Obróbka metali - definicje

Obróbka metali, ogół procesów technologicznych mających na celu zmianę kształtów, wymiarów lub właściwości fizycznych i chemicznych metali. Rozróżnia się obróbkę metali: mechaniczną skrawaniem, plastyczną, cieplną, chemiczną oraz cieplno-chemiczną.

Obróbka skrawaniem, nadawanie obrabianym przedmiotom żądanych kształtów, wymiarów oraz jakości powierzchni przez częściowe usuwanie ich materiału narzędziami skrawającymi. Skrawanie to: toczenie, frezowanie, struganie i szlifowanie.

• Toczenie, najbardziej rozpowszechniony sposób obróbki skrawaniem, polegający na tym, że przedmiot obrabiany wykonuje ruch obrotowy, a narzędzie (nóż tokarski) - ruch liniowy. Podstawowymi odmianami toczenia są: wzdłużne (kierunek ruchu noża jest równoległy do osi obrotu obrabianego przedmiotu) - zewnętrzne (tzw. obtaczanie) lub wewnętrzne (tzw. wytaczanie), poprzeczne, tzw. planowanie (kierunek ruchu noża jest prostopadły do osi obrotu przedmiotu), kopiowe (wg wzornika sterującego ruchem posuwowym noża w zasadzie po dowolnej linii) oraz obwiedniowe. Toczenie przeprowadza się na tokarkach.
• Frezowanie, rodzaj obróbki skrawaniem przedmiotów z metalu, drewna, tworzyw sztucznych lub innych materiałów skrawalnych za pomocą wieloostrzowego narzędzia (frezu) na obrabiarce zwanej frezarką. Podczas frezowania ruch obrotowy wykonuje narzędzie, zaś ruch posuwowy przedmiot obrabiany (niekiedy również narzędzie). W zależności od położenia osi obrotu freza względem obrabianej powierzchni rozróżnia się frezowanie obwodowe i czołowe. W zależności od kierunku ruchu posuwowego w stosunku do ruchu roboczego rozróżnia się frezowanie współbieżne i przeciwbieżne. Szczególnymi odmianami frezowania jest: kopiowe, gwintów, obwiedniowe itp.
• Szlifowanie, obróbka ścierna, sposób obróbki skrawaniem, w którym narzędziem skrawającym jest ściernica, osełka lub taśma ścierna. Szlifowanie stosuje się do obróbki stalowych przedmiotów hartowanych (np. narzędzi skrawających), do zdzierania niewielkiej ilości materiału z przedmiotów walcowanych, kutych lub odlewanych oraz do obróbki wykańczającej przedmiotów metalowych.

Obróbka plastyczna, obróbka, przy której kształtowanie lub podzielenie materiału, zmianę własności fizykochemicznych, struktury i gładkości powierzchni osiąga się przez odkształcenie plastyczne.

Rozróżnia się obróbkę plastyczną na zimno (odkształcenie plastyczne osiągane jest w temperaturze niższej od temperatury rekrystalizacji) oraz obróbkę plastyczną na gorąco (odkształcenie plastyczne osiągane jest w temperaturze wyższej od temperatury rekrystalizacji).

Podstawowe obróbki plastyczne to: kucie, walcowanie, tłoczenie, ciągnienie.

