Способ художественной обработки металла это

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.

Источник

Художественная обработка металла

История материальной культуры зафиксировала удивительные изделия из металла, выполненные мастерами прошлого: литые колокола и скульптурные монументы, кованые ограды и оружие, сосуды и светильники и многое другое. В каждый такой предмет вложен труд мастера-ремесленника, знающего приемы обработки золота и серебра, бронзы и железа, умеющего подчеркнуть в изделии особенности материала, необходимые для решения художественной задачи.

Современная технология заменила многие ручные приемы обработки металла промышленными способами. Но для изготовления уникальных и малосерийных изделий ручные способы обработки сохраняются и передаются новым поколениям мастеров и художников.

Промыслы художественной обработки металла начали формироваться в России в XVII в. Многие из них существуют и сегодня. Основные способы обработки металла следующие.

Литье — древний и очень распространенный способ изготовления изделий путем заливки расплавленного металла в специальные формы. Остывшую отливку зачищают и дорабатывают.

Ковка — один из способов обработки металлов давлением, связанный с кузнечным ремеслом. В отличие от драгоценных металлов, которые поддаются холодной ковке, железо требует нагревания до температуры более 1000 °С, когда его можно гнуть, деформировать, чтобы получить конструкцию или элементы орнамента заданных формы и размеров.

Ковке близка техника просечки, когда из тонкого листового металла (жести) вырубают ажурные орнаменты.

Чеканка — выбивание рельефа в тонком металлическом листе или пластине. Чеканку выполняют ударами молотка по специальному стальному стержню, получая необходимый объем на пластине или объемный предмет.

Скань (от др. -рус. скать — сучить, свивать) — оригинальная ювелирная техника создания узоров из гладкой или крученой проволоки (свитой в веревочки). Такой орнамент может стать накладным украшением предмета из металла, дерева, камня или из него можно изготовить ажурные вазочки, шкатулки, ювелирные украшения. Скань часто дополняют металлическими шариками (зернью), которые обогащают поверхность орнамента. Напаянная на поверхность предмета из металла скань образует контурный рисунок для перегородчатой эмали или вставки цветного камня.

Финифть, или живописная эмаль, — уникальная роспись металлических изделий эмалевыми красками по белому эмалевому грунту. Уникальность и сложность этой техники декорирования изделий определили ее ограниченное использование в центрах художественной обработки металлов. Стеклообразное покрытие, составляющее основу эмали, обеспечивает тонкий, блестящий слой поверхности расписных и обожженных пластин, закрепляемых в оправу из скани. Прозрачность, чистота и звучность эмалевых красок придают изделиям с финифтью нарядность и декоративность.

Чернение — один из традиционных видов декорирования серебра и золота — основано на вплавлении в резной, гравированный рисунок черни — сплава из серебра, меди, свинца или олова и серы. После обжига излишки черни снимают напильниками, поверхность изделия шлифуют и полируют. Сплав остается в гравюре, контрастно выделяясь на фоне светлого металла.

Великоустюгское черненое серебро. В Великом Устюге уже в XVI в. начали появляться различные ремесла, в том числе по обработке серебра, меди, железа. Славу Великого Устюга на долгое время составило черненое серебро, которое не только приобрело свой художественный почерк, но и оказало влияние на развитие черненого дела в Москве. Великоустюгские изделия XVIII в. — это гравюры на металле, штрихи которой заполнены черным металлическим сплавом. Покрытый позолотой углубленный матовый фон подчеркивал глубину черненого рисунка на коробочках, табакерках, флаконах для духов. Тема оформления соответствовала назначению веши. Так, на табакерках изображали сцены охоты, военные баталии, на шкатулках для женских украшений — мотивы прогулок, торжественных выездов.

К началу XIX в. с переходом искусства к стилю «классицизм» формы изделий становятся проще, рисунок приобретает больше ясности. Мастера редко применяют позолоту, а на свободном поле светлого серебра черненую гравюру выполняют почти как рисунок на бумаге. На табакерки переносят вполне реалистические портреты, планы городов с большим числом надписей.

Современные мастера создают в основном черненые ювелирные украшения. На пластинах разной формы они гравируют розетку, развертывающийся бутон цветка или спиралевидный завиток орнамента, оставляя небольшое свободное поле серебра. Благодаря этому приему даже маленькие серьги приобретают декоративную выразительность, которая подчеркивается позолотой орнамента или обрамлением пластин.

Ростовская финифть. Мастера г. Ростова Ярославской области первоначально расписывали эмалью иконки, кресты, пластины для украшения церковных книг и сосудов (потиров). На эмалевых пластинах изображали фигуры святых, библейские сцены, монастыри.

В XIX в. наблюдается переход к реалистическим изображениям. Большое место в творчестве мастеров занимает портрет, иногда написанный в одной тональности: эмалью коричневого или черного цвета.

Дальнейшее развитие искусства ростовской финифти пошло по пути активного восстановления цветочных и растительных композиций в декоре брошей, пудрениц, маленьких зеркал, туалетных коробочек. Мастера продолжали совершенствовать и сюжетную живопись. Пейзажи Москвы и своего родного города, архитектурные памятники, а затем и композиции тематического содержания все больше закрепляются в творчестве художников.

Совершенствование эмалевой живописи связано с использованием в композиции изделий скани (филиграни). Она стала полноправной и неотъемлемой частью ювелирных украшений. Подвески из скани дополняют серьги и кулоны, скань образует выразительную оправу брошей.

Красносельский ювелирный промысел. Этот промысел в Костромской области — наиболее крупный центр производства ювелирных изделий из цветных металлов разных видов обработки. Промысел получил развитие в конце XIX в.

Современное творчество красносельских ювелиров традиционно ориентировано на изготовление ювелирных изделий, а также посуды: кувшинов, стопок, чашечек. Среди многих работ наибольшей оригинальностью и многообразием орнамента выделяется филигрань. Ее используют для создания крупных кубков и ваз, декоративных тарелок и ювелирных украшений.

Казаковская филигрань. Казаковская филигрань сложилась в середине 1930-х гг. как самобытное направление обработки металла в с. Казаково Нижегородской области. В этой технике создают объемные предметы: подстаканники, конфетницы, тарелки для фруктов. Их конструкцию и орнаментальное убранство составляет ажурная филигрань. В орнаменте казаковской филиграни прослеживаются изменение и развитие рисунка от геометрических зигзагообразных лент к мотивам растительного характера, умело переведенным в декоративные формы. Некоторое подражание кружевоплетению перешло в металлический узор, для которого типична упругость завитков и сочленений, связанная конструктивными тягами. Орнамент отличается чистотой и тщательностью отделки, что позволило дополнить ассортимент изделий коробочками, шкатулками, вазочками, которые украшает также растительный орнамент.

Мстёрский промысел. Мстёрский промысел развился в XIX в. Сначала из металла изготовляли чеканные оклады для икон.

В советское время мастера переключились на изготовление посуды из цветных металлов с последующим ее серебрением и золочением. Для украшения на подносах, подстаканниках, вазочках-конфетницах гравировали орнамент в виде скромных букетиков, веточек, розеток. Участки гравированного рисунка, как правило, золотили и полировали, остальная поверхность металла оставалась матовой.

Источник