Что такое металлообработка

Обработка металла

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

• механическая (обработка резанием);
• литье;
• термическая;
• давлением;
• сварка;
• электрическая;
• химическая.

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

В зависимости от способа нагрева металла различают несколько групп сварочных технологий:

• Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.
• Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.
• Электросварка. Самый распространенный способ:
  • Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.
  • При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

Электрическая обработка

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

Особенности художественной обработки металлов

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности металлического листа или самого готового изделия, например, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.

Способы механической обработки металлов

Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

• Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.
• Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.
• Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы.
• Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.
• Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

Обработка давлением

Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

Обработка с помощью резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.

Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

• Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.
• Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки
• Лазерная. Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
• Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

Термические виды обработки металлов

Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

Термическая обработка стали

Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

Отжиг

Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

Закалка

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Отпуск

Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

Старение

Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

Нормализация

Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее применяют перед закалкой и для повышения обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

Что такое металлообработка

Для создания различных деталей, структур и узлов, металл должен пройти процесс обработки. Можно сказать, что это довольно сложный технологический процесс, который включает в себя ряд нюансов и особенностей.

Все это называется одним простым словом — металлообработка. Понятие включает в себя все комплексы работ с данным материалом: начиная от объемных деталей для кораблей и заканчивая элементами для ювелирных украшений.

Металлообработка

Такая услуга, как металлообработка на заказ является достаточно популярной на сегодняшний день. К ней обращаются различные промышленные предприятия, компании по машиностроению и строительные организации.

Существует несколько основных видов такого направления, а именно:

• механический. Эта обработка включает в себя применение различных технологических способов и методов для отделки материала;
• токарная обработка. Основным предназначением этого вида является устранение технологического слоя для дальнейшей работы с металлом;
• фрезерный вид. С помощью такого метода можно придать материалу необходимую форму;
• шлифовка. Это технологическая операция, которая используется для финишной обработки металла с различными качествами и свойствами.

Существует отдельный вид, который называется штамповкой. В этом случае речь идет о деформации пластического типа, включающего в себя изменение формы и размеров изделия.

В основном, используются два основных вида штамповки: листовая и объемная. В первом случае работа с материалом происходит под высоким давлением, который выполняется исключительно в холодном состоянии.

Второй вариант предусматривает процесс с простыми объемными заготовками. Эти элементы превращают в более сложные, чтобы использовать в промышленных работах.

Преимущества металлообработки

Металлообработка на заказ обладает массой преимуществ, именно поэтому пользуется высоким спросом. Такой процесс может выполнить компания, которая поставляет металл, или же специализированные предприятия, работающие в этой сфере.

Приобретать готовые детали не всегда выгодно, так как стоимость может быть весьма высокой. В таком случае можно обратиться к варианту обработки.

Существуют и такие детали, которые невозможно приобрести в магазине. Бывает много таких случаев, когда какой-либо важный элемент приходится изготавливать на заказ.

Если же вам необходим товар в большом количестве (например, для работы), то с помощью современного оборудования все сделают за короткий срок. Мелкие детали также можно заказать у фирм, которые занимаются металлообработкой.
Один из уроков металлообработки показан на видео:

Обработка металла.

Обработка металла

Mеталлообработка

После освоения и приобретения человеком опыта и знаний в этой сфере деятельности, металлообработка стала одной из самых популярных и востребованных отраслью производства. И не зря, с давних времён и по сей день, металлообработку можно назвать основным направлением в области производства, силами которой выпускается бесчисленное множество разнообразной продукции во всех сферах деятельности человека.

Совершенно разные наименования изделий производимых при помощи металлообработки можно встретить в машиностроении, кораблестроении, в быту, приборостроении и других отраслях народного хозяйства. Да что говорить, даже космические технологии не обходятся без неё. Но стоит отметить, что в каждом определённом случае, будь то автомобиль или дверная ручка способ изготовления детали будет совершенно разный. Так, например, на сегодняшний день технологии позволяют производить: механическую, термическую, лазерную , электрохимическую и даже ультразвуковую металлообработку .

