Звоните, мы сейчас работаем:
Бесплатный номер 8 (800) 301-99-67
Офис в Москве +7 (499) 403-38-65
Скопировать sale10@vt-metall.ru
sale10@vt-metall.ru
Заказать звонок
Металлообрабатывающая компания VT-METALL
Звоните, мы сейчас работаем
8 (800) 301-99-67 sale10@vt-metall.ru
МЕНЮ
  • Главная >
  • Блог >
  • Виды металлообработки: разбираемся в многообразии и особенностях технологий
30.09.2022
Металлообработка
147
Время чтения: 14

Виды металлообработки: разбираемся в многообразии и особенностях технологий

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Из этого материала вы узнаете:

  • В чем особенность обработки металлов под давлением
  • Как происходит обработка металлов сваркой
  • Какова технология обработки металлов литьем
  • Как обрабатывают металл механическим способом

Металлообработка, будучи технологическим процессом, подразумевает физическое воздействие на металлы или сплавы для изменения их размеров, форм, характеристик, физико-механических свойств. Чтобы придать материалам определенные параметры и физико-механические свойства, используются разные методики. Однако самыми распространенными из них на данный момент считаются механическая обработка, обработка металлов под давлением, литье, сварка. Далее мы подробнее поговорим про эти виды металлообработки.

Виды металлообработки под давлением

Суть данного вида металлообработки состоит в том, что под действием внешней нагрузки, превышающей предел упругости металла, его атомы могут занимать новые устойчивые положения в кристаллической решетке. Этот принцип работы, используемый при прессовании металла, назван пластической деформацией. Отметим, что при этом изменениям подвергаются и механические, и физико-химические характеристики материала.

Обработка металлов давлением (ОМД) бывает холодной или горячей – это зависит от условий, в которых она ведется. Разница между двумя технологиями в следующем:

  • Горячая выполняется при нагреве, превышающем температуру рекристаллизации металла.
  • Холодная, соответственно, производится при температуре, находящейся ниже температуры рекристаллизации.

При металлообработке под давлением могут использоваться такие виды воздействия:

  • прокатка;
  • ковка;
  • прессование;
  • волочение;
  • объемное штампование;
  • листовое штампование;
  • обработка комбинированными способами.

 Виды металлообработки под давлением

  • Прокатка.

Этот вид металлообработки заготовок требует использования прокатных валков. Для данной процедуры необходимо специализированное оборудование, и ее цель состоит в том, чтобы, с одной стороны, уменьшить геометрические параметры поперечного сечения детали, а с другой – придать ей необходимую форму.

Современная прокатка металла осуществляется по трем технологиям и бывает трех видов:

Продольная. Это один из наиболее популярных видов металлообработки. По данной технологии заготовка проходит между двумя валками, которые вращаются в противоположные стороны, и обжимается до толщины, равной зазору между этими рабочими элементами.

Поперечная. Данная технология необходима для обработки металлических тел вращения, то есть шаров, цилиндров, пр. Отметим, что в этом случае заготовка не совершает поступательных движений.

Поперечно-винтовая. Такой вид металлообработки можно назвать сочетанием продольной и поперечной прокатки. Обычно он применяется для создания полых заготовок из металла.

 Виды металлообработки под давлением

  • Ковка.

Она входит в число высокотемпературных видов металлообработки давлением. Непосредственно перед ковкой металлическую деталь нагревают до определенной степени – этот показатель зависит от марки используемого металла.

Для обработки металла применяются такие методики, как:

- ковка на пневматическом, гидравлическом и паровоздушном оборудовании;

- штамповка;

- ковка, осуществляемая вручную, – еще ее называют свободной.

При машинной и свободной ковке деталь ничем не ограничена, поэтому может свободно принимать любое пространственное положение. Ее разогревают и укладывают между ударными частями молота, бойками.

Тогда как при методе штамповки заготовку помещают в матрицу штампа, которая не дает ей свободно двигаться в пространстве. Благодаря такому способу деталь получается аналогичной форме полости матрицы штампа.

 

Ковка относится к основным видам металлообработки давлением, однако к ней обычно прибегают в единичном и мелкосерийном производстве.

  • Прессование.

Эта технология обработки предполагает, что на металл воздействуют мощным прессом, за счет чего тот вытесняется из полости матрицы через специальное отверстие. Чаще всего прессование используют при работе с деталями, изготовленными из металлов высокой хрупкости. Этот метод позволяет производить изделия с полым или сплошным профилем из сплавов на базе титана, меди, алюминия и магния.

