Способы ручной обработки материалов

Ручная обработка металла и металлоконструкций: технология и инструменты

Обработка металла – это процесс, направленный на изменение форм, размеров и внешнего вида изделий. Для реализации проекта используют определенный набор инструментов. Касательно металла могут понадобиться разного рода станки и дополнительные приспособления.

Методы и этапы

Весь путь от сырья до готового изделия можно поделить на 3 основных этапа.

Первый этап. Создание формы или заготовки

• литье подразумевает заполнение формы расплавленным сырьем;
• механическое воздействие на материал: ковка, прокат, штамповка, сгибание.

Второй этап. Обработка деталей

Включает в себя множество разных процессов:

• фрезерование;
• точение;
• шлифование;
• разрезка;
• сверление;
• формирование резьбы;
• строгание.

Третий этап. Сборка конструкции

Может быть реализована следующими способами:

• сварка;
• пайка;
• склейка;
• соединение с помощью крепежных элементов.

На каждом из перечисленных этапов допускается ручная обработка металла. Самостоятельно добиваться результата выходит дольше и требуется терпение, навыки и, конечно же, инструмент.

Металлургическое предприятие в домашних условиях организовывать не сподручно. Соорудить кузницу затратное дело, но не сложное. В этом есть смысл при наличии желания заниматься ковкой на постоянной основе. Соответственно, заготовки для будущих изделий дешевле будет приобретать в магазине или заказывать у предприятия.

Существующие технологии ручной обработки металла подразумевают под собой токарные и слесарные работы.

Токарь или слесарь

Пополнить домашнюю мастерскую компактным станочным оборудованием вполне доступно. Их эксплуатация не требует специальных профессиональных навыков. Главное – соблюдать правила безопасности и использовать оборудование по назначению.

Так, можно приобрести следующие станки.

• винторезные формируют цилиндры, конусы и резьбу;
• лоботокарные проводят горизонтальную обработку для получения того же результата, кроме резьбы;
• карусельные используют для получения изделий большого диаметра;
• револьверные работают с калиброванным прутом.

• вертикальные с консолями или без них оснащены фасонными, цилиндрическими или концевыми фрезами – допускается обработка: зубчатых колес, пазов, углов, рам;
• горизонтальные дополнительно комплектуются торцевыми и угловыми фрезами, обрабатываются малогабаритные детали;
• сверлильные позволяют работать с крупными изделиями под разным уклоном;
• универсальные приобретают для реализации механических и ремонтных работ;
• настольные отличаются компактностью, мобильностью и высокой точностью результата;
• станки с ЧПУ позволяют наладить поточное производство изделий высокого качества.

• вертикальные с неподвижным сверлом;
• радиальные работают с неподвижными деталями разных габаритов;
• горизонтальные используют для формирования глубоких отверстий;
• многошпиндельные допускают выполнение нескольких операций: агрегатные для промышленных масштабов, с колокольными головками используют для единовременной обработки более двух отверстий, с наличием ряда из шпинделей для формирования разных пустот на одном изделии;
• настольные оснащены одним шпинделем малого диаметра.

• ручные малофункциональны и ограничены работой с медью, сталью и оцинкованным алюминием;
• механические оснащены маховиком, работающим от электричества;
• электромеханические имеют двигатель и редуктор;
• гидравлические меняют форму изделия за счет цилиндрического устройства;
• пневматические устроены пневмоцилиндром;
• электромагнитные позволяют изготавливать металлические ящики;
• мобильные отличаются компактностью.

Кузнечные различают по назначению:

• работа с трубами;
• обработка завитков;
• для продольного скручивания;
• для прессования;
• для формирования колец и хомутов;
• для производства корзин;
• универсальные для сгибания, резки и ковки.

Заточные могут быть универсальными и специализированными:

• шлифовальные предназначены для черновой и чистовой отделки;
• для заточки: винтовых и перьевых сверл с диаметром, не превышающим 18 мм, различных фрез, дисковых пил;
• полировально-зачистные способствуют устранению дефектов: заусенцы, неровности, наплывы.

• рубящие основаны на ударной силе;
• механические оснащены пилами, резцами или ножницами;
• термические отделяют ненужное за счет нагревания детали.

• обдирочные могут устранять старое покрытие, полировать и затачивать изделия;
• ленточные используют для торцовки, заточки и полировки поверхности до зеркальной глади;
• точильные предназначены для зачистки и заточки любых малогабаритных изделий любой формы.

Кроме станочного активно используются инструменты для ручной обработки металла, которые называют слесарными. В комплектацию входят:

Ударный и разметочный инструмент:

• молоток и кувалда;
• зубило;
• крейцмейсель с более узкой кромкой, нежели у зубила;
• кернер, чертилка и циркуль;
• бородки для пробивания листовых изделий.

