Інструментом служить кристал алмазу, що має сферичну робочу частину. Деталь обробляється алмазом в оправці, притиснутим пружиною тарованої до поверхні деталі, яка і зміцнюється.
Електроіскровий спосіб— ґрунтується на ударному впливі спрямованого іскрового електричного розряду. Між електродом з твердого сплаву (наприклад, стелліту) і поверхнею, що зміцнюється, під дією пульсуючого електричного струму виникає іскровий розряд, в результаті чого метал з електрода (анод) переноситься на деталь (катод) і оброблювана поверхня деталі зміцнюється.
Електромеханічний спосіб -Застосовують для поверхневого зміцнення на глибину до 0,2-0,3 мм. При цьому зносостійкість підвищується до 11 разів, міцність втоми в 2-6 разів. Суть полягає у наступному. У зону контакту деталі та інструменту підводять струм силою 350-1300 А, напругою 2-6 Ст. Інструмент від верстата ізолюють. У зв'язку з тим, що площа контакту інструменту та деталі невелика, виникає великий опір, що призводить до збільшення теплової енергії, яка миттєво нагріває зону контакту до високої температури (температури загартування). Поверхневий шар швидко охолоджується рахунок відведення тепла всередину деталі. У результаті виходить ефект поверхневого гарту на глибину 0,2-0,3 мм з одночасним поверхневим наклепом, що значно підвищує зносостійкість і втомну міцність деталі.
Лазерне зміцнення - Для лазерного зміцнення деталей використовують лазери (оптичні квантові генератори) з потужністю випромінювання електромагнітних хвиль на виході 08-5 кВт. При фокусуванні такого випромінювання на оброблюваній поверхні концентрується високий рівень енергії.
Лазерний промінь при впливі на оброблювану поверхню деталі частково відбивається, а решта потік випромінювання проникає на глибину 10 6-10 7 м. Висока щільність потужності лазерного випромінювання дозволяє практично миттєво досягати на оброблюваній поверхні високих температур, а це призводить до локального загартування тонкого приповерхневого шару що забезпечує високу твердість оброблених ділянок.
Завдання зміцнення поверхневого шару металевого виробу є досить актуальним у багатьох випадках, адже більшість деталей машин і різних механізмів працює під впливом значних механічних навантажень. Вирішити таке завдання дозволяє як наклеп, так і нагартовка, які, незважаючи на свою схожість, все ж таки мають певні відмінності.
Сутність наклепу та нагартовки
Наклеп металу є одним із способів зміцнення металевого виробу. Відбувається це завдяки пластичній деформації, яку такий виріб піддають при температурі, що знаходиться нижче за температуру рекристалізації. Деформування в процесі наклепу призводить до зміни як внутрішньої структури, так і фазового складу металу. В результаті таких змін у кристалічній решітці виникають дефекти, які виходять на поверхню виробу, що деформується. Звичайно, ці процеси призводять і до змін механічних характеристик металу. Зокрема, з ним відбувається таке:
- підвищується твердість та міцність;
- знижуються пластичність та ударна в'язкість, а також опірність до деформацій, що мають протилежний знак;
- погіршується стійкість до корозії.
Явище наклепу, якщо воно відноситься до феромагнітних матеріалів (наприклад, заліза), призводить до того, що у металу збільшується значення такого параметра, як коерцитивна сила, а його магнітна проникність знижується. Якщо наклепана область була сформована в результаті незначної деформації, залишкова індукція, якою характеризується матеріал, знижується, а якщо ступінь деформації збільшити, то значення такого параметра різко зростає. З позитивних наслідків наклепу слід зазначити і те, що з його допомогою можна значно покращити експлуатаційні характеристики пластичних металів, що створюють значне тертя в процесі використання.
Наклепан шар на поверхні металевого виробу може бути сформований як спеціально, тоді такий процес є корисним, так і ненавмисно, в такому випадку його вважають шкідливим. Найчастіше ненавмисне поверхневе зміцнення металевого виробу відбувається в процесі обробки різанням, коли на метал, що обробляється, виявляється значний тиск з боку ріжучого інструменту.
Збільшення міцності призводить до того, що поверхня металу стає більш крихкою, що є дуже небажаним наслідком обробки.
Якщо формування наклепу може статися в результаті як усвідомлених, так і неусвідомлених дій, то нагартовка завжди виконується спеціально і є, по суті, повноцінною технологічною операцією, мета якої полягає у поверхневому зміцненні металу.
Типи наклепу
Розрізняють два основних типи наклепу, які відрізняються процесами, що протікають при його формуванні в матеріалі. Якщо нові фази в металі, що характеризуються іншим питомим обсягом, сформувалися в результаті перебігу фазових змін, то таке явище зветься фазового наклепу. Якщо ж зміни, що відбулися в кристалічних ґратах металу, відбулися через вплив зовнішніх сил, вони називаються деформаційною наклепом.
Деформаційна наклеп, у свою чергу, може бути відцентрово-кульковою або дробометною. Для виконання наклепу першого типу на поверхню, що обробляється, впливають кульками, що спочатку розташовуються у внутрішніх гніздах спеціального обода. При обертанні обода (що виконується на максимальному наближенні до поверхні, що обробляється) кульки під впливом відцентрової сили відкидаються до його периферії і надають ударний вплив на деталь. Формування наклепу в дробоструминних установках відбувається за рахунок впливу на оброблювану поверхню потоку дробинок, що переміщаються внутрішньою камерою такого обладнання зі швидкістю до 70 м/с. Як такі дробинки, діаметр яких може становити 0,4-2 мм, для наклепу можуть бути використані чавунні, сталеві або керамічні кульки.
