Виды обработки металла

Металлы, состоящие из разных компонентов, имеют свои показатели прочности и гибкости, другие характеристики. Их нельзя обрабатывать одними и теми же способами. При выборе метода воздействия на материал учитываются требования к изделию, которое нужно получить. Иногда приходится менять не только форму, но и технические характеристики сплава.

Существует 5 способов обработки металлических заготовок:

  • механическая;
  • химическая;
  • электрическая;
  • термическая;
  • воздействие давлением.

Используя инструменты, предназначенные для механических работ, можно раскроить деталь, проделать в ней отверстие, отшлифовать. Зачастую в результате получается черновая заготовка, на которую дополнительно воздействуют давлением, высокими температурами.

Обработку стали твердых марок выполняют электрическим способом. Еще его применяют, если нужно проделать отверстия разной формы и размеров в металле, выполнить заточку инструментов. Данный способ предполагает использование станков разных типов.

Химическая обработка – это воздействие на заготовку разными составами (кислотами, щелочами), которые вступают в реакцию с металлическим сплавом. После завершения взаимодействия меняются физико-химические характеристики металла. Их улучшение зачастую и есть смыслом воздействия.

При термической обработке, как и при химической, улучшаются эксплуатационные свойства заготовки, повышается ее прочность.

Изменить форму детали, не нарушив при этом ее целостность, можно при помощи высокого давления. Работая с твердыми металлами (некоторые марки стали, к примеру), заготовку предварительно разогревают.

История практического применения и обработки металла насчитывает уже несколько тысячелетий. Столько же тысячелетий насчитывает и история художественной ковки, о чем свидетельствуют древнейшие археологические находки. Примитивные наконечники для копий и мотыг хранят признаки творческой обработки. Раньше ковка имела в основном практическую направленность, но среди кузнецов всегда находились мастера, умеющие совместить практичность с художественностью. Примером служат образцы оружия и доспехов, конской сбруи, домашней утвари.

Началом становления художественно ковки как самостоятельного ремесла можно считать эпоху Возрождения и связанный с ней расцвет искусств и науки. Средневековые дворцы и храмы в стиле ренессанс или барокко содержат в своем убранстве кованые элементы, отражающие духовные, геральдические или просто эстетические запросы владельцев.

Сегодня эти запросы определяются понятием «дизайн интерьера», в котором элементы художественной ковки продолжают занимать достойное место.

Горячая ковка

Данный метод обработки металла является наиболее популярным. Он используется для изготовления эксклюзивных архитектурных и декоративных элементов. Горячая ковка подразумевает нагрев исходной заготовки (процедура придает изделию мягкость и пластичность) до определенной температуры. Не соблюдение мастером температуры нагрева может привести к материальным потерям (при перегреве металл становится хрупким, изменяется его структура и внешний вид). После теплового воздействия на заготовку, кузнец придает ей необходимую форму посредством гидравлического пресса, пневматического или паровоздушного молотка, а затем охлаждает металл в воде. Процесс может осуществляться как на специальном оборудовании, так и вручную.

Холодная ковка металла

Второй метод обработки металла используется редко. Его применяют для серийного производства элементов, соединение которых осуществляется посредством сварки. Готовые изделия, изготавливаемые по методу холодной ковки, хоть и красивы, но не уникальны. Такие предметы не относятся к подлинным художественным ценностям.

Холодная ковка — это обработка металла без его нагрева. Материал деформируют под воздействием пресса, после осуществляют его отжиг. Данным способом обрабатывают драгоценные металлы, они обладают всеми необходимыми для холодной ковки характеристиками.

Материалы и технология ковки

Основные кузнечные операции, использующиеся в технологии ковки металла:

  • Осадочные.
  • Высадочные.
  • Протяжные.
  • Обкатки.
  • Раскатки.
  • Прошивки.
  • Разгонки.

Осадочные кузнечные работы подразумевают уменьшение высоты заготовки и увеличение ее поперечной площади сечения.