Металл может обрабатываться методом прессования в холодном или горячем состоянии – это зависит от материала обрабатываемого изделия. Без предварительного нагрева можно обойтись, если детали выполнены из пластичных металлов, например, из чистого алюминия, олова, меди, пр. А при работе с более хрупкими металлами, в чьем составе есть никель, титан, пр., требуется предварительный нагрев. Отметим, что при этом виде металлообработки нагреваются и заготовка, и используемый инструмент.

Прессование осуществляется на оборудовании со сменной матрицей, за счет чего удается производить детали различных форм и размеров. Они могут иметь наружные, внутренние ребра жесткости, постоянный или разный в различных частях профиль.

  • Волочение.

Данная технологическая операция выполняется при помощи инструмента, известного как фильера или волока. При волочении круглая либо фасонная заготовка протягивается через отверстие в фильере, благодаря чему получается изделие с необходимым поперечным сечением. Каждый сталкивался с предметами, произведенными по такой технологии, самый простой пример – это проволока. При ее изготовлении заготовка большого диаметра последовательно протягивается через множество фильер, постепенно превращаясь в проволоку нужного диаметра.

Для классификации этого вида металлообработки применяют несколько параметров. Волочение бывает:

- сухим (при его выполнении используется мыльная стружка);

- мокрым (происходит при помощи мыльной эмульсии).

По уровню чистоты поверхности изделия бывает волочение:

- черновое;

- чистовое.

По кратности переходов:

- однократное, выполняемое за один проход;

- многократное, требующее нескольких проходов, в процессе которых постепенно уменьшается поперечное сечение заготовки.

По температурному режиму:

- холодное;

- горячее.

 Виды металлообработки под давлением

  • Объемная штамповка.

В соответствии с названием при работе с данным видом металлообработки изделию придается требуемая конфигурация при помощи штампа. Внутренняя полость, сформированная конструктивными элементами штампа, не позволяет металлу распространяться в ненужных направлениях.

По своей конструкции штампы делятся на открытые и закрытые. В первом случае не нужно придерживаться точного веса обрабатываемой заготовки, поэтому между подвижными частями штампа есть специальный зазор, в который выдавливается избыток металла. Однако здесь есть и свои недостатки: после работы со штампами открытого типа приходится удалять облой, который появляется по контуру готового изделия во время изготовления.

  • Листовая штамповка.

Этот вид металлообработки позволяет производить детали из листового металла. Сразу скажем, что данный метод позволяет добиться разных результатов, поэтому различают штамповку:

- разделительную (отрезка, вырубка и пробивка);

- формообразующую (гибка, вытяжка, раздача, отбортовка, чеканка, пр.).

Здесь используют гидравлические или кривошипно-шатунные прессы, чьими основными рабочими элементами являются штампы, состоящие из матрицы и пунсона.

Листовая штамповка позволяет получать изделия такого качества, что им не требуется последующая механическая обработка. Однако добиться этого эффекта можно только при условии, что матрица и пунсон хорошо разработаны и изготовлены с высокой точностью.

Виды металлообработки при помощи литья

Данный вид металлообработки имеет свои особенности, если сравнивать с литьем, например, воска или гипса. В первую очередь, работа с металлами требует высокой температуры для перехода материала из твердого состояния в жидкое. Воск, гипс и цемент становятся твердыми при комнатной температуре, тогда как для плавления металлов необходим нагрев до огромных температур: от +231 °C для олова до +1531 °C для железа.

Прежде чем заняться литьем металла, его нужно расплавить. Олово плавится даже в глиняной плошке на простом костре, а при работе с медью и тем более с железом требуются специальные печи и соответствующее топливо.

 Виды металлообработки при помощи литья

Литье более тугоплавких металлов невозможно без форм из смеси песка и глины. Но есть металлы, например, титан, литье которых производится в металлических формах.

После заливки изделию дают остыть. Далее многоразовые матрицы разбирают, одноразовые – разрушают, и можно производить механическую обработку отливки или сразу использовать получившийся предмет.

  • Металлы для литья.

Черные металлы. В металлургической промышленности все металлы принято делить на цветные и черные. В первую группу входят железо, марганец, хром и их сплавы, то есть различные виды стали, чугуна и ферросплавы. На самом деле, на долю черных металлов приходится более 90 % мирового потребления металлических сплавов. Сталь необходима для производства корпусов и деталей любых транспортных средств – от самоката до супертанкера, а также строительных конструкций, бытовой техники, станков и разнообразного промышленного оборудования.