Для того щоб розуміти, чому нагартовка або формування наклепу призводять до зміцнення металу, слід розібратися в процесах, які протікають у матеріалі при виконанні таких процедур. При холодній пластичній деформації, що відбувається під впливом навантаження, величина якої перевищує межу плинності металу, у його внутрішній структурі виникають напруги. В результаті метал буде деформований і залишиться у такому стані навіть після зняття навантаження. Межа плинності стане вищою, і її значення буде відповідати величині напруг, що сформувалися в матеріалі. Щоб деформувати такий метал повторно, необхідно буде докласти значно більшого зусилля. Таким чином, метал стане міцнішим або, як кажуть фахівці, перейде в нагартований стан.
При холодній деформації металу, що протікає внаслідок впливу відповідного тиску (у процесі, наприклад, наклепу), дислокації, що складають внутрішню структуру матеріалу, починають переміщатися. Навіть одна пара дефектних ліній, що рухаються, сформувалися в кристалічній решітці, здатна привести до утворення все нових і нових подібних локацій, що в результаті і підвищує межу плинності матеріалу.
Внутрішня структура металу при його деформуванні в процесі виконання наклепу або нагартовки зазнає серйозних змін. Зокрема, спотворюється конфігурація кристалічних ґрат, а просторове становище кристалів, які орієнтовані безладно, упорядковується. Таке впорядкування призводить до того, що осі кристалів, в яких вони мають максимальну міцність, розташовуються вздовж напрямку деформування. Чим активніше виконуватиметься деформування, тим більше кристалів приймуть подібне просторове положення. Існує помилкова думка, що зерна, що становлять внутрішню структуру металу, при його деформації подрібнюються. Насправді вони лише деформуються, а площа поверхні залишається незмінною.
З усього вищесказаного можна дійти невтішного висновку у тому, що у процесі виконання нагартовки чи наклепу змінюється кристалічна структура сталі чи іншого металу, у результаті матеріал стає твердішим і міцним, але водночас і тендітнішим. Нагартована сталь, таким чином, являє собою матеріал, який спеціально був підданий пластичній деформації для поліпшення характеристик міцності.
Нагартування та обладнання для неї
Виконання нагартовки виробів із сталі особливо актуально в тих випадках, коли є необхідність підвищити їх стійкість до поверхневого розтріскування, а також запобігти перебігу в ньому втомних процесів. Галузами промисловості, в яких нагартовані вироби зарекомендували себе особливо добре, є авіа- та автомобілебудування, нафтовидобуток, нафтопереробка та будівництво.
Такі методи зміцнення металів, як контрольована наклеп або нагартовка, можуть бути реалізовані за допомогою різного обладнання, від якості та функціональності якого залежить результат операцій, що виконуються. Обладнання для нагартовування виробів із сталі або інших сплавів, яке сьогодні представлено великою різноманітністю моделей, може бути загального призначення або спеціального – для того, щоб виконувати обробку деталей певного типу(Болтів, пружин та ін).
У промислових масштабах нагартовка виконується на автоматизованих пристроях, всі режими роботи яких встановлюються та контролюються за рахунок використання електронних систем. Зокрема, на таких верстатах автоматично регулюється як кількість, так і швидкість подачі дробу, що використовується для обробки.
Виконання наклепу, при якому процес його формування контролюється, використовується в тих випадках, коли виріб із сталі немає можливості зміцнити за допомогою термічної обробки. Крім нагартовки та наклепу підвищити міцність поверхневого шару металевого виробу можуть й інші методи холодної пластичної деформації. Сюди, зокрема, відносяться волочіння, накатка, холодна прокатка, дробоструминна обробка та ін.
Крім сталі, вміст вуглецю в якій не повинен перевищувати 0,25%, такий спосіб зміцнення необхідний виробам із міді, а також деяким алюмінієвим сплавам. Нагартовці також часто піддається нержавіюча стрічка. Стрічку нагартовану застосовують у тих випадках, коли звичайна нержавіюча стрічка не здатна справлятися з сприйманими навантаженнями.
Клевета, яка сформувалася на поверхні металевого виробу в процесі виконання його обробки різними методами, можна зняти, для чого використовується спеціальна термічна обробка. При виконанні такої процедури металевий виріб нагрівають, що призводить до того, що атоми внутрішньої структури починають рухатися активніше. У результаті вона перетворюється на більш стійкий стан.
Виконуючи такий процес, як рекристалізаційний відпал, слід враховувати ступінь нагрівання металевої деталі. Якщо ступінь нагріву незначна, то в структурі металу знімаються мікронапруги другого роду, а його кристалічні грати частково спотворюються. Якщо інтенсивність нагріву збільшити, почнуть формуватися нові зерна, осі яких зорієнтовані в одному просторовому положенні. В результаті інтенсивного нагрівання повністю зникають деформовані зерна та формуються ті, осі яких орієнтовані в одному напрямку.
Існує також така технологічна операція, як редагування наклепом, за допомогою якої металевий вал або лист наводяться у вихідний стан. Щоб виконати таку операцію, націлену на усунення невідповідностей геометричних параметрів їх необхідним значенням, немає необхідності використовувати спеціальний верстат – її виконують за допомогою звичайного молотка та рівної плити, на яку укладається виріб, що обробляється. Наносячи таким молотком удари по виробу, форму якого потрібно виправити, домагаються формування з його поверхні наклепаного шару, що у результаті призведе до досягнення необхідного результату.
Матеріалознавство: конспект лекцій Алексєєв Віктор Сергійович
3. Способи зміцнення металів та сплавів
Поверхневе зміцнення металів та сплавів широко застосовується у багатьох галузях промисловості, зокрема у сучасному машинобудуванні. Воно дозволяє отримати високу твердість і зносостійкість поверхневого шару при збереженні в'язкої серцевини, сприяє підвищенню довговічності і втомної міцності. Деякі методи поверхневого зміцнення відрізняються високою продуктивністю. У ряді випадків вони з великою ефективністю використовують замість звичайних методів термічної обробки. Існує безліч деталей, до властивостей поверхневого шару металу яких пред'являються інші вимоги, ніж до властивостей внутрішніх шарів. Наприклад, зубці шестерень у процесі роботи відчувають сильне тертя, тому вони повинні мати велику твердість, проте мати невелику твердість і хорошу в'язкість, щоб зуби не руйнувалися від поштовхів і ударів. Отже, зуби шестерень повинні бути твердими на поверхні та в'язкими в серцевині.
