Виды стружки после обработки металла

О чем речь? Различные виды стружки образуются в ходе обработки металлов. Тип, форма, размер и даже цвет металлических кусочков зависят от станка (токарного, фрезерного) и сверла. 

Что учесть? В принципе не столько важно деление стружки на виды, сколько процесс ее сборки. Металлические отходы не только загрязняют экологию; на них можно заработать. Собранную стружку либо переплавляют снова в металл, либо утилизируют.

Процесс образования стружки

Формирование стружки происходит при уменьшении или срезании припуска. При этом форма и размеры снятого металлического слоя изменяются. Усилие, применяемое к зубу фрезы, приводит к отделению материала и получению стружки. Ее форма является результатом внешнего влияния, примененного к резцу.

Обработка металлов резанием также сопровождается пластической деформацией. Резец инструмента под действием приложенного усилия погружается в толщу материала и меняет его форму, частицы смещаются и образуются разные формы и виды стружки. Коротко можно сказать, что формирование стружки начинается с погружения фрезы в деталь с дальнейшим сдвигом металлических частиц. В итоге формируется стружка, отделяющаяся от заготовки.

Вязкие и хрупкие материалы при токарной обработке дают разные виды стружки, так как она образуется различными путями. У вязких материалов, к которым относится мягкая сталь, медь, алюминий, рабочие элементы фрезы входят в слой металла и передней плоскостью сдавливают его. При этом сжатие имеет место исключительно в части срезаемого слоя (согласно «закону резания»).

В итоге вначале будет возникать упругая деформация металла, а когда давление станет больше сопротивления среза площадки, то возникнет пластическая деформация. В этот момент стружка сдвигается, а резец начинает сжимать другой слой.

Основные виды стружки после обработки металла

При обработке детали резанием с нее снимается металлический слой, называемый стружкой. От условий процесса зависит, какая именно стружка образуется. Различают следующие виды металлической стружки:

• Элементная — ее дает резание твердых или маловязких металлов на малой скорости и при большой подаче. Эта стружка представлена связанными или разрозненными фрагментами и имеет пилообразную поверхность. Если условия резания изменяются, то стружка трансформируется в сливную, и то же происходит в обратном направлении. Такой вид еще называют стружкой скалывания.
• Сливная — такая стружка срезается в процессе обработки мягких пластичных составов (олова, свинца, меди), а также некоторых видов пластмасс при температуре 400–500 ⁰С, малых подачах и большой скорости. Такой вид токарной стружки похож на спираль или длинную ленту.
• Ступенчатая — создается при резании на умеренной скорости стали средней твердости, алюминия, а также его сплавов. Стружка выглядит как лента, имеющая ровную поверхность со стороны резца и шероховатости с внутренней стороны.
• Стружка надлома — формируется при резке хрупких металлов, например чугуна или бронзы, и представлена отдельными элементами.

Виды стружки в ходе фрезерования

В ходе фрезеровки резание идет прерывисто, так как порции металла снимаются по очереди каждым зубцом. По этой причине стружка получается не длинная.

Любой ее вид образуется согласно некоторой закономерности, единой для любого типа фрезерования.

Как ранее было отмечено, при фрезеровке вязких материалов при интенсивной подаче и значительной глубине резания, равно как и резке маловязких и средне-твердых металлов снимается стружка скалывания. Работа с металлическими изделиями из твердых и хрупких составов приводит к образованию стружки надлома.

Сливная стружка — это вид стружки, образующийся при резании вязких материалов при малых подачах, высокоскоростном режиме и маленькой глубине (обычно так проводится финишная обработка). Такая же стружка формируется при работе с твердой сталью на аналогичных режимах.

При образовании стружки скалывания или сливной стружки поверхность детали получается более чистой, чем в случае со стружкой надлома. Фрезеровка со сливной стружкой на большой скорости образует поверхность с чистотой ∇7 – ∇8, поэтому дальнейшая шлифовка детали не нужна.

Виды стружки во время сверления

Стружка, образующаяся при сверлении металла, похожа на стружку, получающуюся при точении. Она также может давать усадку и разбухать, всегда происходит выделение тепла, могут образовываться наросты.

При обработке сверлением образуются те же виды стружки, какие и при других вариантах резки металла (точении, фрезеровке, строгании и т. д.), так как режущий элемент сверла работает по такому же принципу. Однако у сверления есть и свои особенности, которые определяются геометрией рабочего инструмента и другими условиями процесса.

Так, сверло, в отличие от резца, имеет не одно лезвие. Оно является более сложным инструментом, так как во время работы задействованы не только два главных лезвия, но и два вспомогательных, находящихся на направляющих лентах сверла, а также перемычка. В результате процесс образования стружки заметно усложняется.

К тому же резка и стружкообразование при сверлении имеют некоторые нюансы. В отличие от токарного резца, в сверлении участвуют две режущие кромки, а также в работе задействована и поперечная кромка. Это также делает процесс формирования стружки более сложным.