Как определение металлообработка звучит следующим образом – это работа с металлом для создания обособленных частей, узлов, металлоконструкций.

Сама отрасль металлообработки охватывает широчайший диапазон в области применения, от мельчайшего письменного пера до отправляющегося в невесомость космического шатла. Именно поэтому термин металлообработка включает в себя множество используемых процессов, инструментов, а так же опыта и знаний.

Но что бы всё-таки лучше представить себе, что такое металлообработка , стоит окунуться в первоистоки зарождения этой великой деятельности человечества.

Никто уже толком не знает, где конкретно зародилось стремление человека подчинить себе силу металла, путём его обработки, поэтому на подобный вопрос историки отвечают, что процесс становления этого вида деятельности очень насыщен гипотезами и уходит корнями глубоко в века. Но факт того, что металлообработка использовалась людьми ещё задолго до того, как в летописях появились первые упоминания о ней является неопровержимым фактом и доказанным учёными со всего мира. Но однозначно сказать, кто стал прародителем и первым придумал подвергнуть металл обработке , к сожалению невозможно.

Из достоверных источников до нас дошли сведения, что в древние времена была известна и широко применялась обработка материалов кремниевым резцом, вращался который без всякой автоматики, просто вручную. А уже на заре XII века появились упоминания о сверлильных и токарных станках оснащённых ручным приводом, а в XIV веке на станках появились приводы, работающие от водяных мельниц. Может это и выглядит не так практично с нашей искушенной технологиями точки зрения, но для того времени это был поистине скачок в развитии. Уже потом, ближе к XVII в Россию завезли механические станки для токарной обработки из Италии и Франции.

Свои металлообрабатывающие станки в России появились лишь в начале XVIII, стараниями лучших инженеров и умами величайших учёных. В обиходе использовались граверные, копировальные, шлифовальные станки и гильотины. Но стоит обязательно отметить, что вопреки всем предрассудкам и нареканиям со стороны заграничных соперников, самый первый в мире токарно-винторезный станок, имеющий сменные зубчатые колёса и механический суппорт создали именно в России.

Впоследствии, станки постоянно модернизировались и претерпевали изменения, связанные с улучшением их характеристик и качеством изготавливаемой продукции. Над их доработкой велись исследования в Германии, Франции, Швейцарии, Великобритании. Однако лидирующая роль по созданию станков оснащённых автоматизированной системой досталась США .

А сейчас проведём небольшую экскурсию по современным и наиболее востребованным видам металлообработки .

Первую и лидирующую позицию на сегодняшний день среди остальных занимает механическая металлообработка , включающая в себя огромнейшую базу данных по созданию деталей с разными технологическими и конструкционными требованиями. Она в свою очередь так же подразделяется на металлообработку без снятия материала и со снятием материала. К первой группе относятся процессы заготовительное, т.е. первоначальное получение детали со всеми конструкторскими и технологическими припусками. А именно это гибка, прокатка, штамповка, ковка и прессование.

Ко второй группе относятся уже процессы, обеспечивающие заготовке требуемый вид и надлежащее состояние. К ним относятся:

– процесс резания металлических и других твёрдых материалов фрезами. Главное движение при фрезеровании считается вращение инструмента, поступательное передвижение заготовки – движение подачи. Скорость резания приравнивается к окружной скорости наиболее отдалённых от оси самой фрезы, точек её зубьев.

– металлообработка резанием внутренних и наружных поверхностей вращения, а так же торцевание, снятие фасок, отрезание, прорезание канавок, нарезание резьбы на токарном станке. Главное движение – вращение заготовки, поступательное перемещение режущего инструмента – движение подачи.

– в металлообработке , это процесс получения в заготовке сквозных, а так же глухих отверстий в монолитном материале на токарном, сверлильном, расточном или агрегатном станке. Здесь главным будет движение – вращательное, поступательным – движение подачи.

– в металлообработке , это воздействие на поверхность заготовки абразивным инструментом. Главное движение при шлифовании всегда вращательное, выполняется абразивным инструментом.