Легкие цветные металлы. К ним относятся алюминий, титан, магний. В природе эти металлы встречаются не так часто, как железо, поэтому имеют более высокую цену. Они незаменимы в отраслях, где необходимо сократить массу изделия, например, этот вид металлообработки очень важен для аэрокосмической промышленности, высокотехнологичного вооружения, вычислительной и телекоммуникационной техники, смартфонов и небольших бытовых приборов.

Тяжелые цветные металлы. Речь идет о меди, олове, свинце, цинке и никеле. Их используют во всех сферах, где необходимы прочные, упругие и коррозионно-стойкие сплавы, например, в химической промышленности, на транспорте, при производстве электроматериалов, электроники.

Благородные металлы. Как вы догадались, сюда относятся золото, серебро, платина и значительно более редкие рутений, родий, палладий, осмий, иридий. С первыми тремя человек познакомился еще в доисторические времена. По сравнению с медью и железом, эти металлы редко встречались в природе, поэтому играли роль валюты, материала для изготовления украшений и ритуальных предметов. Сегодня золото и платина, как и прежде, считаются хорошим капиталовложением, но теперь их также активно используют в промышленности и медицине, поскольку стали известны их уникальные физико-химические свойства.

  • Методы литья.

Традиционный метод. Песчано-глиняная или металлическая форма наполняется металлом под действием силы тяжести. Однако стоит отметить, что такая металлообработка, а именно этот вид работы связан с высокой трудоемкостью изготовления форм и других операций, тяжелыми условиями труда, кроме того, он не отвечает современным экологическим стандартам.

Литье под низким давлением. В данном случае тигель с металлом и матрицы для отливок находятся в герметичной камере. Металлопровод из титанового сплава опускается из формы в расплавленный металл, одновременно в камере создают низкое избыточное давление воздуха или инертного газа. Металл под давлением попадает в матрицу при высокой скорости потока, за счет чего форма равномерно и полностью заполняется.

 Виды металлообработки при помощи литья

Благодаря этому виду металлообработки удается получать отливки высокого качества, даже тонкостенные. Немаловажно, что по сравнению с традиционным методом этот вид литья позволяет добиваться высокого качества поверхности. Литейные газы попадают через отводящий трубопровод в систему очистки, откуда выводятся в атмосферу. Помимо прочего, при этой технологии используется высокая автоматизация операций, создаются улучшенные условия труда персонала, а также она отличается высокой экологичностью, ведь расход материалов и энергии в этом случае серьезно снижается.

Литье под высоким давлением. Этот метод получил распространение в черной и цветной металлургии и славится тем, что позволяет создавать наиболее точные и однородные отливки. Металл со скоростью до 120 м/с подается в матрицу и мгновенно заполняет ее, за счет чего готовым деталям практически не требуется финишной механической обработки. Этот вид металлообработки подходит для отливки деталей практически любой конфигурации, с тонкими стенками, с готовыми отверстиями и даже резьбой.

Инжекционное литье. Основное отличие этого способа литья от описанных выше состоит в том, что металл попадает в матрицу из высокопрочных сталей в форме порошка, смешанного со связующим веществом. Благодаря высокой текучести смесь заполняет мельчайшие элементы рельефа форм самой сложной конфигурации, включающих внутренние полости. Основным преимуществом этой технологии называют высокую точность поверхности, за счет чего удается вовсе отказаться от дополнительной механической обработки или свести ее к минимуму. Еще одно достоинство – это высочайшая физико-химическая однородность изделия.

  • Способы литья.

Литье в землю. Этот вид металлообработки считается традиционным. Для него изготавливается простая или составная модель из дерева или иных модельных материалов, после чего по ней делают матрицу из песчано-глиняной смеси. Модель извлекают из формы, собирают и создают литниковую систему. Чтобы обеспечить газоотведение, форму накалывают тонкими острыми иглами, далее производят отливку и ждут остывания.

Литье в металлические формы. Разъемную форму или кокиль изготавливают из металлических частей. Части матрицы отливают либо используют метод фрезерования, если нужно добиться высокого качества поверхности и точной передачи размеров. Формы покрывают антипригарными составами и производят заливку. Когда металл остыл, кокили разбирают, отливки извлекают и очищают. Металлическая матрица способна прослужить до 300 рабочих циклов.

