Способы обработки поверхностей металлов

Обработка поверхностей металла

Выставка «Металлообработка» – это одна из крупнейших отраслевых экспозиций, которую организовывает и проводит в павильонах ЦВК «Экспоцентр».

За период своего существования экспозиция сумела завоевать симпатии международных делегатов и приобрести статус одного из крупнейших отраслевых форумов на территории Российской Федерации, поскольку она затрагивает основные вопросы, начиная от станкостроения и заканчивая методиками обработки поверхности металлических изделий.

Специфика обработки поверхности металлических изделий

Металл хоть и является одним из наиболее прочных материалов, но он достаточно легко поддается различным механическим повреждениям: сколам, царапинам и коррозийным разрушительным процессам.

Поэтому во избежание подобных неприятностей изделия, изготовленные из металла, подвергают специальной обработке, которая бывает следующих типов:

Однако, перед тем как приступить к непосредственной процедуре, деталь или изделие необходимо очистить от масляных пятен, различных загрязнений и проявлений ржавчины.

Удалить жирные пятна можно при помощи обезжирователя, а труху от ржавчины специальным инструментарием.

Во время проведения подобных работ, как правило, применяются ручноприводные или автоматические агрегаты, которые следует использовать мягко, избегая излишнего давления на изделие, ведь жесткая обработка металла может его повредить.

Стоит отметить, что в том месте, где присутствовала коррозия, требуется дополнительная обработка, ведь очень часто ржавчина глубоко въедается в металлическую структуру изделия.

Если же такая ситуация имеет место быть, то в таком случае стоит применить преобразователь ржавчины, после которого поверхность необходимо обработать специальным антикоррозийным покрытием и грунтовкой.

Подобная обработка металла сможет обеспечить изделию дополнительную защиту, а также поможет убрать изъяны и неровности самой поверхности.

Существующие методы обработки поверхности металлических изделий

Наиболее часто применяемыми способами обработки металла считаются химические. Кислоты ортофосфатного типа наносят на поверхность, которую разъела ржавчина при помощи кисточки или распылителя. Подобные смеси делятся на два типа:

1. Составы смываемого типа. После смывания раствора с поверхности изделия его подвергают обработке антикоррозийным покрытием во избежание повторного появления ржавчины.
2. Составы несмываемого типа. После использования данных средств промывка изделию не требуется, поскольку данная методология отличается высокоэффективностью.

Составы несмываемого типа очень хорошо уничтожают все проявления коррозийных процессов и противостоят им.

Базовые методики химической обработки металлов:

1. Использование химического раствора 5% уротропина, а также соляной и серных кислот. Уротропин – обязательный компонент, без него серная кислота способна растворить изделие.
2. Ортофосфатная кислота. После ее использования ржавчина преобразовывается в стойкое покрытие, которое легко счищается с поверхности.
3. Вазелиновое масло и молочная кислота превращают коррозию в кристаллы соли. По окончании реакции поверхность изделия протирают.

Благодаря существованию столь эффективных методик и составов эксплуатационный срок металлических изделий увеличивается.

Чистота обработки поверхности металла

Качественно отшлифованная поверхность металлического изделия – это важный параметр для данной отрасли.

От того, насколько хорошо обработали поверхность заготовки, зависит дальнейшая прочность, механические свойства и показатели детали, ее герметичность, а также процент будущего трения с другими компонентами, эксплуатационный срок и товарный внешний вид. Уровень шероховатости определяется при помощи физических коэффициентов, которые отражают частоту и высоту неровностей.

Чистоту обработки поверхности металла измеряют в микрометрах специализированными инструментами и приборами. После проведения всех необходимых операций сопоставляются исходные показатели с последующими, которые возникают в процессе естественного износа или трения. Полученная сумма чисел считается равновесным коэффициентом.

Уровни чистоты обработки в зависимости от используемых технологий

На уровень гладкости и чистоты обработки поверхности металла в первую очередь влияет используемая методика и применяемые инструменты.

Отметим, что шероховатость поверхности по степени шлифовки можно разделить на четыре типа:

1. Грубая или жесткая. Изъяны и дефекты на такой поверхности отчетливо видны даже без использования увеличительных приборов. Их образуют ручные напильники или же режущие детали станков на первичном этапе прохода.
2. Получистая шероховатость. Неровности на такой поверхности лишь слегка заметны, поскольку режущие элементы пропустили деталь сквозь себя без заметных повреждений.
3. Чистая. Шероховатости, изъяны и неровности можно определить только при помощи увеличительного инструмента, поскольку для невооруженного глаза они незаметны.
4. Очень чистая или чистейшая. Характеризуется полным или практически полным отсутствием изъянов. Такая поверхность считается эталонной и соответствует всем высоким требованиям чистоты.