– металлообработка заготовки резанием путём снятия стружки, осуществляется путём возвратно-поступательного движения инструмента или изделия. При работе на продольно-строгальном станке главное движение будет сообщаться заготовке, а инструменту – движение подачи.

В наше время наряду со старыми и проверенными способами металлообработки так же широко используются и инновационные методы, в некоторых случаях более совершенные и продуктивные. К таким методам можно отнести обработка металла лазером , электрохимическим способом и даже ультразвуком. Предлагаем рассмотреть подробнее, что из себя представляют эти методы.

– это целая группа методов, назначение которых придание заготовке определённой формы, размеров, а так же свойств. Сам процесс протекает в электролизерах, где обрабатываемая деталь играет либо роль анода, либо катода, в редких случаях и тем и другим. Т.е. существуют анодные методы обработки, катодные, электрохимическое травление (ЭХТ), электрохимическое полирование (ЭХП), анодное растворение, анодное формообразование (ЭХФ). Каждый из этих методов играет свою определённую роль в технологическом процессе металлообработки .

– она выполняется колеблющимся с огромной частотой (ультразвуковой) инструментом, У которого поперечное сечение одинаковой формы с обрабатываемой деталью. Таким сложным по технологии способом осуществляется разрезание плоскостей и их обработка, долбление отверстий различных форм и конфигураций, очистка поверхностей детали, сварки или пайки. Стоит отметить, что ультразвуковые колебания имеют большую удельную мощность. Качество обработки обеспечивает точность 0,01 – 0,02 мм с частотой поверхности после обработки 9 класса.

– процесс нагревания и разрушения определённого участка материала осуществляемый при помощи луча лазера. Уникальный процесс, искусственно созданный человеком и не имеющим аналога в природе. Обозначается LBC – Laser Beam Cutting – резание лучом лазера. Суть процесса и его отличие от светового луча в том, что лазер имеет определённую направленность, когерентность и монохроматичность. Направленность – т.е. луч концентрируется, как правило, на одном относительно небольшом участке. Когерентность – т.е. протекание одновременно множества волновых процессов. Также когерентность вызывает резонанс, который неоднократно усиливает мощность луча. Монохроматичность – т.е. обладание конкретной длинной волны и частотой. Тем самым облегчается процесс фокусировки линзами.

Стоит отметить, что этот способ лазерной металлообработки особенно эффективен при работе со сталью сечением до 6 мм, обеспечивая повышенное качество и точность, а так же сравнительно высокую скорость резания. Для более толстых в сечение деталей лазерная резка используется крайне редко или не используется совсем.

Было бы несправедливо не упомянуть о термической обработке металлов , так как этим способом так же осуществляется своего рода металлообработка . Итак, термообработка – ряд операций, воздействия на материал высоких температур с целью получения необходимой структуры и свойств.

Термообработка подразделяется на закалку, отпуск, отжиг, цементацию. Что бы понять, что это такое, необходимо подробнее рассмотреть каждый их вышеперечисленных способов.

– термическая металлообработка, принцип которой состоит в нагреве и последующим скором охлаждении с целью фиксирования высокотемпературного состояния металла, а так же избегания ненужных процессов термической деформации и устранения внутреннего напряжения металла, при медленном охлаждении. Как правило, закалке подвергают конструкционные стали с целью увеличения прочности и твёрдости, пластичности, высокой износостойкости и вязкости.

– считается окончательным процессом в термической металлообработке . Процесс включает в себя нагрев, выдержку и охлаждение. Цель отпуска считается достигнутой, если материал становится более прочным, пластичным с повышенной ударной вязкостью. Отпуск бывает трёх видов: низкий, средний и высокий. Они отличаются между собой температурными режимами.

– процесс термической металлообработки , при котором у обрабатываемого материала снижается твёрдость, но повышается пластичность и вязкость. Это происходит за счёт получения равновесной мелкозернистой структуры. Отжиг применяют если деталь необходимо обрабатывать резанием или давлением, если необходимо исправить структуру сварных швов, а так же для подготовки к последующей термообработке .