Найбільш поширеним способом зміцнення поверхневого шару металів та сплавів є поверхневе загартування,при якій високу твердість набуває лише частина поверхневого шару деталей. Решта не гартується і зберігає структуру і властивості, які були до гарту. В даний час найбільшого поширення набула поверхнева загартування з індукційним нагріванням струмами високої частоти. Цей високопродуктивний прогресивний метод термічної обробки забезпечує підвищення механічних властивостей сталі, у тому числі межі плинності, втоми та твердості, виключає можливість обезуглерожування, зменшує небезпеку окислення поверхні виробів та їх деформацію.
Деталі складної форми стрічкові пилки, ріжучий інструмент (фрези, свердла), важелі, осі піддають імпульсному поверхневому гарту. Для цього частину, що гартується, деталі нагрівають до температури, що перевищує температуру звичайного нагрівання даного матеріалупід загартування, і потім охолоджують з великою швидкістю за рахунок відведення тепла в решту маси деталі без застосування середовищ, що охолоджують. В результаті імпульсного загартування отримують загартований «білий» шар, стійкий при відпустці до температури 450 °C, що має дрібнозернисту структуру, високу твердість і зносостійкість.
Цей текст є ознайомлювальним фрагментом.З книги Роботи з металу автора Коршевер Наталія ГаврилівнаВластивості металів і сплавів У цьому розділі буде розказано про метали, сплави та їх властивості, що корисно не тільки для майстрів слюсарної справи, але для всіх, хто займається карбуванням, куванням, художнім литтям (цьому присвячені наступні розділи).
З книги Матеріалознавство: конспект лекцій автора Алексєєв Віктор Сергійович2. Кристалізація та структура металів та сплавів Порядок розташування атомів – тип кристалічної решітки – природна властивість металу, форма кристалів та їх розміри залежать від процесу переходу металу з рідкого стану у твердий. Процес утворення кристалів
З книги Авіація у локальних війнах автора Бабич В. К.ЛЕКЦІЯ № 8. Способи обробки металів 1. Вплив легуючих компонентів на перетворення, структуру, властивості сталей.
З книги Метал Століття автора Миколаїв Григорій Ілліч3. Способи атак З досвіду бойового застосування винищувачів-бомбардувальників у локальних війнах зарубіжні фахівці виділили кілька способів атак. Розглянемо їх докладніше. Атака з пікірування (з напрямку, зворотного напрямку заходу на ціль), або метод
З книги Нове у світовій кінотехніці автора Комар Віктор ГригоровичБІЧ МЕТАЛІВ У світі немає нічого вічного – цю нехитру істину всі знають давно. Те, що здається навіки непорушним - гори, гранітні брили, цілі материки, - згодом руйнуються, розсипаються в пилюку, йдуть під воду, провалюються в глибини. Зникають цілі культури, народи
З книги Зварювання автора Банніков Євген АнатолійовичСпособи відеозапису Запис електронним променем. На відміну від кінозйомки, що широко застосовується в даний час, з екрана кінескопа новий спосіб відеозапису передбачає безпосередню реєстрацію телевізійних сигналів електронним променем на кіноплівці, як показано
З книги Матеріалознавство. Шпаргалка автора Буслаєва Олена Михайлівна З книги автора З книги автора З книги автора З книги автора З книги автора З книги автора З книги автора17. Теплоємність та теплопровідність металів та сплавів Теплоємність – це здатність речовини поглинати теплоту при нагріванні. Її характеристикою є питома теплоємність - кількість енергії, що поглинається одиницею маси при нагріванні на один градус. Від величини
З книги автора18. Дилатометрія. Магнітні властивості металів та сплавів. Методи визначення дилатометрії - розділ фізики; основне завдання: вивчення впливу зовнішніх умов (температури, тиску, електричного, магнітного полів, іонізуючих випромінювань) на розміри тел. Головний предмет
З книги автора43. Маркування, структура, властивості та галузі застосування кольорових металів та їх сплавів До кольорових металів відносяться мідь, алюміній, магній, титан, свинець, цинк та олово, які мають цінні властивості та застосовуються у промисловості, незважаючи на відносно високу
УДК 621.924.093
Аналіз методів зміцнення деталей машин
та ріжучих інструментів
Збільшення терміну експлуатації та зносостійкості деталей машин та інструменту шляхом зміцнення є важливим завданням, вирішення якого сприяє значному збільшенню їх довговічності та забезпечує економію дорогих та дефіцитних матеріалів, енергії, трудових ресурсів. У машинобудуванні широко застосовують різноманітні методи зміцнення, вибір яких залежить від властивостей різального та оброблюваного матеріалу, умов експлуатації та економічної ефективності використання методу зміцнення.
композиційні зміцнювальні покриття, лазерне зміцнення та легування, електроіскрове легування, епіломування, магнітно-імпульсна обробка
ВСТУП
Один з найбільш перспективних напрямів підвищення надійності і довговічності деталей машин і інструменту, що зношуються, - зміцнення або модифікування робочих поверхонь за рахунок створення поверхневих шарів з більш високими механічними і триботехнічними показниками.
Аналіз наукових джерел показав, що зміцнення поверхні може здійснюватися за допомогою покриттів, термічною обробкою або використанням різних видівенергії. При цьому досвід лабораторних досліджень і практики експлуатації показує, що важко вибрати універсальний спосіб обробки, оскільки кожен з них розкриває свої потенційні можливості в певному випадку, часто у вузькому діапазоні параметрів експлуатації.