Шероховатость может определяться при визуальном сравнении с качественным образцом, характерно для очень низких классов чистоты.

Актуальным способом может считаться использование профилометра или микроскопа. Они могут определить, насколько высока ее чистота и разряд.

На сегодняшний день шероховатость представляет собой общее значение всех крупных и мелких дефектов, изъянов и неровностей как с отступами, так и по всей длине поверхности заготовки или детали.

Чистоту обработки поверхности металла необходимо измерять. Это связано с тем, что её эксплуатационные параметры могут задавать остальные значения для других элементов и деталей.

Чистота обработки поверхности металла – важный показатель качества при оценке изделия или чистого материала. Эта индустрия – обширнейшая отрасль экономики.

Металлообработка охватывает процессы получения металлов из руд или других материалов, а также все операции, связанные с его обработкой и применением.

Существует пять основных видов обработки поверхности металла:

• литье;
• термическая обработка;
• обработка давлением;
• электрическая обработка;
• сварка.

Чистота обработки поверхности металла при любом из видов играет важную роль.

Процесс литья известен человечеству уже очень давно. Суть технологии его очень проста. Для начала нужно нагреть металл до состояния жидкости, при этом важно, чтобы не было никаких включений.

Чугун очень популярен, потому что он при литье имеет жидкую консистенцию, что позволяет ему заполнить самые мелкие детали формы.

А вот сталь – более капризный материал и требует дополнительных ухищрений. После жидкий металл или сплав заливается в форму.

Когда заготовка остыла, она вынимается и следует на очищение. Для этого используют различные машины и аппараты.

Чистота обработки поверхности металла имеет огромное значение при определении качества уже готовых к реализации заготовок.

Термические операции осуществляются посредством нагрева материала с последующим выдерживанием и охлаждением.

В этом процессе важными показателями являются:

• температура нагрева металла;
• время выдержки металла в нагретом состоянии;
• скорость охлаждения.

Существует три вида термической обработки: термообработка, химико-термическая, термомеханическая. Каждый из этих типов имеет свою особенность.

Химико-термическая обработка применяется с целью насыщения металла углеродом либо другим элементом. Данный процесс придает однородность сплаву.

Термомеханическая обработка гарантирует улучшение механических свойств уже готовых деталей.

Первый вид осуществляется тремя способами:

Обработка металла давлением – это самый старый способ обработки металла в истории. В основе этого процесса лежит применение физической силы, с целью придания необходимой формы заготовке.

Различают семь основных способов обработки поверхности:

• ковка;
• штамповка;
• листовая штамповка;
• протакта;
• волочение;
• прессование;
• комбинированное использование предыдущих.

Сварка бывает двух видов. Первый предполагает расплавление металла в местах соединения, после чего; жидкие фазы перемешиваются, образовывая шов. Второй вид – сварка пластическим деформированием.

Детали сдавливаются между собой, образовывая шов. При этом процессе иногда они могут локально нагреваться в местах соединения. Этот вид сварки не отличается высокой прочностью.

Электрическая обработка бывает двух типов: электроискровая и электрохимическая. Первый вид осуществляется путем создания искусственного заряда, который воздействует на металл.

В результате этого материал локально нагревается до 8-10 тыс. градусов по Цельсию. Второй вид осуществляется путем взаимодействия тока и химических реактивов на металл. Этот тип обработки придает блеск материалу.

Новые технологии обработки поверхности металла на выставке

На выставке «Металлообработка» будут собраны ведущие специалисты отрасли обработки металла, в том числе технологий обработки поверхности. Специалисты расскажут о перспективах развития индустрии и планах на будущее, а также о новых способах и технологиях улучшения чистоты обработки поверхности металла.

Экспозиция «Металлообработка» – это ежегодное отраслевое событие в тяжелой промышленности. Оно посвящено новинкам специального оборудования и инновационным технологиям, а также их применению в отрасли.

Специалисты большинства европейских компаний отметили рост популярного для промышленников мероприятия как среди поставщиков оснащения, так и у целевой аудитории и гостей выставки.

Данная экспозиция является отличной стартовой бизнес-площадкой для молодых специалистов и отечественных компаний-производителей.

Источник

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