– процесс химико-термической обработки , т.е. диффузионное насыщение поверхностей металлических деталей углеродом для увеличения твёрдости, предела прочности и износостойкости. Во время этого процесса содержание углерода, необходимое для концентрации в поверхностном слое может быть разным, это зависит от состава стали, а так же условий эксплуатации.

Ну, вот, пожалуй, все основные методы и аспекты, входящие в состав понятия металлообработка мы с вами рассмотрели. Но напоследок хочу добавить, что современные технологии не стоят на месте, постоянно развиваясь, они вносят свой вклад в развитие промышленности в России, тем самым постоянно модернизируя старые и создавая новые методы металлообработки .

© Все права на использование любых материалов принадлежат компании НПП РУСМЕТ.

Способы обработки металлов

Такой технологический процесс, как металлообработка, подразумевает физическое воздействие на металлы или сплавы с целью изменения их размеров, форм, характеристик, физико-механических свойств. В понятие металлообработки входит огромное количество разнообразных технологий и методик, находящих применение в современной промышленности и производстве. Причем в каждом из направлений работают высококвалифицированные специалисты, используется профессиональное оборудование и инструменты.

Основные способы обработки металлов

Для достижения материалами необходимых характеристик и физико-механических свойств могут использоваться разные методики.

Наиболее востребованными из них сегодня являются:

• механическая обработка металлов;
• обработка металлов под давлением;
• литье;
• сварка.

С помощью этих технологий можно варьировать форму, размеры, особенности материалов. Они могут применяться самостоятельно или в сочетании друг с другом. Причем надежность любых металлических конструкций и изделий, использующихся в строительстве, производстве, быту, напрямую зависит от качества обработки металлов.

Обработка металлов резанием

Речь идет о механическом воздействии на материал, вследствие которого он принимает необходимые размеры и форму за счет удаления лишнего с помощью специальных режущих инструментов. Весьма востребованная и хорошо развитая отрасль металлообработки, в которой работают многие современные предприятия.

В рамках обработки металлов резанием может осуществляться:

• токарная обработка;
• воздействие за счет использования абразивных материалов;
• нарезка резьбы;
• обработка с помощью напильника.

Обработка металла под давлением

Эта технология включает в себя процессы, позволяющие изменить форму и конфигурацию механической заготовки при условии сохранения ее сплошности. Речь идет о пластической деформации, приводящей к частичному смещению определенных частей детали. Обработка материалов под давлением включает в себя несколько технологических процессов.

Все перечисленные процессы широко применяются в современной промышленности. Они позволяют создавать металлические детали заданных размеров и характеристик за счет использования для работы над исходным сырьем специального оборудования.

Литье металлов

Обработка металлов может осуществляться также посредством литья. В рассматриваемом случае металл плавится, а потом заливается в предварительно подготовленные формы, где и застывает.

Таким способом получают детали различных размеров и форм, называемые отливками.

Сварка металлов

Включает в себя обработка металлов также сварку отдельных деталей, заготовок или других элементов. Сварка подразумевает соединение краев металлических изделий с предварительным их разогревом.

Начавшие плавиться кромки состыковываются и затвердевают, благодаря чему создается прочный шов.

Существует несколько заслуживающих внимания разновидностей процесса:

Холодная сварка является уникальным вариантом организации процесса. В данном случае речь идет не о разогреве кромок соединяемых элементов, а о вдавливании одного металла в другой. Методика относительно новая, но уже пользуется популярностью на производстве.

Оборудование для обработки металлов на выставке

Поскольку рассматриваемая сфера включает в себя большое количество процессов и методик, ассортимент оборудования, используемого для их реализации, чрезвычайно широк. Причем, выбирая оборудование для металлообработки, важно отдавать предпочтение продукции известных и хорошо себя зарекомендовавших производителей.

Узнать же больше о данной сфере, ознакомиться с классическими моделями и новинками оборудования, а также наладить полезные связи вам поможет специализированная международная выставка « Металлообработка». Это мероприятие проводится в московском ЦВК «Экспоцентр» ежегодно. Особенно интересным оно будет для работников данной сферы, научных сотрудников, предпринимателей.