• Kucie, obróbka plastyczna metali na gorąco lub na zimno, wykonywana ręcznie lub mechanicznie (na młotach, prasach i kuźniarkach), podczas której nadaje się przedmiotom kształt przez zgniatanie ich uderzeniem lub naciskiem. Niekiedy kucie stosuje się w celu polepszenia właściwości mechanicznych materiału przez nadanie mu odpowiedniej struktury. Rozróżnia się kucie swobodne (ręczne lub maszynowe), bez ograniczania przemieszczania się materiału w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku zgniatania, stosowane w produkcji jednostkowej i małoseryjnej, oraz kucie matrycowe (matrycowanie), kształtowanie jednocześnie całej powierzchni wyrobu w matrycach (matryca kuźnicza), stosowane w produkcji wielkoseryjnej.
• Tłoczenie, obróbka plastyczna na zimno lub na gorąco, obejmująca procesy cięcia i kształtowania blach i taśm metalowych oraz niemetalowych folii i płyt. Wymagany kształt w procesie tłoczenia uzyskuje się przez cięcie, tj. oddzielenie zbędnych części od reszty materiału wyjściowego (do cięcia zalicza się odcinanie, wycinanie, dziurkowanie, przecinanie, okrawanie, nacinanie i rozcinanie) lub plastyczne kształtowanie materiału wyjściowego bez naruszenia jego spójności (np. przez: wyginanie, zawijanie, skręcanie, profilowanie, wygniatanie, przetłaczanie, obciąganie, wywijanie, obciskanie). Tłoczenie przeprowadza się najczęściej na prasach.
• Ciągnienie, rodzaj obróbki plastycznej, na zimno lub na gorąco, polegającej na systematycznym zmniejszaniu przekroju poprzecznego ciągnionego materiału (drutu, pręta, rury) przy jednoczesnym jego wydłużaniu. Cięcie, obróbka materiału, podczas której poprzez tłoczenie, kucie itp. naruszona zostaje jego spójność (następuje zmiana kształtu) bez wytworzenia wiórów.
• Gięcie, obróbka materiału (metalu, drewna, tworzywa sztucznego), której celem jest trwała zmiana krzywizny materiału bez zmiany jego wymiarów poprzecznych.
  Gięcie drewna poprzedzone jest obróbką hydrotermiczną (Obróbka drewna), która powoduje zmiękczenie drewna i zwiększenie jego podatności do odkształceń (utrwalanych przez wysuszenie).
  Gięcie metalu wykonywane jest na zimno lub po wcześniejszym jego nagrzaniu. Rozróżnia się gięcie metalu: kuźnicze (ręczne lub maszynowe, swobodne lub w wykrojach) i tłocznicze (np. wyginanie, zaginanie, zwijanie, profilowanie).

Obróbka cieplna, obróbka termiczna, zabieg lub połączenie zabiegów cieplnych, w wyniku których zmienia się w stanie stałym struktura stopów, a tym samym ich własności chemiczne, fizyczne i mechaniczne.

Obróbka cieplna stosowana jest do różnych metali, jednak najczęściej do stali, jako do metalu najbardziej podatnego na tego rodzaju obróbkę. Do obróbki cieplnej zalicza się m.in.: wyżarzanie, hartowanie, odpuszczanie, ulepszanie cieplne, przesycanie, stabilizowanie.

• Nakrzemowywanie, krzemowanie dyfuzyjne, obróbka cieplno-chemiczna polegająca na nasycaniu powierzchniowej warstwy przedmiotów stalowych krzemem poprzez wygrzewanie ich w temperaturze 950-1200°C w ośrodku stałym (zawierającym sproszkowany żelazokrzem) lub gazowym (zawierającym związki krzemu z chlorem). Nakrzemowywanie przeprowadza się w celu zwiększenia żaroodporności (odporności na utlenianie w wysokich temperaturach) oraz odporności na działanie kwasów.
• Nasiarczanie, siarkowanie, obróbka cieplno-chemiczna polegająca na wzbogacaniu powierzchniowej warstwy przedmiotu w siarkę. Nasiarczanie przeprowadza się w środowisku ciekłym lub gazowym, w którym aktywnym czynnikiem jest siarkowodór. W temperaturze 200-900°C siarkowodór rozkłada się na wodór i siarkę reagującą z żelazem.
  Nasiarczanie stosuje się w celu poprawienia właściwości ślizgowych trących się po sobie powierzchni, zwiększenia wytrzymałości zmęczeniowej i uodpornienia powierzchni na korozję. Nasiarczkowanie stosowane jest do tulei cylindrów, łożysk tocznych, wałków rozrządu, kół zębatych itp.