Технология производства свёрл

 

Свёрла изготавливают с помощью литейного производства

Литейное производство – это совокупность производственных процессов для получения при сравнительно небольших затратах ответственных изделий сложной формы и конфигурации.

Литейные изделия получают заполнением расплавленным металлом специальных литейных форм, в которых металл затвердевает и превращается в отливку. Литейная форма внутри имеет полость, очертания которой соответствует изделию. В металлургии и машиностроении удельный вес литых деталей составляет более 60% от массы механизмов и машин, тогда как доля общих затрат на их изготовление не превышает 20 – 25% от стоимости машин. Масса отливок колеблется в самых широких пределах: от нескольких граммов до сотен тонн.

В настоящее время литейное производство располагает механизированными полуавтоматическими и автоматическими установками и поточными линиями, обеспечивающими возможность получения отливок с повышенной точностью и чистотой поверхности, и небольшим объемом механической обработки.

Около 70% отливок изготавливают в песчано-глинистых формах разового пользования, но в последние годы все большее распространение получают полупостоянные литейные формы, например, на основе графита, и постоянные металлические формы, а также прогрессивные методы специального литья. Для получения качественных отливок исходные металлы и сплавы должны обладать рядом специальных литейных форм, основными из которых являются: жидкотекучесть, усадка, ликвация, поглощение и выделение газов.

Жидкотекучесть называется способность металла в расплавленном состоянии заполнять литейные формы и воспроизводить очертания отливки. Ликвацией называется неоднородность химического состав материала в различных частях отливки, возникающая при ее затвердевании и приводящая к неоднородности механических свойств в различных частях отливки. Качество получаемых отливок во многом зависит также от способности металлов и сплавов в расплавленном состоянии поглощать, а при охлаждении выделять газы.

Применение формовочных и стержневых смесей с повышенной газопроницаемостью снижает образование газовых раковин в отливах.

Процесс получения изделий в литейном производстве состоит из следующих основных технологических этапов: изготовление моделей и стержневых ящиков, приготовление формовочных и стержневых смесей, изготовление стержней и литейных форм, приготовление расплавленного металла, заливка металлом формы, удаление отливки из формы, обрубка, очистка и контроль качества отливок.

При изготовлении разовых форм применяют песчано-глинистые формовочные смеси, состоящие из кварцевого песка, огнеупорной глины и ряда связующих и вспомогательных формовочных материалов. Песок – основной формовочный материал, обладающий высокой огнеупорностью, твердостью, прочностью и термохимической стойкостью. Глины представляют собой измельченные горные породы и используются в качестве связующего материала, придающего смесям пластичность и прочность. Огнеупорность глины определяется содержанием в ней глинозема. Связующие материалы подразделяются на органические и неорганические. В качестве органических связующих материалов применяют дешевые продукты нефтепереработки, древесины синтетических смол (битумы, канифоль, петролатум, льняное масло, олифа и др.); в качестве неорганических материалов – водный раствор жидкого стекла. Вспомогательные формовочные материалы улучшают противопригарность, газопроницаемость, огнеупорность и гигроскопичность формовочных и стержневых смесей. Наибольшее распространение получили пылевидный кварц, графит, каменноугольная пыль, древесные опилки, торф, мазут и др. Стержневые смеси содержат 95-96% кварцевого песка и крепителя. В качестве крепителя используют жидкое стекло, льняное и хлопковое масло, патоку и другие материалы.

Точное литьё как фактор экономии металла

Точность обработки изделий, полученных в разовых формах, не всегда удовлетворяет требованием современной техники, так как характеризуется значительными припусками на механическую обработку и большими потерями металла в отходы в виде стружки. Поэтому важнейшим направление дальнейшего развития специальных способов литья. Это позволяет повысить производительность труда, точность геометрических размеров и чистоту поверхности отливок, снизить до минимума припуски на механическую обработку, а иногда и исключить последующую обработку изделий.

Основными специальными способами литья являются: литье по выплавляемым моделям; литье по выжигаемым моделям; литье оболочковые формы, основанное на применении особых разовых форм; литье в металлические формы (кокили); литье под давлением и центробежное литье, в процессе которых используются постоянные формы.

Для изготовления свёрл может применяться литьё по выплавляемым моделям. Точность размеров отливок соответствует 12-14 квалитетам, а шероховатость поверхности – 10 классу. Поэтому изделия, получаемые этим способом литья, подвергаются механической обработке только шлифованием или полированием. По выплавляемым моделям в основном отливают металлорежущий инструмент.

Для изготовления выплавляемых моделей применяют материалы, имеющие низкую температуру плавления, высокую пластичность и склеиваемость: воск, парафин, стеорин, канифоль и др.

Расплавление модельного состава производится в специальных ваннах, а запрессовывание – в металлических формах. После затвердевания и охлаждения, полученные модели извлекают из пресс-форм, комплектуют литниковой системой и наносят на поверхность модели огнеупорные покрытия до образования жесткой оболочки. Затем нагреванием до 120-160⁰С вытапливают материал модели из оболочки. Полученную пустотелую оболочку заформовывают в песчано-глинистой смеси в опоке.

 

Виды покрытия

 

Сверла покрывают с разной целью: предохранения от коррозии, упрочнения поверхностного слоя, улучшения теплоотдачи, снижения трения. Самая распространенная и недорогая операция – оксидирование. Сверло покрывается оксидной пленкой черного цвета, которая защищает его от ржавчины и перегрева.

Покрытие нитридом титана (TiN) повышает срок службы сверла не менее чем в три раза. Однако такие сверла нельзя затачивать, поскольку при этом снимается упрочненный слой. Использующийся также для покрытия карбонитрид титана (TiCN) по своим свойствам близок к TiN.

Титано-алюминиевый нитрид (TiAlN) делает сверло еще более прочным. При его использовании инструмент может проработать в 5 раз дольше обычного.

Самым прочным покрытием считается алмазное напыление. Это и неудивительно. Алмаз занимает первое место по твердости среди прочих материалов. Сверла с алмазным напылением могут использоваться для сверления практически любых по твердости материалов, в том числе и каменных.

По цвету покрытия можно примерно определить характеристики сверла. Сверла обычного качества имеют характерную для стали серую краску (Рисунко 8).

Рисунок 8 – Сверла обычного качества

Черный цвет говорит о том, что сверло подвергалось оксидированию (Рисунок 9). То есть, оно защищено от коррозии, и имеет улучшенные теплоотводящие свойства.

Рисунок 9 ­– Сверло подверженное оксидированию

Легкий золотистый оттенок сообщает о том, что сверло прошла процедуру отпуска, во время которого снимаются внутренние напряжения.

Нитридное титановое покрытие проявляет себя ярким блеском позолоты (Рисунок 10). Сверла с ним имеют увеличенный срок службы и низкое трение при сверлении. Хотя они и стоят дороже, но с лихвой оправдывают свою цену длительной эксплуатацией.

Рисунок 10 – Сверло с нитридным титановым покрытием.

Алмазное напыление можно узнать по желтому цвету и порошкообразной фактуре.