Высадка, по сути, частичная осадка заготовки. Применяется, когда на поверхности металла нужно сделать некоторые утолщения. Добиваются этого за счет уменьшения длины заготовки.

Обкатка в кузнечном деле подразумевает собой придание заготовке формы цилиндра. В процессе деформации металла заготовка проворачивается вокруг своей оси.

Раскатка — обработка кольцевой заготовки. Когда нужно увеличить ее внутренний и наружный диаметры, металл раскатывают на оправке за счет уменьшения толщины стенок.

Прошивку в кузнечном деле применяют для получения сквозного отверстия за счет использования пробойника.

Разгонка — это операция получения более широкой заготовки. По сути, металл для ковки расплющивают на поверхности наковальни молотом, двигаясь поперек оси изделия.

Существует также множество других приемов, с помощью которых получают требуемые формы изделия.

Где используют такое оборудование?

Инструменты по обработке металла используются в самых разных сферах. В бытовых условиях такой инструмент чаще всего нужен во время ремонта. Многие работы выполняются именно с участием дрели, тисков и других инструментов.

Небольшие мастерские и предприятия, которые занимаются изготовлением небольших деталей и их ремонтом, также не могут обойтись без металлорежущего оборудования. Наибольшей популярностью такие модели пользуются на СТО. Здесь без профессионального оборудования по обработке металла просто не обойтись.

Ну и конечно все виды инструментов, причем в большинстве своем в автоматизированном виде можно встретить в промышленности. Это и самолетостроение, и автомобилестроения, а также самые разные виды производств.

Материалы, для режущих деталей

При изготовлении режущей части инструментов по обработке металла используют наиболее стойкие варианты материалов. К ним относятся:

  1. Твердые сплавы с высоким уровнем износостойкости. Такое оборудование режет в несколько раз больше, чем классическая инструментальная сталь.
  2. Инструментальная сталь. Чаще всего подходит для резки несложных и не особо прочных деталей. Может не подойти для обработки жаропрочных деталей.
  3. Часто режущую часть покрывают минералокерамическими пластинами. Они имеют особый уровень прочности.

Последний материал, несмотря на прочность, отличается низкими показателями по пластичности. Поэтому его используют не так часто.

Сборник из 8 книг по художественной обработке металлов. Автор всех книг Илья мельников, год издания 2013, (2,27 мб. fb2)

1. И.Мельников «Эмалирование и художественное чернение» 2013 год, 65 стр. (498 кб. fb2)

Книга расскажет о технологии эмалирования и художественного чернения, травление и насечки (таушировка), наводки и родирования. Рассмотрены вопросы отделки изделий из цветных металлов: меди, алюминия, серебра. А так же стали и железных сплавов. Дана информация по основам технологии информация о защитных покрытий при отделке художественных изделий из металла.

Оглавление.
Эмалирование
Художественное чернение
Художественное травление металла
Насечка и наводка
Химические и гальванические (электрохимические) способы отделки изделий из металла из металла
Отделка изделий из меди
Отделка изделий из алюминия
Отделка изделий из серебра
Отделка изделий из стальных сплавов
Защитные покрытия художественных изделий из металла

2. И.Мельников «Художественная обработка металла. Чеканка» 2013 год, 48 стр. (618 кб. fb2)

Книга о чеканке – одной из технологий художественной обработки металла. В ней рассказывается история зарождения техники чеканки, как искусства. Характеризуются методы обработки и приемы работы с разными материалами. Дается описание оборудования, инструментов, приспособлений и основ технологии при производстве чеканных работ. Так же дается описание интересных технических приемов дифовки – способу холодной вытяжки металла молотком, технологии модельной выколотки, басме — прообразу штамповки.