Литье по газифицируемым моделям. Главное отличие этой технологии в том, что материалом для модели служит не дерево или воск, а легкоплавкий и газифицируемый материал – полистирол. В процессе заливки модель оставляют в форме, и она просто испаряется. Плюсы метода:

- не нужно убирать модель из матрицы;

- можно делать модели самых непростых отливок, обойтись без сложных и составных форм;

- в разы снижается трудоемкость моделирования и формования.

Отметим, что в последнее время такой вид металлообработки, как литье по газифицируемым моделям, все чаще используется на металлургических производствах.

 Виды металлообработки при помощи литья

Металлообработка сваркой

Сварка нередко применяется в мелкосерийном и массовом производстве в качестве процесса соединения металлических деталей. Немаловажно, что заготовки могут соединяться самыми разными способами: внахлест, торцами, углами, пр. Благодаря непрерывному развитию технологий удается создавать все более качественное оборудование для данного вида металлообработки – оно не только обеспечивает высокую эффективность, но и гарантирует безопасность специалиста. Совершенствуются и технологические приемы сварки металлических конструкций.

Обычно сваривание металлических элементов производится за счет одного из следующих источников тепла, а именно:

  • электрической дуги;
  • газового пламени.

Оба вида сварки могут быть ручными, полуавтоматическими и автоматическими. При ручном способе сварщик выполняет сварное соединение вручную – он сам перемещает сварочную горелку и подает в место сварки присадок (прутки или присадочную проволоку).

Но ручной способ обычно используется для удовлетворения бытовых потребностей, тогда как для работы в промышленных масштабах наиболее эффективны полуавтоматический или автоматический метод сварки. Ручная технология подразумевает использование флюса, работу с газосварочным агрегатом или электродуговую сварку.

В процессе автоматической сварки участие оператора сведено к минимуму. При создании сварочного шва на поверхности металла специальный механизм отвечает за перемещение горелки и присадочного материала. Отметим, что данный механизм настраивают перед сварочным процессом.

 Металлообработка сваркой

Несмотря на то, что оборудование для автоматической сварки отличается узким функционалом, этот вид металлообработки является выгодным, поэтому используется на крупносерийных и массовых производствах. Не менее часто автоматическая сварка применяется при сборке металлических конструкций – может быть использована контактная сварка, предполагающая нагрев и прессование заготовок, электрошлаковая или другие виды.

В полуавтоматическом режиме сварщик сам накладывает сварочный шов, тогда как присадок автоматически подается в сварочную зону. В результате удается повысить производительность сварочного оборудования.

Сегодня полуавтоматическая сварка представлена различными технологиями соединения металлических конструкций, где используются неплавящиеся электроды, флюс или приспособления, автоматически подающие присадок. Больше всего эта технология востребована в бытовой сфере и мелкосерийном производстве металлических конструкций, поскольку является наиболее выгодным и эффективным видом металлообработки.

Как мы уже говорили, чаще всего используются газовый и электродуговой метод, однако существуют и иные технологии сварки, в которых применяют:

  • тепловой эффект трения;
  • энергию лазера;
  • звуковые волны (ультразвук);
  • силу пучков электронов, пр.

На самом деле, с каждым годом технологические сварочные процессы становятся все более совершенными и разнообразными. Стоит отметить, что сегодня активно набирают популярность следующие методы металлообработки:

  • Плазменная сварка: ионизированный газ пропускается через два электрода и служит своего рода электродугой, которая отличается большей эффективностью. Плазма подходит не только для сварки, но и для резки металлических заготовок.
  • Электронно-лучевая сварка: с ее помощью удается осуществлять сварочные работы по созданию тонких швов (до 1 см шириной) глубиной до 20 см. Главное отличие электронно-лучевой сварки от других видов металлообработки состоит в том, что генератор, создающий необходимые лучи, способен работать только в вакуумной среде. По этой причине данная технология используется преимущественно в отраслях с узкой специализацией.
  • Термитная сварка: отлично подходит для соединения металлических конструкций, когда необходимо высокое качество совмещения, а также если требуется устранить дефекты или трещины швов в готовых металлических конструкциях. Так, этот вид металлообработки хорошо справляется с «наплывами» металла.

Большой выбор методов позволяет осуществлять сварку металлических конструкций в различных условиях, а также с применением разнообразных технологий. Но важно помнить, что результат зависит не только от квалификации сварщика и возможностей оборудования. Вам не удастся получить надежное и прочное сварное соединение, не соблюдая ряд правил в процессе отбора и подготовки деталей для металлической конструкции. А именно при использовании данного вида металлообработки нужно учесть размеры:

  • заготовок, заложенные в проекте;
  • зазоров (чем они точнее, тем большей прочностью будет отличаться готовое изделие);
  • углов (для их измерения и контроля используют специальные устройства).