МЕТОДИ ПОВЕРХНЕВОГО Зміцнення зношуються
деталей ДЛЯ “Важких” режимів тертя
Вузли виробів, які у “важких” режимах тертя, широко використовують методи поверхневого зміцнення. На зносостійкість пари тертя впливає комплекс фізико-механічних характеристик: міцнісні, пластичні та твердість. На зносостійкість особливий вплив має поверхневий шар, оскільки він сприймає навантаження і здійснює контакт із зовнішнім середовищем.
З іншого боку, поверхневі шари мають і більше дефектів (пори, мікротріщини, включення неординарної кристалічної будови та ін.) ніж весь об'єм деталі.
В процесі зношування контактуючі поверхні повинні успішно чинити опір пластичним деформаціям, зрізу – сколу мікрооб'ємів матеріалу, впровадженню твердих частинок (абразивні частинки із зовнішнього середовища, частинки, що відокремилися, або нарости при адгезії), а також впливу агресивних середовищ і температур.
Основний вплив сприймається тонким поверхневим шаром, а решта перерізу матеріалу сприймає лише незначну частку, внаслідок інерційності матеріалів. Тому необхідно диференціювати фізико-механічні властивості поверхневих шарів та решти перерізу, що досягається різними методами поверхневого зміцнення.
Розглянемо найбільш застосовувані методи, причому за критерій оцінки зміцнюваних шарів приймаємо твердість – єдину характеристику матеріалу, одержувану методами неруйнівного контролю (таблиця).
Таблиця. Застосовність методів поверхневого зміцнення деталей в залежності від твердості зміцнених поверхонь
Tablе. За допомогою surface strengthening methods depending hardness of strengthened surface
Методи зміцнення | Твердість, МПа |
|
Поверхневе пластичне деформування (ППД) | ||
Термічна обробка (ТО) | ||
Хіміко-термічна обробка (ХТО) | ||
Борірування | ||
Фрикційно-дифузійне зміцнення | 11000 …. 13000 |
|
Електроіскрове зміцнення (ЕЛ) | ||
Покриття, що наплавляються | ||
Напилювані покриття | ||
Лазерне зміцнення (ЛУ) | ||
Детонаційне покриття | 10000 …. 14500 |
|
Композиційні покриття |
З таблиці видно, що твердість покриттів шарів, що зміцнюються, вище більш ніж у два рази. Однак тільки за твердістю поверхні не можна повністю судити про переваги методу. Необхідно враховувати позитивні та негативні складові інших методів, порівнюючи механічні властивості, необхідні для застосування.
ППД – підвищує твердість, знижує пластичність, має низьку абразивну зносостійкість.
ТО – “робочим” порогом режиму зношування є температура у зоні тертя, що становить З.
ХТО – збільшує зносостійкість, що визначається температуростійкістю хімічних сполук. Так, азотування витримує температуру до 600-650, а борування до 9000С і від.
Наплавлені та напилені покриття відрізняються високою зносостійкістю, яка залежить від хімічного складупокриття, що наноситься, але вимагає ускладненої технології, включаючи підготовчі операції та операції для зняття внутрішніх напруг. Для напилення потрібно вводити операцію зі збільшення міцності зчеплення покриття з основою (термодеформоване розшаровування).
Лазерне зміцнення дозволяє отримувати тонкі шари, відмінні від структури, внаслідок високих швидкостей нагріву шарів. Недоліком цього способу зміцнення є низький температурний поріг, який становить температуру близько 2000 С.
Детонаційна обробка дозволяє отримати більш якісне порівняно з напиленим покриттям, що не вимагає деформаційного розсмоктування. До недоліків методу можна віднести складність реалізації технологічного процесу та складність установки деталі в технологічному обладнанні.
Композиційні покриття нині отримали найбільше застосування. Основні переваги: можливість одержання досить товстих шарів (до 4 мм); використання зносостійких композицій порошків із твердого сплаву, реліту, боридів та спеціальних сплавів; створення покриттів з твердим мастилом, де як наповнювачі використовуються графіт, дисульфід молібдену, сульфіди, селеніди та ін.
Незважаючи на суттєві переваги, методи не отримали широкого застосування через низку істотних недоліків: складність технології нанесення покриття, включаючи операції спеціальної підготовки для герметизації зони зміцнення; застосування високих температур (до 12 000); спостерігаються температурні деформації та напруги, тому що вся система зміцнення піддається нагріванню; застосування дорогих матеріалів як матриці (срібло, нікель, кобальт, мідь), так і як наповнювачів (бориди, карбіди, твердий сплав); необхідність включення операцій зі зняття внутрішніх напруг.
Аналізуючи методи поверхневого зміцнення, слід зазначити, що збільшуючи твердість знижуємо пластичність, яка призводить до зменшення небезпеки схоплювання сполучених поверхонь, з одного боку. З іншого боку, зниження пластичності підвищує чутливість до місцевих. високим тиском, які можуть спричинити навіть місцеве руйнування поверхні.
Отже, в зміцненому поверхневому шарі необхідно забезпечити достатню пластичність, високу твердість та міцність. Ці вимоги можна реалізувати лише у композиційному покритті, організуючи зміцнений шар, що складається з пластичної основи (матриці) із твердими включеннями.
МЕТОДИ ПОВЕРХНЕВОГО Зміцнення металорізального
інструменту
Працездатність металорізального інструменту може бути забезпечена тільки в тому випадку, якщо його робоча частина виконана з матеріалу, що має достатню твердість, міцність, зносостійкість, температуростійкість і теплопровідність. Покриття, що наноситься на робочі поверхні інструменту, є досить універсальним та надійним засобом, за допомогою якого можна по-новому підійти до проблем удосконалення властивостей матеріалу інструменту, підвищення його працездатності та управління процесом різання.
