Techniniams įrankiams, kurie yra būtini šiuolaikinės pramonės ir kasdienės priežiūros įrankiai, reikalingi įvairūs medžiagų sintezės ir apdorojimo būdai. Aparatūros įrankių sintezė visų pirma priklauso nuo metalo medžiagų, lydinių santykių, terminio apdorojimo procesų ir paviršiaus apdorojimo technologijų parinkimo, siekiant užtikrinti, kad įrankiai būtų tvirti, atsparūs dilimui ir ilgaamžiškumas. Šiame straipsnyje bus išsamiai aptariami pagrindiniai aparatinės įrangos įrankių sintezės metodai ir pagrindiniai proceso žingsniai.
1. Metalo medžiagų parinkimas ir išankstinis apdorojimas
Aparatūros įrankių sintezė pirmiausia priklauso nuo netauriųjų metalų medžiagų pasirinkimo. Įprastos aparatinės įrangos įrankių medžiagos yra anglinis plienas, legiruotasis plienas, nerūdijantis plienas ir spalvotieji metalai (pvz., varis, aliuminis ir jų lydiniai). Anglinis plienas dėl mažos kainos ir lengvo apdirbimo yra plačiai naudojamas įrankiuose, tokiuose kaip veržliarakčiai ir atsuktuvai. Labai kietas, dilimui atsparus-legiruotasis plienas (pvz., chromo-vanadžio plienas ir greitasis plienas{6}}) naudojamas didelės-apkrovos įrankiams, pvz., grąžtams ir pjovimo diskams, gaminti.
Prieš sintezę metalinės medžiagos paprastai yra iš anksto apdorojamos, įskaitant lydymą, liejimą ir pirminį kalimą. Lydymosi proceso metu elementų, tokių kaip anglis, manganas ir chromas, santykis turi būti griežtai kontroliuojamas, kad būtų optimizuotos medžiagos mechaninės savybės. Po liejimo metalo ruošinys yra kaliamas arba valcuojamas, kad būtų patobulinta vidinė struktūra ir pagerintas jo stiprumas bei kietumas.
2. Legiravimo ir terminio apdorojimo procesai
Legiravimas yra pagrindinis žingsnis gerinant aparatūros įrankių veikimą. Pavyzdžiui, į anglinį plieną įdėjus tokių elementų kaip chromas (Cr), vanadis (V) ir molibdenas (Mo), žymiai padidėja jo kietumas, atsparumas korozijai ir terminis stabilumas. Greitaeigis plienas (pvz., W18Cr4V), nes jame yra volframo (W), chromo (Cr) ir vanadžio (V), yra tinkamas greitaeigiams pjovimo įrankiams gaminti.
Terminis apdorojimas yra pagrindinis aparatūros įrankių gamybos etapas ir visų pirma apima grūdinimą, grūdinimą ir atkaitinimą. Grūdinimas padidina medžiagos kietumą dėl greito aušinimo, tačiau dėl to gali padidėti trapumas, todėl vėliau reikia grūdinti, kad būtų subalansuotas kietumas ir kietumas. Atkaitinimas sumažina medžiagos kietumą ir pagerina apdirbamumą. Pavyzdžiui, aukštos-anglies plieno įrankiai po formavimo paprastai grūdinami ir žemoje{4}}temperatūroje, kad būtų pasiektas optimalus veikimas.
3. Formavimo ir apdirbimo technologija
Pagrindiniai aparatūros įrankių formavimo būdai yra kalimas, liejimas, štampavimas ir apdirbimas. Kalimas tinka didelio stiprumo{1}}įrankiams (pvz., plaktukams ir replėms) gaminti. Aukštos-temperatūros kalimas išgrynina metalo grūdelius ir pagerina mechanines savybes. Liejimas naudojamas sudėtingų formų įrankiams (pvz., tam tikriems veržliarakčiams ar formoms), tačiau norint padidinti tikslumą, dažnai reikia vėliau apdirbti.
Apdirbimas (pvz., tekinimas, frezavimas ir šlifavimas) yra pagrindinis aparatūros įrankių apdailos etapas. Pavyzdžiui, grąžto pjovimo briauną reikia tiksliai šlifuoti, kad būtų užtikrintas aštrumas ir ilgaamžiškumas. Be to, taikant CNC apdirbimo technologiją, galima efektyviai gaminti sudėtingos geometrijos įrankius (pvz., tikslius veržliarakčius ir specialios formos atsuktuvus).
4. Paviršiaus apdorojimo ir dengimo technologija
Paviršiaus apdorojimo technologija yra labai svarbi siekiant padidinti techninės įrangos įrankių atsparumą dilimui, atsparumą korozijai ir tarnavimo laiką. Įprasti apdorojimo metodai apima galvanizavimą (pvz., cinkavimą ir chromavimą), karbiuravimą ir azotavimą. Galvanizuojant įrankio paviršiuje susidaro apsauginis sluoksnis, apsaugantis nuo rūdžių, o karbiuravimas ir azotavimas padidina paviršiaus kietumą dėl cheminio terminio apdorojimo.
Pastaraisiais metais dengimo technologijos (pvz., TiN ir TiAlN dangos) buvo plačiai naudojamos aukščiausios klasės{0}}aparatinės įrangos įrankiuose. Šios itin kietos dangos gali žymiai pagerinti įrankio pjovimo efektyvumą ir atsparumą dilimui, prailgindamos įrankio tarnavimo laiką. Pavyzdžiui, padengti grąžtai yra kelis kartus efektyvesni metalo apdirbimui nei įprasti grąžtai.
5. Išvada
Techninės įrangos įrankių sintezė yra daugiadisciplinis procesas, apimantis medžiagų mokslą, terminio apdorojimo technologijas, apdirbimą ir paviršiaus inžineriją. Naudojant racionalų medžiagų pasirinkimą, lydinio dizainą, tikslų terminį apdorojimą ir pažangias paviršiaus apdorojimo technologijas, galima pagaminti didelio našumo ir labai patikimus techninės įrangos įrankius. Ateityje, kuriant naujas medžiagas (pvz., miltelinio metalurgijos greitaeigį plieną ir sudėtines medžiagas) ir pažangias gamybos technologijas, techninės įrangos įrankių sintezės procesas bus toliau optimizuotas, kad atitiktų aukštesnių pramonės standartų reikalavimus.
