Способы обработки металла - процесс, технология и правила обработки металлов

2950

Время прочтения: 5 минут

По мнению археологов, первым металлом, с которым столкнулся человек, было метеоритное железо. Обивая его камнем, первобытные люди придавали обломку форму острия – холодная ковка по сути. Это был первый способ обработки.

Сегодня термин «металлообработка» объединяет целый ряд воздействий на металл, изменяющих размер, форму и физико-механические свойства изделий из него. Самый давний технологический процесс – это литье, традиционные – обработка резанием и давлением, современные – электрическая и термическая обработки.

В России под каждую технологию имеется ГОСТ.

Обработка металла резанием

Это механическая обработка путем срезания слоев металла с поверхности заготовки.

Способы обработки резанием:

Точение. С вращающейся заготовки резцом снимают слой металла до нужного размера. Получают детали всех форм вращения (цилиндр, конус и т.д.).
Сверление. Вращающееся сверло погружается в металл и высверливает на детали отверстия нужного диаметра и глубины.
Фрезерование. Похоже на сверление, но выполняется фрезой, имеющей боковую режущую поверхность. Двигаясь вперед-назад и вправо-влево, фреза может создавать практически любые формы.
Шлифование. Снижает шероховатость поверхности до требуемого значения. Выполняется движущимся абразивным инструментом.
Разделение на части – резка и рубка. Для раскроя листов металла применяют ручную или газопламенную резку. Для рубки проката - пресс-ножницы, гидропрессы и угловысечные станки.
Лазерная обработка. Помогает формовать детали различной конфигурации листового металла, резать, стыковать детали, выполнять гравировку. Современное оборудование позволяет настраивать мощность лазерного луча и глубину проникновения в металл.

Сварка

Это соединение нагретых до Т°С плавления кромок деталей. По сути термическая обработка.

Виды сварки:

Электрическая. Бывает дуговая, когда металл плавится от разряда (дуги) между электродом и деталью. Бывает контактная, когда нагрев осуществляют сильным током через место контакта соединяемых деталей.
Газовая. Металл в зоне сварки нагревают пламенем газовой горелки.
Химическая (или термитная). Металл нагревается теплом, выделяющимся от химической реакции.

Обработка металлов давлением (ОМД)

Изменяет форму детали без нарушения ее целостности.

Основные виды ОМД:

Ковка. Заготовке, нагретой в печи, ударами ручного или механического молота придают нужную форму.
Штамповка. Лист металла помещают между полуформами и сжимают с большим усилием. При больших толщинах лист нагревают до точки пластичности
Прокатка. Заготовку (холодную или нагретую) прокатывают между двумя рядами сдавливающих валков. Производят длинноразмерный прокат (листовой, трубный, фасонный).
Волочение. Заготовку протягивают через отверстие меньшего размера и заданной формы. Производят прутки разных сечений, тонкостенные трубки.
Экструдирование (прессование). Заготовки выдавливаются через профильный канал. Мягкие цветные металлы и сплавы – без нагрева. Стальные предварительно нагревают.

Электрическая (или электроискровая) обработка

По сути это направленное разрушение металлических деталей электрическим разрядом. Применяют для прожигания отверстий в тонком листе, при заточке инструмента, а также для обработки твердосплавных деталей. Инструментом служит графитовый (реже латунный) электрод под высоким напряжением. Проскакивающая искра оплавляет металл в заданном месте.

Ультразвуковую обработку поверхности металлов тоже относят к электрической. В детали наводят высокочастотные колебания (свыше 20 кГц). Они вызывают местный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя.

Метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгметаллов.

Термообработка

Это комплекс операций «нагрев + выдержка при Т°С + режимное охлаждение» для улучшения физико-механических свойств.

Основные виды:

Отжиг. Нагрев до Т°С пластичности и медленное охлаждение прямо в печи. Повышает пластичность и ковкость.
Закалка. Нагрев до Т°С пластичности и выдержка при ней определенное время. Далее быстро охлаждение в воде или масле. Повышает твердость металла.
Отпуск. Проводят после закалки, когда деталь нагревают до Т°С, меньшей Т°С закалки, и медленно охлаждают. Убирает хрупкость.
Старение. Умеренный нагрев для придания металлу свойств как при естественном старении за долгое время.
Нормализация. То же, что и отжиг, но с остыванием на открытом воздухе. Придает мелкозернистую структуру.

Химическая обработка.

Это воздействие на поверхность металла химическим путем – реагентами. В результате химической реакции образуется пленка из окислов или других соединений. Используется как подготовительная операция перед сваркой или покраской. Иногда применяется как финиш – для улучшения внешнего вида и защиты от коррозии.

Виды:

Химико-термическая обработка – это насыщение поверхностного слоя стали различными элементами. В результате меняются ее химический состав, микроструктура и свойства.
Электрохимическая обработка (или гальванизация) – это нанесение металлической пленки, которая защищает от коррозии, придает эстетичный внешний вид, а также износостойкость и твердость.

Литье металла

Это процесс обработки металла путем заливки его расплава в литейные формы.

Виды литья:

В песчаные формы. Массовая и недорогая технология. Отливки выходят грубыми, под дальнейшую обработку.
В разборные формы (кокиль). Отвердевшие заготовки получаются более высокого качества
Под давлением в пресс-формы. Применяется для цветных сплавов.
Вакуумное (по выплавляемым моделям). Метод для сложных по форме изделий. Сначала из стеарина готовят высокоточную модель детали. Затем на нее наносят материал, формирующий оболочку, и прокаливают. Стеарин вытекает, и образуется оболочковая форма, в которую позже заливают расплав металла. После охлаждения деталь готова.