Інструментальний матеріал із зносостійким покриттям є новим матеріалом композиційного типу, в якому оптимально поєднуються властивості поверхневого шару (високі значення твердості, теплостійкості, пасивності по відношенню до матеріалу, що обробляється і т. д.) і властивості, що виявляються в обсязі тіла інструменту (міцність, ударна в'язкість , тріщиностійкість і т. д.). Інструмент з твердого сплаву з композиційним покриттям має високу опірність адгезійно-втомному і дифузійному зношування при температурі С. Покриття підвищує опір інструменту зі швидкорізальної сталі абразивному і адгезійно-втомному зношування, значно підвищує стійкість до корозійного.
Отримання інструменту з покриттям за допомогою хімічного та фізичного осадження металу має недоліки: складність технології нанесення покриття, включаючи операції спеціальної підготовки для герметизації зони зміцнення та використання високих температур; температурні деформації та напруги як наслідок нагріву; застосування дорогих матеріалів.
Для нівелювання зазначених негативних сторін процесу пропонується схема нанесення багатошарового композиційного покриття для твердосплавного інструменту. Покриття містить кілька проміжних шарів, кожен з яких має власне функціональне призначення: - Забезпечення міцного зв'язку багатошарового покриття з робочими поверхнями інструменту; здійснення адгезійного зв'язку між функціональними шарами; виконання бар'єрних функцій, наприклад, збільшення термодинамічної стійкості покриття при підвищених швидкостях різання та ін. Всі сполуки, що широко застосовуються як покриття, характеризуються збільшенням мікротвердості до 2,5 ГПа, але є досить крихкими, що помітно звужує область їх застосування. Тому особливий інтерес викликають покриття із наноматеріалів. Поверхневі покриття у вигляді тонкої плівки мають характеристики, що значно відрізняються від об'ємного (монолітного) матеріалу, причому чим тонша плівка, тим вона міцніша.
Удосконалення твердого сплаву з покриттям завжди спрямоване на боротьбу з крихкістю поверхневого шару. Останнім часом використовуються покриття, що отримали назву Low stress coating, технологічний процес полягає в нанесенні багатошарового покриття на твердосплавну підкладку за стандартною технологією. Після цього передня поверхня пластин полірується по передній поверхні, в результаті чого повністю знімається шар нітридів титану і верхній шар оксиду алюмінію товщиною всього 2..3 мкм від загальної товщини покриття, що дає можливість знизити рівень внутрішніх розтягуючих напруг в 2 рази і прибрати більшу частину зародків тріщин.
Зміцнення різального інструменту з швидкорізальної та легованої сталі методом карбонітрації в газоподібних продуктах, карбоазотуванні в безводневій плазмі тліючого розряду (ХТО) підвищує твердість, зносостійкість та теплостійкість інструменту. Після азотування інструмент витримує температуру до 600-650, а при боруванні - до 9000С і вище. Отримані після карбонітрації дифузійні шари завтовшки від декількох мікронів (для дрібнорозмірного інструменту) до 0,01-0,02 мм забезпечують підвищення стійкості інструменту в 1,5-2 рази. Випробування відрізних різців, свердлів, мітчиків, розгорток, зміцнених карбоазотуванням, показали, що за стійкістю вони в 2-2,5 рази перевершують неукріплений інструмент.
Використання для поверхневого загартування концентрованого плазмового струменя потужністю 30 кВт, що генерується плазмотроном непрямої дії з секціонованою міжелектродною вставкою, забезпечує загартування на значну глибину (3,0-3,5 мм). У цьому зв'язку становить практичний інтерес зміцнення малогабаритного інструменту (різців, свердлів, штампів тощо) з низьколегованої інструментальної сталі 9ХФ і швидкорізальної сталі Р6М5 при загартуванні потужним плазмовим струменем. Але процес зміцнення вимагає ускладненої технології, включаючи підготовчі операції та операції зі зняттям внутрішніх напруг.
Лазерне зміцнення (ЛУ) різального інструменту з швидкорізальних та легованих сталей проводиться імпульсним опроміненням робочих крайок інструменту на лазерній технологічній установці. При цьому стійкість інструменту може бути підвищена у 1,5-3 рази. Під впливом лазерного випромінювання відбувається швидкісний нагрівання металу в області аустенітного стану та подальше охолодження металу. Зміцнений шар має особливо дисперсну аустенітно-мартенситну структуру. У результаті поверхні утворюється шар товщиною 60-80 мкм мікротвердістю Н/мм2. Але процес ЛП не сприяє збереженню необхідного для інструменту рівня пластичності. Недоліком є порушення геометрії інструменту через оплавлення без збільшення глибини проплавлення.
Лазерне поверхневе легування є перспективним технологічним методом забезпечення та підвищення надійності різного інструменту (штампи, прес-форми, ріжучі інструменти), робочі поверхні яких зазнавали імпульсного лазерного легування з використанням пастоподібних складів. Після експериментів у виробництво було впроваджено процес з використанням пасти, що містить дрібнодисперсні порошки бору та твердого сплаву з добавками фторидних активаторів, розмішані в гліцерині до густого стану. Окисна плівка призводить до скорочення часу досягнення фіксованої величини зносу на ділянці приробітку по передній поверхні інструменту в 2-3 рази в порівнянні з неукріпленим інструментом, до істотного розширення діапазону режимів різання, і очікуване зниження температури різання становить 100-120°С.
Перспективним способом підвищення довговічності інструментів із вуглецевих та легованих сталей є магнітно-імпульсна обробка їх полем малої напруженості при кімнатній температурі. Але і цей метод має ряд недоліків: обмеження у застосуванні за товщиною та габаритами; залежність якості обробки магнітної проникності матеріалу. Це тим, що режими магнітно-імпульсного впливу не забезпечують необхідної структури.
Процес електроакустичного напилення, заснований на спільному використанні енергії електроіскрового розряду та ультразвуку, збільшує довговічність роботи швидкорізального інструменту. Механічні поздовжньо-крутильні ультразвукові коливання, що повідомляються електроду, утворюють при контактуванні з оброблюваною поверхнею міжелектродний зазор.
