Обработка конструкционных материалов

В машиностроении, для производства механизмов, деталей машин, аппаратов и приборов, которые способны выдерживать нагрузки, применяют конструкционные материалы. Их можно разделить на три группы: металлы (различные сплавы железа, алюминия, магния, меди, никеля, титана и многих других), неметаллы (плавкие массы, стекло, керамика, резина и другие), композитные материалы.

В металлургической промышленности обрабатываются резанием традиционные металлические конструкционные материалы. Рассмотрим некоторые материалы, для обработки которых требуется металлорежущее оборудование.

Чугун – сплав железа с марганцем, углеродом, железом и другими металлами, содержащий 2,14-4,5% углерода. Лучше всего подвергается резке серый высокопрочный чугун хорошей ковки. Серый чугун имеет обозначение большими буквами СЧ (серый чугун) и числом из двух цифр, которые означают предел прочности растяжения. Например, СЧ 20 – серый чугун с прочностью 200 МПа.

По механическим свойствам (прочность), серые чугуны различают: СЧ 10-СЧ 18 – малая, СЧ 20-СЧ 35 – повышенная. При изготовлении машинных деталей, чаще берут чугун таких марок, как СЧ 15, СЧ 20, СЧ 30, почти не используется марка СЧ 35. Твердость серого чугуна составляет НВ 163-269. Для повышения прочности чугуна, в него добавляют серый чугун магния в жидком состоянии (0,3-1%) или его сплавы с другими элементами (медь, никель, кремний, алюминий). Полученный высокопрочный чугун обозначается ВЧ и двумя числами (первое – максимальное значение прочности при растяжении, второе – относительное удлинение). Как пример, марка ВЧ 45-5 – из маркировки следует, что это высокопрочный чугун с пределом прочности 450 МПа и относительным удлинением 5%. Твердость ВЧ составляет НВ 156-269.Современный иллюстрированный каталог по металлообработке наглядно демонстрирует эти виды.

Чугун, поддающийся ковке, обладает высокой вязкостью. Маркируется такой вид чугуна буквами КЧ и два цифирных значения (первое – предел прочности, второе – относительное удлинение). Например, марка КЧ 50-4 расшифровывается как ковкий чугун, имеющий допустимый предел прочности 500 МПа и удлинение в 4%.

При обрабатывании отлитых заготовок серого чугуна резанием, очень влияет верхний слой металла, в металлургии ее называют литейная корка. Толщина этой корки 0,15-0,5 мм, при твердости детали НВ 285-321. Чем дальше отдаляться от поверхностной кромки, тем ниже становится твердость серого чугуна (НВ 187-229).

Верхнюю корку необходимо резать со скоростью на 20-30% ниже, чем внутреннего слоя литой детали. Для того чтобы увеличить скорость резки чугуна в 1,5-2,0 раза, применяют высокотемпературный отжиг заготовок.