• пассатижи;
• плоскогубцы;
• круглогубцы;
• клещи;
• щипцы.

Для нарезания резьбы:

• плашки – снаружи, метчики – внутри.
• для резки используют ножницы по металлу;
• для распиливания ножовки и надфили;
• для снятия верхнего слоя с поверхности используют шаберы;
• для обработки отверстий: сверла образуют отверстия, развертки обрабатывают цилиндрические и конические пустоты, зенковки формируют углубления под головки крепежных элементов, зенкеры используют для расширения отверстий и улучшения качества.

Для сборки конструкций:

• гаечные ключи;
• динаметрические ключи;
• отвертки.

• линейки и рулетки;
• штангенциркуль;
• угольники;
• угломерные приборы.

С помощью ручного инструмента можно выполнить большинство задач для обработки металлических изделий небольших размеров, а станочное оборудование позволит расширить возможности производства в домашних условиях.

Источник

Какие технологии применяются при обработке металла

Человек издавна работает с разными видами металлов. Чаще всего, это прочные материалы, которые требуют специального подхода при изменении формы и размера. Обработка металла проводится на разных станках и с применением различных методик.

Обработка металла

Основные способы обработки

Основы металлообработки необходимо знать любому начинающему мастеру и литейщику. Зная, как себя ведут те или иные металлы при разных способах обработки, можно избежать ошибок при проведении технологического процесса.

Современная металлообработка включает в себя несколько основных направлений обработки:

1. Электрическая. С помощью этого способа можно сделать отверстия в металлических листах для заточки инструмента и работы с твердыми видами стали.
2. Механическая. Обширная группа методов обработки металлических заготовок. Их обрабатывают с помощью специального оборудования.
3. Химическая. Создание искусственной химической реакции с помощью кислот, щелочей и других компонентов.
4. Работа с давлением. Чтобы не нарушать целостность заготовки и изменить её форму, используется оборудование создающее мощное давление. Для изменения формы заготовки из твердых видов стали материал изначально разогревают.
5. Термическая. Чтобы улучшить технические характеристики материала, используются различные способы обработки заготовок температурой.

Технология металлообработки развивается и улучшается с каждым годом. Появляется новое оборудование и варианты работы с металлами.

От чего зависит тип обработки

Виды металлообработки подразумевают под собой разные способы работы с металлами. Каждый из методов выбирается в зависимости от твердости материала и других его характеристик. Также на это влияет то, что нужно сделать с заготовкой. Например, для изменения технических характеристик материала используется термическая обработка. Чтобы изменить форму заготовки, может применяться механический способ или оборудование нагнетающее давление.

Электрическая обработка

Технология металлообработки с использованием электрических зарядов подразумевает под собой обработку материала с помощью специального оборудования. Они частично разрушают металлические заготовки.

1. На электрод, изготовленный из графита или латуни, подаётся высокое напряжение.
2. Он соприкасается с обрабатываемой поверхностью.
3. Появляется искра и металл начинает расплавляться.

Чтобы частицы металла не разлетались, в пространство, остающееся между электродом и обрабатываемой поверхностью, заливают специальное масло. Оно улавливает металлические частицы.

Механическая обработка

Существуют различные виды механической обработки металлов. Это самая большая группа способов обработки материала, в которых используются специальные инструменты и оборудование. Механическое усилие позволяет снимать с заготовки слой металла.

Механическая обработка

Сверление и точение

Сверление — это обработка металлов с помощью специального оборудования. Технология сверления делится на несколько этапов:

1. Заготовка закрепляется на рабочем столе с помощью струбцин или тисков.
2. В патроне рабочего инструмента закрепляется оснастка — сверло или мечик для нарезания резьбы.
3. После включения электродвигателя, шпиндель раскручивает патрон. Оснастка проделывает в металлической заготовке отверстие нужного диаметра.

При выборе оснастки требуется учитывать характеристики обрабатываемого материала. Сверла выдерживают разные нагрузки.

Ещё одни распространённым видом механической обработки металла является точение. С помощью этого технологического процесса создаются детали цилиндрической и конусовидной формы. Метод сверления:

1. Заготовка закрепляется в подвижном шпинделе.
2. После включения двигателя она раскручивает заготовку.
3. Мастер подносит резцы для снятия слоя металла.

Классический принцип работы с методом сверления используется при работе с токарными станками. С помощью такого оборудования можно делать внутреннюю и наружную резьбу, а также изменять форму заготовки. Для этого используются различные резцы. Чтобы не навредить своему здоровью, требуется использовать защитные очки.