Електроіскрове легування (ЕЛ) свердлів, фрез та іншого ріжучого інструменту, виготовленого з швидкорізальної сталі, збільшує його стійкість у 1,5-2 рази. Разом з тим ЕЛ відрізняється низкою недоліків, головним з яких є формування у багатьох випадках неприпустимого рівня залишкової напруги розтягування та неприйнятною шорсткістю оброблених поверхонь.
Підвищення стійкості різального інструменту може бути отримане нанесенням епіламу на поверхню інструменту - зміцнення різального інструменту методом епіламування. Епілами є композиції, що складаються з розчинника або суміші розчинників, які містять поверхнево-активну речовину (фтор). З розчину поверхнево-активна речовина адсорбується на твердій поверхні у вигляді мономолекулярного шару, знімаючи мікротвердість, а отже, поверхневу енергію. При нанесенні епіламу на поверхню ріжучого інструменту його зносостійкість підвищується в 2-5 разів. Надзвичайно висока хімічна активність фтору є суттєвим недоліком епіломування.
В даний час високоенергетичні методи поверхневого зміцнення робочого профілю ріжучих кромок інструменту, такі як лазерне та плазмове зміцнення, магнітно-імпульсна обробка, використовуються обмежено (в основному через високу вартість обладнання, складність технологічних процесів). Основними методами зміцнення лезового інструменту поки що залишаються об'ємне загартування та загартування з нагріванням ТВЧ, які пов'язані з коробленням робочого профілю інструменту, виникненням термічної напруги та іншими недоліками.
Численні результати досліджень показують переконливі переваги інструменту та деталей машин з новими покриттями та підтверджують перспективність нових розробок. До перспективних технологій найближчого майбутнього можна віднести і поєднання імплантації з нанесенням покриттів, а також роботи з суміщення термічної обробки виробів з нанесенням покриттів.
Вищевикладене дозволяє дійти невтішного висновку: аналізовані методи зміцнення мають певні недоліки; їх застосування для деталей та інструменту потребує вдосконалення конкретних технологічних процесів та подальших досліджень; одночасно необхідно проводити пошук нових методів.
Список використаних літературних джерел
1. Верещака ріжучого інструменту із зносостійкими покриттями. - М.: Машинобудування, 1993. - 336 с.
2. Маслов високі технології: довідник // Інженерний журнал. -2008. - № 1. - С.10-24.
3. , Про класифікацію методів нанесення покриттів (термінологічний аспект) // Вісник машинобудування. - 1988. - № 9. С.54-57.
4. , Матюшенко аспекти технічного надорожчання металів і його вплив на зносостійкість // Довговічність деталей машин, що труться. - 1986. - № 1. - С. 191-195.
5. , Кравець надійності інструменту лазерним легуванням // Вісник машинобудування. - 1987. - № 1. - С. 44-46.
6. , Сидоренко електроіскрової зміцнюючої обробки на знос розділових штампів // Вісник машинобудування. - 1987. - № 2. - С.53-55.
The Analysis of Methods for strengthening MACHINE PARTS And CUTTING TOOLS
І. Т. Сечев, І. А. Соколова
Підтвердження сервісного життя і надійної реабілітації інструментів та інструментів, що спираються на них, є важливим вирішенням проблеми, з якою економіка економії expensive і deficit матеріалів, енергетики, праці ресурсів. Механічні Engineering використовує різні тенденції методів, виходи з яких depends on properties of cutting material and material to be cut, performance and economic effectiveness and strengthening method.
зomposite strengthening plating, laser strengthening and alloying, electro-spark alloying, apyloming, magnet – impuls treatment
Кандидат технічних
наук, доцент кафедри технології обробки матеріалів
Кандидат педагогічних наук, доцент кафедри технології обробки матеріалів
ФГОУ ВПО "Калінінградський державний технічний університет", Росія, м. Калінінград, Радянський пр., 1,
e-mail: *****@***ru
Dr. I. Т. Сьєчжоу, ПЛД, ass. prof. Mechanical Engineering department The Kaliningrad State Technical University
Russia, Kaliningrad, Soviet pr., 1, tel.: + 7
Dr. I. A. Sokolova, PLD, ass. prof. Mechanical Engineering department The Kaliningrad State Technical University
Russia, Kaliningrad, Soviet pr.,
Для підвищення твердості поверхневих шарів, межі витривалості та опірності стирання багато деталей машин піддають поверхневому зміцненню.
Існує три основні методи поверхневого зміцнення: поверхневе загартування, хіміко-термічна обробка та зміцнення пластичним деформуванням.
7.1. Поверхневе загартування сталі
Основне призначення поверхневого гарту: підвищення твердості, зносостійкості та межі витривалості деталей (зуб'їв шестерень, шийок валів, направляючих станин металорізальних верстатів та ін.). Серцевина деталі залишається в'язкою і добре сприймає ударні та інші навантаження.
У промисловості застосовують такі способи поверхневого загартування: загартування з індукційним нагріванням струмами високої частоти (т. в. ч.); загартування з електроконтактним нагріванням; газоплазмове загартування; загартування в електроліті.
Мал. 7.1. Способи нагрівання при поверхневому загартуванні сталі:
а -струмами високої частоти; б -ацетилено - кисневим полум'ям
(1 – деталь; 2 – індуктор; 1 - Нагрів; 11 - охолодження; 111 - загартований шар; IV -незагартоване серцевина)
Загальним для всіх способів поверхневого гарту є нагрівання поверхневого шару деталі до температури вище критичної точки Ac s з наступним швидким охолодженням для одержання структури мартенситу. В даний час найбільшого поширення набула поверхнева загартування з індукційним нагріванням т. в. ч. Рідше, головним чином великих деталей, застосовують загартування з нагріванням газовим полум'ям.
