Чем необходимо руководствоваться при выборе способа обработки металла

Виды обработки металла

Сталь, чугун, медь, алюминий — каждый материал нуждается в отдельном подходе.

При выборе способа работы с металлическими конструкциями необходимо опираться на физические и химические свойства сталей, а именно:

• температура плавления и закалки — для термообработки;
• твердость и прочность — для резания и точения.

Второй признак классификации происходит в зависимости от того, какая стоит цель перед специалистом. Задачи могут быть многочисленными — распиловка, то есть отделение одного фрагмента от целого, шлифовка, создание фигурной поверхности, штамповка и пр.

Основные способы и методы обработки металлов и сплавов

В зависимости от намерений, могут применяться разнообразные технологии, использоваться то или иное оборудование. Перечислим основные подходы к металлообработке:

• механический — это оказание физического давления прессом или острием инструмента;
• термический — производится посредством поднятия высокой температуры, применяется для изменения формы или придания дополнительных физических характеристик;
• художественный — к нему, в первую очередь, относится ковка — придание необходимой конфигурации изделию с целью достижения эстетического эффекта;
• сварочный — это соединение двух и более элементов посредством электродуговой или инверторной сварки;
• электрический, в том числе прокалка, то есть пропуск через металл разряда;
• токарный — придание нужной формы (рис. 2);
• литье — это отлив из расплавленного материала требуемой детали.

Теперь перейдем к описанию наиболее часто применяемых видов металлообработки.

Фрезерные работы

Фрезеровщики могут на своей аппаратуре производить сразу несколько операций — и наружная обработка, придание формы, и создание отверстий, полостей, поскольку фреза передвигается в нескольких направлениях (рис. 1, 3, 4). Помимо этого, можно наносить фаски, делать резьбу, канавки.

Рисунок 1 — Фрезерование детали

Многообразие процедур и задач настолько высоко, что фрезерный станок один из самых востребованных. Его устанавливают как на производствах, так и в частных мастерских. Отдельно стоит упомянуть оборудование, оснащенное ЧПУ (рис. 5, 6), так как автоматизация позволяет делать высокоточные операции с деталями фактически любой формы.

Рисунок 2 – Обработка заготовки на токарном станке.

Зубонарезные работы

Это процесс обработки металла, входе которого создаются зубчатые колеса, а также другие детали, имеющие зубья. Особенность заключается в том, что требуется сохранять на протяжении всего рабочего участка одинаковый шаг, а также глубину резьбы. Есть специализированные зубофрезерные и зубодолбежные инструменты, которые базируются на копировальном методе, то есть впадины прорезываются обычным фрезерным способом с единичным делением.

Рисунок 3 – Фрезерование детали.

На крупном оборудовании есть специальные червячные резцы, которые расположены так, что они при одном проходе позволяют создать кромки на одинаковом расстоянии. Затем все зубцы шлифуются специализированными дисками, которые отличаются наличием основного количества абразивных веществ на торцах.

Токарные работы

Обработка металла точением — это снятие верхнего слоя с вращающейся стальной заготовки посредством различного режущего инструмента. Основные изделия, с которыми можно работать на таком станке имеют цилиндрическую или конусообразную форму. Помимо срезания стружки, можно производить следующие процедуры:

• торцевание;
• снятие фасок;
• отрезание;
• обработка галтелей;
• прорезание канавок.

Важный нюанс при произведении операции — это стружкоотведение. Оно бывает автоматическим на станках с ЧПУ, но чаще производится вручную специалистом.

Рисунок 4 – Фрезерование плоской поверхности.

Сваривание металлических элементов в одну конструкцию — это наиболее часто используемый на данный момент способ достижения прочного соединения. Он заключается в точечном нагреве рабочей зоны с последующим расплавлением материала. Расплавленная сталь вступает во взаимодействие, образуя при застывании крепкую связь.

• электродуговые аппараты с электродами;
• полуавтоматы с присадочной проволокой.

В первом случае проводник покрыт специальным неплавким составом, который одновременно поддерживает сварную ванну и способствует правильному наложению шва без влияния кислорода. Во втором случае присадка является дополнительным материалом, который при расплавлении скрепляет заготовки.

Сварщик должен обладать опытом и достаточным объемом знаний, чтобы правильно выбрать электрод, силу тока, скорость движения.

Рисунок 5 – Фрезерование на станке с ЧПУ.

Ручная дуговая сварка

Дополнительные названия — MMA, РД, РДС. Метод придуман еще в 19 веке, но активно используется до настоящего времени с небольшими модификациями. Между проводником и поверхностью стали образуется электродуга с помощью ударов или «чирканья» по детали. В образованной сварной ванне одновременно плавится и заготовка, и электрод.