Оглавление.
Материалы и инструменты для чеканных работ
Инструменты и приспособления
Приспособления, оборудование и дополнительное оснащение для чеканных работ
Технология чеканки
Перевод рисунка на металл
Чеканка оброна
Чеканка объемных форм
Дифовка
Технология выколотки по моделям
Применение художественной чеканки
Басма
Процесс изготовления матрицы

Читайте также  Соединение проводов в распределительной коробке wago

3. И.Мельников «Художественная обработка металла. Опиливание» 2013 год, 28 стр. (253 кб. fb2)

Немаловажную роль в художественной обработке металлов играет опиливание. В книге подробно рассказано о процессе опиливания металла. Подробно рассмотрены виды напильников. Особое внимание в книге уделено опиливанию выпуклых поверхностей и мелких деталей, а также уходу за напильниками.

Оглавление.
Сущность процесса.
Виды напильников
Правила и приемы опиливания
Опиливание выпуклых поверхностей
Опиливание мелких деталей
Уход за напильниками

4. И.Мельников «Художественная обработка металла. Ковка» 2013 год, 53 стр. (0,99 мб. fb2)

В книге рассказывается о ковке, как об одной из древнейших техник художественной обработки металлов. Представлены основы кузнечного ремесла, включая историю его развития. Приводится информация по типам кузнечного инструмента: опорным, ударным, вспомогательным и измерительным. Рассказано, как изготовить некоторые из них, а также о технических приемах кузнечной рубки, отделки поковки, сборке и защите поверхностей кованых изделий.

Оглавление.
Оборудование и инструмент для ковки.
Опорный инструмент
Изготовление инструмента
Основные приемы ручной свободной ковки
Отделка (выглаживание)
Сборка кованых изделий
Защита поверхности кованого металла

5. И.Мельников «Художественная обработка металла. Гравирование» 2013 год, 29 стр. (256 кб. fb2)

Эта книга о технологии художественной обработки металла – гравировании (сродни резьбе по металлу). Вы узнаете о истории возникновения этого ремесла, его основе и видах — плоскостное и обронное (ручное и механическое). Рассказано о разных типах гравюр.

Оглавление.
Плоскостное гравирование
Обронное гравирование

6. И.Мельников «Слесарно кузнечные работы» 2013 год, 29 стр. (429 кб. fb2)

Слесарно-кузнечных работы, как вид вид художественной обработки металлов трудно переоценить. В книге рассмотрен процесс разреза листового металла, его виды и инструменты для разметки и резки — ножницы и ножовочные полотна. Показаны приемы рубки металла, зубилом и правилам безопасности во время этого процесса. Также приведена информацич по заточке зубил на станке, ручным способом.

Оглавление.
Разрезание листового металла
Рубка металлаЗаточка зубил на станке вручную
Приемы рубки металла
Рубка зубилом
Правила безопасности при рубке металла

7. И.Мельников «Коррозия и термическая обработка» 2013 год, 22 стр. (248 кб. fb2)

В книге рассказывается о явлении химической и электрохимической коррозии металлов, свойствах, причинах ее появления и методах защиты от нее. Так же, в книге дана краткая информация по термообработке металлов: отжиг, нормализация, закалка, отпуск. Упоминается технология термохимической обработки черных металлов.

Оглавление.
Коррозия металла
Методы защиты от коррозии
Термическая обработка металлов: отжиг, нормализация, закалка и отпуск
Химико-термическая обработка черных металлов

8. И.Мельников «Закрепление камней в изделиях и художественное литье» 2013 год, 26 стр. (261 кб. fb2)

Из книги вы узнаете некоторые способы крепления камней в изделии — технологии применяемой в ювелирном деле. Приводится информация по художественному литью из металла. Дается краткое описание технологии литья в земляные формы и её истории.

Оглавление.
Особенности производства художественных изделий из металла
Художественное литье
Литье в земляные формы

Описание методов обработки металла

Литье

Этот процесс обработки металла известен человечеству уже много веков. Его суть заключается в нагреве металла до жидкого состояния с последующим разливом в заданные литейные формы. Затем металл остывает и твердеет. Получается так называемая отливка, которая точно повторяет очертания заливочной формы.
С развитием металлургии процесс литья постоянно совершенствовался. Теперь различают несколько видов литья, в том числе и литье с дополнительным применением давления. Новейшие методы литья позволяют получать отливки очень маленьких размеров с небывалой точностью размеров.