Шлифование и фрезерование

Ещё одним популярным способом обработки металла является фрезерование. Он похож на сверление. С помощью фрезы можно изготавливать различные углубления в металлических поверхностях, создавать резьбу, обрабатывать торцы заготовок. При вращении шпинделя оснастка снимает слой металла.

Также в процессе обработки металла и дерева используются абразивные материалы. Круг с напылением фиксируется на подвижном валу, которые раскручивается с помощью электродвигателя. От выбора фракции абразива зависит тип обработки. Чтобы очистить поверхность от толстого слоя ржавчины или металла, требуется использовать абразивные круги с крупными частицами. Для финишной работы подходит мелкая фракция.

Шлифовальная обработка

Обработка давлением

Если механические виды обработки металлов не подходят и требуется сохранить целостность заготовки, мастера могут применять оборудование, работающее с давлением. Технологические процессы в этом случае разделяются на две группы:

1. Штамповка. Для этого метода используются два ключевых элемента — пуансон и матрица. Между этими деталями помещается обрабатываемая заготовка. Далее с помощью усилия она сдвигается. Заготовка принимает форму матрицы. Существует горячая и холодная штамповка. В первом варианте деталь изначально подвергается нагреванию.
2. Ковка. В давние времена кузнецы ковали оружие и доспехи. Для этого заготовка разогревалась в горне, а после этого по ней наносились удары с помощью молота. Так изменяется структура материала и улучшаются его характеристики.

Сейчас при ковке используются пневматические молоты и промышленные печи.

Химическая обработка

Чтобы понимать, как влияют химические вещества на заготовку, требуется знать, чем обработать металл. С помощью химикатов очищаются металлические поверхности от ржавчины и грязи. Также применяя гальванический процесс, позволяющий нанести защитное покрытие на заготовку. Химические вещества улучшает показатели устойчивости к коррозийным процессам. Существует несколько методов обработки материала химическими веществами:

1. Цементация — металл насыщается углеродом.
2. Борирование — при насыщении материала бором, увеличивается его показатель износоустойчивости.
3. Хромирование — хромом насыщаются только верхние слои металла. Устойчивость к коррозийным процессам увеличивается, но прочность не изменяется.
4. Азотирование — применяется для увеличения устойчивости металла к воздействию влаги и механическим повреждениям.

Также материалы могут покрываться защитным слоем алюминия.

Термообработка

Технология обработки металлов с помощью увеличения температуры используется для улучшения характеристик материала. Помимо правильного нагрева, деталь требуется охладить с определённой скоростью. Термическая обработка разделяется на несколько операций.

Термообработка металла

Отжиг

Чтобы повысить показатели пластичности и ковкости, к заготовке применяется процесс отжига. Его суть заключается в том, чтобы разогреть материал до определённой температуры, а затем оставить его остужать в печи. Проводится этот процесс, чаще всего, после литья. Таким образом снимается внутреннее напряжение.

Закалка

В первую очередь материал разогревается до температуры плавления. Далее он выдерживается в таком состояние определённый промежуток времени. За это время изменяется структура материала. Она становится прочнее. После нагревания заготовку опускают в воду или масла для быстрого охлаждения. Обработка металла с помощью закалки осуществляется для того, чтобы повысить твердость материала. Однако при этом снижается его вязкость и увеличивается хрупкость.

Отпуск

Этот технологический процесс выполняется после закалки. При отпуске материал разогревается до определенной температуры, а затем медленно охлаждается. Хрупкость детали уменьшается.

Старение

Считается одним из способов декоративного оформления материала. Заготовка медленно разогревается до определённой температуры. После проведения этого технологического процесса, металл изменяется до такого визуального состояния, как будто он длительное время старел в естественных условиях.

Нормализация

Чтобы повысить ковкость материала без ущерба показателю твердости, выполняется нормализация заготовки. Во время этого процесса металл принимает мелкозернистую структуру.

Особенности художественной обработки

Основы металлообработки включают в себя не только изменение формы и размеров заготовки, но и их декоративную обработку. Мастер может создавать отдельные изделия, или украшать уже готовые металлические конструкции. Существует 4 процесса металлообработки, позволяющих изменить внешний вид детали:

Все виды декоративной работы с металлом подразумевают под собой изначальное разогревание заготовки. Чем выше пластичность, тем проще работать с деталями.

Сварочная технология считается новой в сравнении с остальными. Её активное развитие начинается со второй половины 20 века. С помощью сварочного аппарата можно разрезать металлические листы и соединять детали между собой.

Металл является твердым материалом, работая с которым нужно использовать специальное оборудования и разогревать заготовку. Обработка позволяет изменить размер и форму детали, а также улучшить её технические характеристики. С помощью методов декоративной работы с материалом можно украшать изделия, улучшая их внешний вид.

Источник