Способ используется в домашних условиях. Затруднения возникают, когда нужно создать потолочное или вертикальное соединение. Специалисты в таких случаях советуют ускорять процесс работы, чтобы сила тяготения не помешала отличному результату.

Сварка под флюсом

При воздействии на область сваривания воздуха происходит окисление. Это естественный процесс, но он мешает образованию прочного соединения. В электродуговых аппаратах применяют электроды со специальной обсыпкой. Помимо этого, активно применяется технология с подачей инертного газа. Но максимальное качество можно получить только при применении флюса. Это гранулированный порошок, который при нагревании плавится и служит защитой для процессов, происходящих под образованной пленкой. Затем вещество остается в виде шлака, который легко снимается со шва привычным способом, шлифовкой.

Рисунок 6 — Обработка детали на станке.

Электрическая обработка изделий из металла

Основная технология выглядит так: на участок подается точечный разряд, который приводит к оплавлению стали. Используемый электрод обычно сделан из латуни, а пространство между ним и поверхностью заполняют маслом, которое имеет отличные проводящие способности. Активно применяется эта методика для работы с металлическими тонкими листами, а также для заточки инструментов.

Подвидом электрообработки можно считать ультразвуковой метод. Волны с высокой частотой по аналогичному принципу разрушают молекулярные соединения, что приводит к образованию отверстий.

Высокая точность позволяет пользоваться технологией для изготовления ювелирных изделий.

Рисунок 7 – Обработка детали на токарном станке.

Рисунок 8 – Фреза.

Способы механической обработки

Несмотря на разнообразие процессов, их суть одинаковая. Берется заготовка с припуском, то есть с «лишними» миллиметрами или сантиметрами. Затем на нее оказывается воздействие посредством более твердого и острого инструмента. Остальные нюансы зависят от подвида — наличие вращения, подача и пр. К ним относят:

• Точение на токарном оборудовании.
• Сверление — образование сквозных или глухих отверстий нужного диаметра.
• Нарезание внутренней и внешней резьбы. Вручную это можно сделать с помощью метчика и плашки.
• Фрезерование.
• Строгание — процедура не отличается от классического типа деревообработки, когда резец проходит несколько подходов по поверхности. снимая стружку.
• Шлифование — важный финишный процесс, придание нужного уровня шероховатости и доведение до идеальных размеров.

После перечисленных способов не остается никакого припуска.

Рисунок 9 — Инструменты для обработки металла резанием.

Основы металлообработки давлением

При данных методах целостность стали не нарушается, но меняется форма. В большинстве случаев необходимо термическое воздействие, чтобы уменьшить прочность и твердость детали.

• Ковка. Проводится вручную, поэтому очень ресурсозатратна. Однако результат получается индивидуальный, а поэтому дорогостоящий. Нагретый металлический прут специалист отбивает молотком до нужной конфигурации. В современных условиях используется пресс.
• Штамповка. Часто применяется к тонколистовому металлу. Есть матрица и пуансон. Они имеют зеркальное отражение, но одинаковую форму. Помещенный между ними лист сгибается, приобретая нужные очертания.

Рисунок 10 – Фрезерование.

Как обрабатывают металлы с помощью резания?

Это простая процедура, имеющая целью разъединения одной детали на две и более. Для этого используются специальные лезвия из крепкой инструментальной стали.

Подвиды обработки металла:

Химическое воздействие

Ряд химикатов может повысить прочностные, антикоррозийные характеристики заготовки. В основном управляемые реакции необходимы или для снятия загрязнений перед другим видом металлообработки, или для нанесения дополнительного покрытия, например, цинкование.

Время и температура

При данном способе важно поддерживать нужный температурный режим и определенный временной промежуток, иначе, передержав или перегрев сталь при работе, можно столкнуться с необратимыми деформациями.

Термообработка

Обработчик металла применяет ряд операций при повышенном термическом воздействии с целью изменить физические и химические качества продукции.

Отжиг. Суть — повышение t до предела пластичности и постепенное остывание вместе с печью.

Результат — увеличенная ковкость, снятие внутренних напряжений, сниженная прочность.

Рисунок 11 – Резец токарного станка.

Закалка. Нагрев, продолжительное выжидание при высокой температуре, быстрое охлаждение вводе или масле. Итог — увеличивается прочность и стойкость к сжатиям и растяжением, но также повышается хрупкость.

Отпуск. Вторичное нагревание после закаливания, чтобы компенсировать полученное негативное воздействие.

