Обработка металла: виды, способы, классы, станки

Обработка металла издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

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.

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.

История обработки металлов в России

История обработки металлов в России

О том, как появилась и развивалась металлообработка в нашей стране, очень мало информации. Известно, что в X веке мастера Руси уже довольно хорошо владели навыками изготовления металлической посуды и оружия. К XII веку появились простые сверлильные и токарные станки, которые запускались в работу под действием ручного привода.

Развитие оружейной промышленности шло полным ходом и потребность в мощных и производительных станках быстро возрастала. К XV веку люди научились использовать воду для обеспечения энергией развивающиеся производства. Усовершенствованное оборудование работало на основе энергии, получаемой от водяной мельницы.

К XVI веку на Руси появилось уже несколько крупных оружейных заводов, а обработка металла вышла на новый уровень. В зависимости от места расположения железной руды строили металлообрабатывающие заводы.

Развитие обработки металлов

Наивысшую активность в развитии технологий металлообработки можно отметить в период правления Петра I. Именно в это время изобретатель А. К. Нартов создал механический суппорт для токарного станка, который впоследствии получил название «суппорт Нартова». В результате его применения функционирование станка значительно усовершенствовалось: теперь появилась возможность легко передвигаться вдоль обрабатываемой детали с помощью зубчатого колеса. На этом Нартов не остановился и создал уникальные зуборезный и винторезный станки.

На Руси первое оборудование с приводом от колеса водяной мельницы появилось на оружейном заводе под Тулой. Известно, что в 1714 году на таком станке высверливали стволовые части ружей. Эта технология была настолько популярна и востребована, что Я. Батищев изобрел аналогичный станок, способный одновременно высверливать сразу 24 ствола.

В середине XVIII века появляются шлифовальные, лоботокарные и сферотокарные станки, к созданию которых приложил руку сам Ломоносов. Большую известность получили изобретения И. П. Кулибина, который занимался созданием особо точных установок, выпускающих зубчатые колеса для часовых механизмов. Другой изобретатель И. И. Ползунов изобрел не только паровую машину, но и специальный станок, производящий детали для парового котла.

Развитие технологий металлообработки

Развитие технологий металлообработки в нашей стране тесно связано с развитием военной промышленности, так как долгое время это была единственная сфера массового производства. Показателем уровня развития металлообработки всегда выступал Тульский оружейный завод как самое современное предприятие в данной отрасли. Именно на нем впервые применили медные калибры для контроля качества изготовления деталей. Позже появились специальные лекала, по которым можно было достаточно точно обрабатывать сопрягаемые детали оружия. Петр I настолько глубоко вникал в технологию изготовления вооружения, что даже издал специальный указ о применении этих лекал.

Примечательно то, что даже в те времена при изготовлении калибров использовали искусственное старение металла, которое позволяло снять внутреннее напряжение материала.

К началу XX века скорость развития технологий металлообработки значительно возросла. Появилась потребность в изготовлении высокоточных деталей определенной формы, размера, свойств. Необходимо было создать новые методы обработки материала, приводящие к нужной цели. Конечная деталь после обработки должна была идеально подходить к создаваемому изделию.

Труд А. Тиме «Производство работ при организации фабрик в машиностроении в их техническом и экономическом отношении. Основы машиностроения», изданный в 1885 году, можно считать первым изданием, направленным на изучение технологии металлообработки. Дополнительно основы технологии машиностроения изучал Б. С. Балакшин. Опираясь на вышеперечисленные работы, технологи уже могли создать более точные механизмы для изготовления деталей.

Читайте также: Изготовление фрикционных дисков: новые технологии и материалы

Основные виды механической обработки металлов

Механическая обработка металла может производится как со снятием верхнего слоя, так и без него. К операциям со снятием верхнего слоя относятся: точение металла, сверление металла, дробление металла, зубофрезерные работы, строгание металла, долбление металла , шлифование металла. К операциям без снятия верхнего слоя можно отнести давление и удар. В этом случае на металлическую деталь воздействуют с помощью прессов, воды, воздуха под большим давлением или интенсивным потоком абразивных частиц (например, пескоструйка). Такие процедуры могут проводиться под воздействием повышенной температуры или в естественном температурном режиме. К данной категории металлообработки можно отнести штамповку, металлопрокат и прессование. Ниже мы рассмотрим самые распространенные методы мехобработки металлических деталей со снятием верхнего слоя (резанием)

Электрическая обработка

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

Технологический процесс:

  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.

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.
Дуговая сварка

Дуговая сварка

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

Слесарно-ремонтные работы

Существуют слесарно-ремонтные работы, заключающиеся в замене или исправлении поврежденных и изношенных деталей, изготовлении недостающих деталей, сборке узлов, механизмов и даже целой машины, выполнении подгоночных работ и работ по регулировке собранных механизмов и проведении испытаний готовой машины. У каждого слесаря имеется свое рабочее место — небольшой участок производственной площади цеха, где есть все необходимое оборудование: ручные инструменты для обработки металла, контрольно-измерительные приборы, вспомогательные приспособления.

Основным оборудованием рабочего места для слесарной обработки является слесарный верстак с тисками, закрепленными на нем, и набором необходимых рабочих и контрольно-измерительных инструментов и приспособлений. Чтобы на рабочем месте можно было перемещать деталь или узлы массой более 16 кг, оно должно обслуживаться кранами или подъемниками. Для выполнения сборочных или разборочных работ рабочие места оснащают стендами, конвейерами, рольгангами, специальными тележками или другими транспортирующими устройствами.

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 обработкаМеханическая 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.

Какие технологии применяются при обработке металлаШлифовальная обработка

Современные виды механической обработки металлов

Кроме традиционных методов механической обработки металлов существуют и более современные, несколько из которых мы рассмотрим ниже:

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.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

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 металлаТермообработка 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.

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.
Лазерная резка

Лазерная резка

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

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...