Сутність процесу загартування при нагріванні струмами високої частоти полягає в тому, що на спеціальній установці виробляють нагрівання деталі 1 (рис. 7.1, а)за допомогою виконаного за формою деталі, що гартується мідного індуктора 2 , через який пропускають змінний струм високої частоти. Протягом кількох секунд поверхня деталі прогрівається на необхідну глибину, потім виключають струм, деталь швидко охолоджують. Індуктор у процесі роботи не нагрівається завдяки інтенсивному охолодженню водою, що циркулює всередині нього.
Загартування з газополум'яним нагріванням полягає в тому, що поверхню сталевої деталі нагрівають полум'ям ацетиленокисневого пальника до температури гарту і швидко охолоджують струменем холодної води (рис. 7.1, б). Газовий пальник рухається над поверхнею деталі з певною швидкістю, а за нею з тією ж швидкістю переміщається гартована трубка, через яку подається вода. Цей спосіб загартування заснований на тому, що ацетиленокиснева полум'я має температуру 2500-3200° З і нагріває поверхню виробу до температури загартування за дуже короткий проміжок часу, протягом якого шари, що знаходяться нижче, стали не встигають прогрітися до критичної точки і тому не гартуються. Товщина загартованого шару коливається в межах 2 - 4 мм, яке твердість становить HRC 50-56. Газополум'яне загартування викликає менші деформації, ніж об'ємне загартування, і не забруднює поверхню. Для великих деталей цей спосіб загартування часто більш рентабельний, ніж загартування з індукційним нагріванням (т. в. ч.).
Поверхневе загартування із застосуванням електроконтактного нагріву виконується наступним чином. Деталь нагрівають до температури загартування теплом, яке виділяється в місці контакту її з електродом (мідним роликом) спеціального пристосування. Охолодження поверхні, що гартується, деталі проводять за допомогою душу, який переміщається слідом за рухомим електродом.
Поверхневе загартування при нагріванні в електроліті виконують у 10%-ному розчині кухонної солі, поташу або кальцинованої соди. Деталі, що підлягають гартуванню, занурюють у ванну, і вони є катодом, а корпус ванни - анодом. При пропущенні постійного електричного струму через електроліт навколо катода (деталі) утворюється газова оболонка, яка порушує електричний контакт катода з електролітом, і деталь інтенсивно нагрівається до температури загартування. Після цього струм вимикають; деталь гартується в електроліті, який омиває її з усіх боків.
Крім описаних застосовують ряд інших способів поверхневого гарту, зокрема нагрівання деталей під загартування в розплавлених металах або солях. У них гартують дрібні деталі простої геометричної форми, що виготовляються у невеликих кількостях.
Відпустку після виконання поверхневого гарту проводять з метою зняття напруги, що виникли в зоні гарту. Це зменшує крихкість та підвищує міцність деталей. Твердість збільшується на 2-3 од. в порівнянні зі звичайним гартуванням; покращується зносостійкість; межа витривалості збільшується в 1,5-2 рази.
7.2. Хіміко-термічна обробка
Хіміко-термічною обробкою називають процес, що полягає у поєднанні термічного та хімічного впливу для зміни складу, структури та властивостей поверхневого шару сталі.
Хіміко-термічна обробка заснована на дифузії (проникненні) в атомно-кристалічну решітку заліза атомів різних хімічних елементів при нагріванні сталевих деталей у середовищі, багатому на ці елементи.
Найбільшого поширення набули такі види хіміко-термічної обробки.
Цементація -процес, що складається в дифузійному насиченні поверхневого шару стали вуглецем до оптимальної концентрації 0,8-1,1% та одержанні після гарту високої твердості поверхні (HV700 - 800) при збереженні в'язкої серцевини. Цементації піддаються деталі, виготовлені з низьковуглецевих сталей або легованих низьковуглецевих сталей. При цементації використовують природні та штучні гази або рідкий карбюризатор (бензол, піробензол, гас та ін), який подається безпосередньо в робочий простір печі. При нагріванні відбувається розкладання метану. Атомарний вуглець поглинається поверхнею сталі та проникає у глибину деталі. Газова цементація деталей проводиться за нормальної температури 930-950° З.
Азотуванняполягає у дифузійному насиченні поверхневого шару азотом. Азотування підвищує твердість поверхневого шару, його зносостійкість, межу витривалості та опір корозії в середовищі атмосферного повітря, води, пари і т. д. Азотування проводять зазвичай при 500-600 ° С (для підвищення зносостійкості та міцності) або при 600-800 (Для підвищення корозійної стійкості) у середовищі аміаку, який при зазначених температурах дисоціює з утворенням атомарного азоту. Атомарний азот дифундує в залізо.
Нітроцементація та ціанування -поверхневе насичення деталей одночасно вуглецем та азотом. Процес виконують або в газовому середовищі, або в розплавленій ванні із ціаністих солей. У першому випадку процес називають нітроцементацією,у другому - ціануванням.Газова нітроцементація дозволяє підвищити зносостійкість оброблюваних деталей та зробити процес більш рентабельним. При низьких температурах поверхневий шар сталі насичується переважно азотом, а за високих - вуглецем.
Газове ціанування(нітроцементацію) поділяють на високотемпературне (при 800-950° С) і низькотемпературне (при 550-600° С). Високотемпературне ціанування застосовують для отримання високої твердості та зносостійкості поверхонь деталей із конструкційних сталей з отриманням шару глибиною 0,2-1,0 мм. Після нітроцементації деталі гартують і потім піддають низькій відпустці. Низькотемпературне ціанування виконують протягом 5-10 годин у середовищі ендогазу або газу, отриманого з синтину (суміш вуглеводнів) з додаванням 12-20% аміаку, або шляхом використання триетаноламіну. В результаті такої обробки на поверхні сталі утворюється тонкий карбонитридний шар (товщиною 0,15-0,20 мм), що має високу зносостійкість. Перед низькотемпературним ціануванням проводиться повна механічна та термічна обробка деталей.