Старение. Медленное и продолжительное изменение температурного режима, которое приводит к естественным превращениям, происходящим при длительной эксплуатации металлической конструкции.

Нормализация. Процедура аналогична отжигу, но остывание происходит на открытом воздухе. Меняется зернистость структуры, приводит к повышению ковкости.

Источник

Виды обработки металла

Вырезать из металлического листа заготовку или придать ей нужную форму можно, используя специальное оборудование. Сотрудники ООО «ЧЗМК» качественно выполняют все виды металлообработки. Цеха компании оснащены современными станками. Есть оборудование с ЧПУ. Мы быстро выполняем заказы любых объемов, привозим заказы всеми видами транспорта.

Особенности обработки металла

Металлы, состоящие из разных компонентов, имеют свои показатели прочности и гибкости, другие характеристики. Их нельзя обрабатывать одними и теми же способами. При выборе метода воздействия на материал учитываются требования к изделию, которое нужно получить. Иногда приходится менять не только форму, но и технические характеристики сплава.

Существует 5 способов обработки металлических заготовок:

• механическая;
• химическая;
• электрическая;
• термическая;
• воздействие давлением.

Используя инструменты, предназначенные для механических работ, можно раскроить деталь, проделать в ней отверстие, отшлифовать. Зачастую в результате получается черновая заготовка, на которую дополнительно воздействуют давлением, высокими температурами.

Обработку стали твердых марок выполняют электрическим способом. Еще его применяют, если нужно проделать отверстия разной формы и размеров в металле, выполнить заточку инструментов. Данный способ предполагает использование станков разных типов.

Химическая обработка – это воздействие на заготовку разными составами (кислотами, щелочами), которые вступают в реакцию с металлическим сплавом. После завершения взаимодействия меняются физико-химические характеристики металла. Их улучшение зачастую и есть смыслом воздействия.

При термической обработке, как и при химической, улучшаются эксплуатационные свойства заготовки, повышается ее прочность.

Изменить форму детали, не нарушив при этом ее целостность, можно при помощи высокого давления. Работая с твердыми металлами (некоторые марки стали, к примеру), заготовку предварительно разогревают.

Сварка

Такой вид обработки металла как сварка используется в том случае, если нужно получить неразъемные соединения металлических элементов. Данная технология применяется повсеместно (на крупных и мелких предприятиях, при ремонте металлоконструкций). Соединять детали можно по-разному:

Обработку металла данным способом осуществляют на полуавтоматических или автоматических сварочных станках, при помощи ручного инструмента. В качестве источника тепла чаще всего используют электрическую дугу или газовое пламя. Реже соединение деталей происходит за счет теплового трения, ультразвука, энергии лазера или другого вида воздействия.

Автоматические станки не отличаются широким функционалом. Предварительно оператор задает программу. На этом участие человека в процессе заканчивается. Используется данный способ при изготовлении большого количества изделий.

При работе с оборудованием полуавтоматического типа процессом руководит оператор, а присадки в нужную зону подаются посредством специального механизма.

В последнее столетие разработано много новых видов сварки. Популярность приобрели плазменная, электро-лучевая и термитная технологии. В первом случае детали соединяют ионизированным газом, образующим электродугу. Кроме сварки, оборудованием такого типа можно резать металлические заготовки.

Если нужен глубокий (до 20 см) или небольшой (до 10 мм) шов, лучше использовать электро-лучевую технологию. Ее специфика заключается в том, что обработка металла происходит в вакууме. Применяется этот способ сварки нечасто, что объясняется его спецификой.

Термитный вид сварки применяют:

для устранения трещин и дефектов сделанных ранее швов; если нужно обеспечить высокое качество соединений металлоконструкций.

Электрическая обработка

При обработке металла электрическим способом подается разряд высокой интенсивности. Он разрушает поверхность заготовки. Используют технологию:

• если нужно сделать отверстия в тонком металлическом листе;
• для заточки инструментов;
• при обработке заготовок из твердых сплавов;
• чтобы достать из ранее сделанного отверстия часть отломавшегося сверла или другой элемент (если это нельзя сделать другим способом).

Напряжение подается на электрод, сделанный из графита или латуни. Металл под таким воздействием оплавляется. В некоторых случаях используют ультразвук. Полученные после подачи напряжения колебания частотой 20 кГц и больше вызывают резонанс. Это ведет к точечному разрушению верхнего слоя заготовки. Метод применим для работы с нержавеющей сталью и прочными сплавами. Под воздействием ультразвука разрушается не только металл, но и драгоценности.