Несмотря на то что при сверлении образуются аналогичные точению виды, сам процесс обработки и образования стружки отличается некоторыми особенностями. При срезании металлического слоя имеют место оба типа деформации, поэтому происходит усадка и закручивание стружки, формирование нароста, выработка тепловой энергии, наклеп (повышается прочность поверхности), обоюдное сопротивление задней поверхности и поверхности резания и так далее.

Недостатки: при алмазном сверлении высокопрочных композиционных полимерных материалов образование стружки приводит к большому количеству пыли, образованной частицами связующего материала и армирующих элементов. Пыль загрязняет воздух, оказывает негативное влияние на дыхательную систему рабочих, усиливает износ инструментов.

В таких случаях обычно применяют охлаждающую жидкость, которая дополнительно повышает надежность процедуры алмазного сверления. Опытным путем доказано, что если жидкость подавать с перебоями, то происходит выгорание связующего состава, и качество обработки поверхности значительно ухудшается.

Сбор и переплавка металлической стружки

В процессе обработки деталей на производстве происходит интенсивное образование стружки, и вес разных ее видов может доходить до 10 % от общего веса обрабатываемых элементов. Такое огромное количество отходов можно повторно перерабатывать и изготавливать новые металлические детали.

Собирать и перевозить стружку довольно сложно, поскольку она имеет низкую плотность. Это приводит к быстрому заполнению контейнера, в который она собирается. В результате для транспортировки отходов приходится делать большое количество дополнительных рейсов либо использовать много транспортных средств.

В ходе переработки необработанной стружки также начинаются проблемы. Если переплавлять непрессованные отходы, это приводит к значительным потерям материала из-за большого угара сырья и окисления легирующих компонентов, входящих в стальную стружку. В результате качество получаемого металла снижается.

Чтобы избежать таких проблем, на предприятиях пользуются специальными системами для сборки, хранения и перевозки стружки и ее подготовки к дальнейшей утилизации и повторной переработке.

Сам процесс переработки достаточно трудоемкий и включает следующие стадии:

• сбор стружки;
• измельчение;
• очищение от смазочно-охлаждающей жидкости и сушка;
• прессование или формирование брикетов.

В результате этих мероприятий получаются компактные упаковки сырья, которые удобно транспортировать. Кроме того, они не дают сильного угара при плавлении, и на выходе образуется большое количество стали высокого качества.

Утилизация стружки

Утилизация стружки черных металлов

Большая доля от всего количества металлической стружки приходится на черные металлы, такие как чугун и сталь. Прием стружки этих металлов регламентируется ГОСТом 2787-75, в котором указаны классы сырья и параметры его состояния.

Главные требования — это отсутствие ржавчины, следов кислоты или отжига на поверхности стружки, допускается только слабый налет. Количество маслянистых остатков на ней также ограничено.

В случае соответствия стружки всем условиям ГОСТа она поступает на повторную переплавку.

Утилизация стружки цветных металлов

Переработка такой стружки имеет особенности, так как есть определенные требования к чистоте сырья от разнообразных примесей. Стружку цветных металлов отбирают и перерабатывают в соответствии с ГОСТом 28053-89, в котором приведены рекомендации по выбору и реализации способов отбора отходов.

Крупные перерабатывающие заводы применяют несколько методов, чтобы разбить стружку по категориям:

• визуальная оценка;
• учет магнитных особенностей вторсырья;
• химический анализ.

После проведения отбора вторичное сырье передается на переплавку, в ходе которой отбираются пробы для анализа чистоты изготавливаемого металла.

Часто задаваемые вопросы о видах стружки

Какая стружка получается при резке мягких металлов при высоких скоростях?

Сливная стружка образуется при высокоскоростной обработке вязких или мягких металлов, например латуни или стали. Такой вид получается при следующих параметрах: высокая вязкость и скорость обработки, СОЖ высокого качества, маленький угол резания и небольшая толщина среза.

Характеристики стружки скалывания находятся на промежуточной позиции между разными ее типами.

Какую форму имеет стружка, получаемая в процессе работы с хрупкими металлами?

При обработке такого сырья формируется стружка неправильной формы с чешуйчатыми элементами, не соединенными между собой. Ее поверхность, на которую воздействует резец, неровная, а вторая сторона — гладкая и вогнутая. Такой вид по И. А. Тиму называется «стружка надлома».

Также существует сливная стружка, по виду похожая на спиралевидно закрученную ленту с гладкой и чистой поверхностью.

Какой вид стружки имеет место при обработке стали средней твердости на умеренной скорости?

При обработке металлов резанием снимается ступенчатая стружка — вид, образующийся при работе на средней скорости со средне-твердой сталью и ее сплавами. Она выглядит как лента с зазубринами на внешней стороне и ровной поверхностью со стороны резца.

Как стружка отличается по цвету?

Любой вид стружки по цвету может отличаться от цвета детали. Она может иметь оранжевую, фиолетовую, синюю окраску, также порой образуется градиент цветов. Это обусловлено тем, что в области обработки выделяется тепло, поэтому стружка приобретает цвета побежалости. Обычно это расценивается как отрицательное явление, так как высокая температура может уменьшить прочность режущего инструмента.

Но если для работы применяется быстрорежущий инструмент или другие параметры резки, то высокая температура не мешает обработке материала.