До нових методів хіміко-термічної обробки відносять насичення поверхні сталі бором. Боріруванняпідвищує твердість, опір абразивному зносу, корозійну стійкість, теплостійкість і жаростійкість, проте боровані шари мають високу крихкість. При сульфідуваннівиробляють насичення поверхні сталі сіркою, азотом і вуглецем на глибину 0,2-0,3 мм для підвищення зносостійкості, деталі при терті і стійкості їх проти задирів.
Дифузійна металізація -процес насичення поверхні стали алюмінієм (алітування), хромом (хромування), кремнієм (силікування). Металізація кремнієм підвищує кислототривкість, хромом або алюмінієм - жаростійкість, хромом, азотом і вуглецем - зносостійкість і т. д. Метали утворюють із залізом тверді розчини заміщення, тому дифузія їх здійснюється значно важче, ніж дифузія вуглецю або азоту. У зв'язку з цим процеси дифузійної металізації виконують за високих температур: алітування - при 900-1000°С, силікування - при 950-1050°С.
Застосування дифузійної металізації у часто не тільки цілком виправдане, а й є економічно вигідним. Так, деталі жаростійкі при температурі до 1000-1100° З, виготовляють із простих вуглецевих сталей, і з поверхні насичують алюмінієм, хромом чи кремнієм, що значно вигідніше, ніж застосування спеціальних легованих жаростійких сталей.
7.3. Поверхневе зміцнення сталевих виробів
пластичним деформуванням
Поверхневе зміцнення методом пластичного деформування – прогресивний технологічний процес, що веде до зміни властивостей поверхні металевого виробу. При цьому методі пластично деформують поверхню. Деформування здійснюють або обкатування роликами, або обдуванням дробом.
Найчастіше застосовують обдування дробом, при якому поверхня піддається ударам круглих дробинок, що швидко летять розміром 0,2-1,5 мм, виготовлених зі сталі або білого чавуну. Обробку виконують у спеціальних дробометах. Удари дробинок призводять до пластичної деформації та наклеп у мікрооб'ємах поверхневого шару. В результаті дробоструминної обробки утворюється наклепаний шар глибиною 0,2-0,4 мм. Крім того, за рахунок збільшення обсягу наклепанного шару на поверхні виробу з'являються залишкові напруги стиснення, що сильно підвищує міцність втоми. Наприклад, термін служби кручених пружин автомобіля, що працюють в умовах, що викликають втому, підвищується в 50-60 разів, колінчастих валів - у 25-30 разів.
Дробеструминна обробка, так само як і обкатка роликами, є кінцевою технологічною операцією, перед якою вироби проходять механічну та термічну обробку.
8. ЗБІРКА ВИРОБІВ
Складання є заключним етапом при виготовленні машин. Обсяг робіт при складанні в автомобілебудуванні становить до 20% загальної трудомісткості виготовлення автомобіля.
Технологічний процес складання - це сукупність операцій зі з'єднання деталей у певній послідовності з метою одержати виріб, що відповідає заданим експлуатаційним вимогам.
Виріб складається з основних частин, роль яких можуть виконувати деталі, складальні одиниці, комплекси, комплекти.
Складальна одиниця - частина виробу, складові якої підлягають з'єднанню між собою на складальних операціях на підприємстві-виробнику. Її характерною особливістю є можливість збирання відокремлено від інших елементів виробу. Складальна одиниця виробу в залежності від конструкції може збиратися або з окремих деталей або зі складальних одиниць вищих порядків і деталей. Розрізняють складальні одиниці першого, другого та вищих порядків. Складальна одиниця першого порядку входить безпосередньо у виріб. Вона складається з окремих деталей, або з однієї або декількох складальних одиниць другого порядку і деталей і т.д. Складальну одиницю найвищого порядку розчленовують лише на деталі. Складальні одиниці називають на практиці вузлами чи групами.
Складальна операція - це технологічна операція встановлення та утворення з'єднань складальних одиниць виробу. Складання починають з установки та закріплення базової деталі. Тому в кожній складальній одиниці повинна бути знайдена базова деталь - це деталь, з якої починають складання виробу, приєднуючи до неї деталі та інші складальні одиниці.
По послідовності виконання розрізняють:
Проміжне складання - це складання дрібних елементів на механічних ділянках або складання 2-х деталей перед остаточною обробкою;
Вузлове складання - це складання складальних одиниць виробу;
Загальне складання - це складання виробу в цілому.
За наявності переміщень виробів, що збираються, розрізняють:
Стаціонарне складання - це складання виробу або основної його частини на одному робочому місці;
Рухоме складання - виріб, що збирається, переміщається по конвеєру.
По організації виробництва розрізняють:
Поточне складання, - яке передбачає поділ технологічного процесу на окремі технологічні операції, Тривалість яких не перевищує такту випуску виробу;
Групове складання, яке передбачає можливість складання різних однотипних виробів на одному робочому місці.
За ступенем рухливості розрізняють рухливі та нерухомі сполуки.
Рухливі з'єднання мають можливість відносного переміщення в робочому стані відповідно до кінематичної схеми механізму. При цьому використовуються посадки із зазором. Для збирання не потрібно значних зусиль.
Нерухомі з'єднання не дозволяють переміщатися один щодо одного деталям, що з'єднуються. У нерухомих з'єднаннях використовуються перехідні посадки чи посадки з натягом.
За характером розбирання сполуки поділяють на роз'ємні та нероз'ємні.
Роз'ємні з'єднання можуть бути повністю розібрані без пошкодження деталей, що з'єднуються.
Нероз'ємні з'єднання збираються за допомогою пресових посадок, зварювання, паяння, склеювання тощо. Без пошкодження деталей, що збираються, їх розібрати неможливо.
Методи складання - визначаються конструктором виробу шляхом проставляння допусків деталей, що сполучаються.
При складанні завжди відбувається матеріалізація закладених конструктором розмірних кіл.
Метод повної взаємозамінності - дозволяє проводити складання виробу без будь-якого підбору чи додаткової обробки деталей. Метод найменш трудомісткий, але необхідно збільшити витрати на механічну обробку.