Художественная обработка металлов

Различают несколько видов художественной обработки металла:

При помощи специальных инструментов и оборудования на поверхности заготовки создаются декоративные элементы или сама деталь превращается в цветок, листок растения, изогнутый стебель.

Чеканку используют, если на поверхности заготовки нужно сделать рельефный узор. Металл сначала разогревают. Как только сплав становится пластичным, его поверхности специальным оборудованием придают нужный рельеф. При этом толщина заготовки не изменяется.

Ковка – одна из самых старых технологий. Нагретому или холодному металлу придают нужную форму. Заготовки, не прошедшие термическую обработку, прессуются. Такие детали и изделия получаются менее прочными. Нагревается металл до определенной температуры. Перегретый сплав начнет плавиться.

Ковка бывает разных видов:

• свободной (заготовка закрепляется с одной стороны, а нужная форма придется кувалдой или молотком);
• машинной (делается при помощи тяжеловесных механизированных молотов);
• штамповкой (на металл воздействуют заготовленным ранее штампом).

Последний способ нужен для производства большого количества одинаковых декоративных элементов. При данном способе обработки используют две формы, одна из которых – зеркальное отражение другой.

Литье отличается от ковки и чеканки тем, что мастер работает с расплавленным металлом. Состав заливают в многоразовые формы. Работая с цветными металлами и марками стали, у которых низкая температура плавления, используют пресс-формы. После их заполнения на заготовку воздействуют давлением от 7 до 700 МПа. При работе с труднообрабатываемыми составами используют технологию ЛГМ. Литейные формы выполнены из материала, который во время заполнения газифицируется. Отливки полчаются точными, процент брака минимален.

Механическая обработка металлических заготовок

При механической обработке металла отделяют слой заготовки, в результате чего меняется его форма. Используют ручной инструмент и автоматизированные станки. Независимо от вида оборудования к его режущей части применяется механическое воздействие.

Заготовки обрабатываются на станках разных типов. Существуют следующие виды механического воздействия на металлическую заготовку:

Детали, имеющие форму вращения, вытачиваются. Круглые отверстия проделываются методом сверления, а продольные пазы – строгания. На фрезировальных станках можно сделать деталь любой формы. Перед нанесением на черновую заготовку финишного покрытия и для удаления дефектов используют шлифовальное оборудование.

Зачастую при изготовлении отдельных частей металлоконструкций обработку металла производят несколькими методами.

Обработка давлением и с помощью резки

Обработка металла давлением входит в группу художественных методов. Кроме изменения формы заготовки, ее можно вытянуть или сжать. Данным способом делают не только декоративные изделия, но и колесные базы, баки для бензина.

При резке металл делится на части нужных размеров. Профиль стандартной ширины и толщины из сплавов средней прочности чаще всего делают при помощи абразивного круга или дисковой пилы. Если нужно выполнить раскрой заготовки более сложной формы или произвести обработку прочной заготовки используют другие способы резки:

Для вырезания одной или нескольких заготовок лучше использовать ручной инструмент. Он потребляет меньше электроэнергии, чем станок или же вообще не требует подключения к источнику питания. Сэкономить много времени не получится. Станок нужно подготовить к запуску, задать параметры.

Обработка металла газовой резкой применяется в том случае, если необходимо за короткое время сделать много деталей. Еще этот способ удобен, если заготовки нужно разместить в емкости для транспортировки.

Лазерная обработка многофункциональна. Кроме резки на специальном оборудовании, можно нанести на заготовку надпись. При резке лазером размеры полученных деталей соответствуют заданным параметрам. Твердый металл лучше обрабатывать плазмой.

Химическое и термическое воздействие на металлы для повышения их защитных свойств

При нанесении на металл химических составов запускается реакция, которая полностью контролируется оператором. Данным способом:

• очищают поверхность заготовки перед ее покраской;
• защищают металл от коррозии;
• выполняют финишную отделку детали;
• наносят защитные покрытия.

После воздействия на сплав высокими температурами улучшаются его физические и механические свойства. После нагревания металл охлаждается. Все операции выполняются на специальном оборудовании.

Существует 5 видов воздействия термическим способом:

• отжиг — для снижения твердости и повышения пластичности;
• закалка — для снижения ударной вязкости и повышения твердости;
• отпуск — для компенсации хрупкости после закалки;
• старение — для изменения внешнего вида;
• нормализация — для придания мелкозернистой структуры.

В последнем случае изменения повышают ковкость. При этом металл сохраняет твердость.

Сотрудники Череповецкого завода металлоконструкций тщательно подбирают метод воздействия на заготовку, вид оборудования. На производстве организован контроль качества. Мы работаем со всеми видами металлов.

Источник