Термическая обработка

Этот метод направлен на изменение внутренней структуры металла, что достигается путем нагрева металла с последующим выдерживанием и охлаждением. Для придания металлу нужных свойств параметры термической обработки могут быть различные. Температура нагрева, выдержка металла в нагретом состоянии и скорость охлаждения – все эти параметры влияют на конечные свойства металла.

Различают 3 вида термической обработки:

  1. Термообработка – бывает трех основных видов: отжиг, закалка и отпуск;
  2. Химико-термическая обработка металла – применяется для насыщения поверхности металла другими элементами (например, углеродом). При этом методе наблюдаются самые высокие температуры нагрева металлов и значительные периоды выдержки для придания сплаву однородности;
  3. Термомеханическая обработка – этот метод позволяет добиться лучших механических свойств металла, чем классическая термообработка.

Обработка давлением

Один из видов обработки металла давлением (ковка) получил широкое применение еще несколько тысячелетий назад. С тех пор технология совершила несколько серьезных скачков вперед, и теперь на производстве применяются и другие технологичные методы обработки металла давлением.

Суть этого метода проста — придать заготовке необходимую форму и размер под действием физической силы (давления). Для достижения этих целей применяют различные станки для обработки металла, каждый из которых соответствует конкретному методу.

Всего различают 7 методов:

  1. Ковка – участки заготовки нагреваются и подвергаются механической деформации;
  2. Штамповка – форма и размер заготовки изменяются под давлением специального штампа;
  3. Листовая штамповка – обработка листового металла;
  4. Прокатка;
  5. Волочение;
  6. Прессование;
  7. Комбинации первых 6-ти.

Сварка

Существует несколько методов сварки, но всех их можно условно разделить на 2 большие группы:
Сварка при помощи плавления металла – в месте сваривания соединяемые детали нагреваются до температуры плавления металлов. Жидкие фазы металлов перемешиваются, образуя сварной шов. Такое соединение после остывания имеет высокую прочность;
Сварка пластическим деформированием – при этом методе детали сдавливаются, образуя сварной шов. Иногда детали предварительно местно нагревают.
В качестве источника нагрева применяют газ, электрический ток и другие источники.

Электрическая обработка

Электрическая обработка металла осуществляется при помощи электрического тока. Два наиболее распространенных метода – это:

Электроискровая обработка – создается искусственный разряд, который воздействует на металл. В результате это воздействия происходит местное повышение температуры металла до 8-10 тыс. градусов по Цельсию;

Электрохимическая обработка – этот способ позволяет придать поверхности металла блестящую форму.

Данные методы подходят для обработки самых твердых сплавов.

Помимо этих основных методов обработки металла часто применяют также резание металлов и ультразвуковую обработку. Выбор конкретного метода зависит от свойств, которые необходимо придать металлу, размеров заготовки или конечного изделия, а также многих других факторов.

Картины из гнутой проволоки

Забавные рисунки могут получиться из обычной мягкой проволоки. С 1997 года американский художник CW Roelle, будучи еще студентом, положил начало этому виду изобразительного творчества. Он создает металлические картины из проволоки по собственным рисункам. Порой это простые сюжеты, но есть и замысловатые, очень плотные иллюстрации, требующие несколько недель для исполнения.

Изготовить подобные произведения можно и самостоятельно, для чего лучшим образом подойдет оловянная проволока, которую точечно в отдельных местах скрепляют паяльником. Готовое изделие покрывается черной акриловой краской и фиксируется на светлой основе. Процесс изготовления картины из гнутой проволоки очень увлекательный. Постепенно можно перейти от простых к более сложным рисункам, которые станут настоящими авторскими произведениями.