Виды механической металлообработки

Проще всего описать этот вид металлообработки на примере токарных работ. Сразу скажем, что данный тип механической обработки входит в число самых востребованных в современном мире.

 Виды механической металлообработки

Токарные работы по металлу требуют использования специализированных станков, инструментов (резцов, сверл, разверток, пр.), позволяющих снимать с изготавливаемого элемента слой металла определенной толщины. Во время токарной обработки производится два основных движения: главное, то есть вращение заготовки, установленной в патроне либо планшайбе, а также движение подачи. Второе необходимо для доведения предмета до выставленных размеров, формы, состояния поверхности.

Но все не так просто, есть множество способов совмещения двух движений, благодаря чему токарное оборудование позволяет работать с деталями различной формы и производить немало иных операций, таких как:

  • подготовка резьбы;
  • сверление, растачивание, развертывание, зенкерование отверстий;
  • отрезание от заготовки ее части;
  • вытачивание канавок различной конфигурации на поверхности.

Обширная функциональность оборудования позволяет работать с самыми разнообразными изделиями, такими как:

  • гайки;
  • валы различных конфигураций;
  • втулки;
  • шкивы;
  • кольца;
  • муфты;
  • зубчатые колеса.

Результатом этого вида металлообработки в норме должно стать готовое изделие, соответствующее стандартам качества. Поясним, что качественной можно назвать только ту деталь, в которой размеры, форма, степень шероховатости и взаимное расположение поверхностей точно соответствуют всем требованиям.

Осуществлять контроль качества металлообработки позволяют специальные измерительные устройства. Так, на заводах, занимающихся изготовлением крупных партий металлических изделий, используют предельные калибры; мелким производствам больше подходят штангенциркули, микрометры, пр.

Остановимся более подробно на технологии токарной металлообработки. Благодаря усилию, в обрабатываемый элемент врезается кромка режущего инструмента, она отмечает зажим изделия.

Резец удаляет лишний металл, из которого образуется стружка. Последняя бывает таких видов:

  • слитая – является результатом обработки при большой скорости олова, меди, пластмассы, мягкой стали;
  • элементная – образуется на небольших скоростях из твердых металлов, таких как титан;
  • надлом – является следствием работы с малопластичными заготовками;
  • ступенчатая – формируется при обработке на средней скорости металлов, отличающихся средней твердостью.

Чтобы добиться эффективности работы, необходимо грамотно рассчитать режим. Эту операцию металлообработки осуществляют, опираясь на справочную и нормативную информацию, сведенную в специальную таблицу.

 Виды механической металлообработки

Здесь можно найти скорости, необходимые для обработки разных материалов, а также плотность, прочие немаловажные характеристики материалов. Без расчета режимов крайне сложно подобрать оптимальные значения для показателей, добиться эффективного резания стали и металлообработки.

Первый этап любого расчета для дальнейшей металлообработки – это подбор глубины резания, далее устанавливаются подача и скорость. Очень важно производить расчет именно в этом порядке, поскольку от скорости зависят устойчивость, срок службы резца.

Важно: чтобы добиться идеального расчета режимов, нужно учесть геометрическую форму, металл, из которого изготовлен резец, материал заготовки.

Для начала выясняют показатель шероховатости и, уже отталкиваясь от него, выбирают метод обточки заготовки.

Глубина рассчитывается при помощи показателя припуска на обточку поверхностей. Расчет величины подачи непосредственно зависит от нужного уровня чистоты обточки.

 

Сразу скажем, что максимальные показатели подходят для черновой обработки, минимальные – для чистовой. При расчете скорости работы используют полученные по формулам значения.

С помощью данного вида металлообработки, а именно токарного резания, можно:

  • производить детали, имеющие сложные форма, такие как сфера, цилиндр, пр.;
  • обрабатывать любые металлы, сплавы, детали из них: бронзу, нержавеющую сталь, чугун, титан, медь;
  • работать при большой скорости, не снижая качества обработки;
  • получать минимальный объем отходов, поскольку стружка переплавляется, после чего используется вторично.
Читайте также
Максим Игоревич Макаров
Максим Игоревич печатает ...

Узнайте цены на изделия со скидками
до 30%

Скачать прайс
Написать на почту

Напишите
письмо на почту

Позвонить бесплатно

Позвонить
бесплатно

Написать на почту

Написать
письмо на почту

Яндекс.Метрика