Технология обработки цветных металлов

Обновлено: 07.01.2025

Цветные металлы — большая категория мягких и пластичных металлов. Сюда входят олово, цинк, медь, никель, алюминий, магний и т.п. Они представляют 75 % всех химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева. В отличие от черных металлов, цветные имеют характерный оттенок и не содержат в своем составе железо и его сплавы.

Цветные металлы добываются с трудом. Они находятся в земной коре в минимальном количестве и практически не встречаются в чистом виде. Переработка нежелезных металлов и производство из них изделий требуют больших не только энергетических, но и финансовых затрат. Однако по диапазону механических, физических и химических свойств им нет равных.

Ковкость и немагнитность, теплопроводность и термостойкость, прочность и коррозийная устойчивость — главные характеристики цветных металлов, благодаря которым они служат незаменимым сырьем в различных отраслях промышленности и обеспечивают развитие электроники, энергетики, авиа– и машиностроения, космонавтики и т.д. Большинство промышленных изделий готовится из алюминия, меди и цинка.

Защитное покрытие металла

С течением времени некоторые цветные металлы могут разрушиться. Обычно поверхность металла повреждается под воздействием кислорода или при регулярном контакте с водой. Во избежание негативных последствий специалисты рекомендуют заранее обрабатывать детали и покрывать их защитными средствами с учетом физико–химических способностей каждого элемента.

Лакокрасочные материалы — наиболее эффективный способ защиты цветных металлов от ржавления. К ним относятся краски, грунтовка и универсальные препараты «3 в 1».

Грунтовка — лучшее средство против атмосферной коррозии. Грунтование проводится перед окрашиванием металла в один или два слоя. Защищает от окисления и обеспечивает устойчивое сцепление краски с основанием.

В большинстве случаев на изделия из алюминия наносятся уретановые краски или грунтовые составы на цинковой основе. Медные, латунные и бронзовые детали подвергаются защитной обработке в процессе производства и, как правило, дополнительно краской не покрываются. В случае разрушения заводское покрытие полностью удаляют, поверхность металла полируют и наносят полиуретановый или эпоксидный лак. Защитное покрытие сохраняет металл от различных повреждений и наделяет неповторимым блеском.

Методы нанесения покрытия

Защитные металлические покрытия могут наноситься несколькими методами: гальваническим, диффузионным, горячим, металлизацией напылением, плакированием и т.п.

Гальваника. Самый известный способ защиты металла. Основывается на нанесении специальных антикоррозионных металлических и химических средств на поверхность изделия. Слой защитного покрытия зависит от климатических условий. При резком климате — толщину слоя увеличивают. Гальваника широко применяется в строительстве и машиностроении. В гальваническом производстве применяются такие виды покрытия, как никелирование, анодирование, хромирование и некоторые другие.

Никелирование — равномерное покрытие металла тонким слоем никеля с добавлением до 12% фосфора. Для повышения коррозионной устойчивости и износостойкости изделия проводится термообработка. Никелирование бывает химическим, электрохимическим и «черный никель».

Анодирование — образование защитной или декоративной пленки алюминиевых, магниевых и подобных сплавов под воздействием тока. Обработка наделяет поверхность изделия электроизоляционностью, водостойкостью и антикоррозийностью.

Хромирование — процесс нанесения хрома и его сплавов на поверхность изделий. Металл не тускнеет и становится коррозионно–, износо– и жаростойким. Покрытие используется в машиностроении и разных отраслях промышленности.

Металлизация напылением. Процесс распыления поверхности расплавленных металлических изделий с помощью воздушной струи.

Горячий метод. Погружение изделий в ванну, наполненную расплавленным металлом.

Плакирование. Покрытие основного металла другим металлом, который проявляет наибольшую устойчивость к агрессивной среде. В процессе плакирования проводится литье, совместная прокатка, прессование и ковка.

Диффузионный метод. Покрытие наносится под воздействием высокой температуры. Оно проникает в поверхностный слой основного металла и наделяет изделия защитными свойствами.

Технологии обработки цветных металлов

Обработку изделий осуществляют с учетом свойств металла, из которого они изготовлены. Большинство цветных металлов обладают высокой теплопроводностью, при нагревании проявляют снижение механических свойств и взаимодействует с атмосферными газами, поэтому обрабатываются холодными или горячими, термическими или механическими методами. Например, холодная обработка выполняется в температурных условиях ниже температуры рекристаллизации, а горячая обработка — выше температуры рекристаллизации.

К числу самых распространенных обработок цветных металлов относятся отливка, сварка, механообработка на металлорежущих станках и обработка давлением. Последняя технология наиболее востребована в промышленности. Она охватывает прессовку, штамповку, прокатку, волочение и ковку.

Прессовка. Применяется для обработки алюминия, меди, свинца и олова. Заготовки продавливаются через матрицу. Прессовка используется в производстве труб, прутков и профилей разной сложности.

Штамповка. Изделия помещаются в металлические формы заданных параметров и изготавливаются под прессом.

Прокатка. Заготовки обрабатываются под давлением. Металл проходит между валками и вращается в разных направлениях. В результате меняется профиль заготовки и уменьшается площадь поперечного сечения. Таким способом получают рельсы, балки, изделия сортового и трубного металлопроката.

Волочение. Металл протягивается через матрицу в холодном виде. Технология направлена на сокращение площади поперечного сечения и увеличение длины заготовки. Улучшает свойства поверхности металла.

Ковка. Изделие приобретает форму в результате последовательных ударов инструментов по металлической заготовке. Различают ручную и машинную ковку. Первая используется в производстве мелких деталей, а вторая — на гидравлических прессах, пневматических или паровоздушных молотах.

Обработка цветных металлов и выбор защитного покрытия — занятие специалистов. Доверьтесь профессионалам и закажите цветные металлы и сплавы на нашем сайте. Стоимость товара за 1 кг зависит от вида материала и варьируется от 135 до 2200 рублей. Подробнее об условиях покупки цветного металла в Москве и регионах России можно узнать здесь.

Обработка цветных металлов

Легкость обработки цветных металлов возможна благодаря широкому спектру их свойств. Олово, цинк, медь, никель и др. обладают ковкостью и относительной пластичностью, потому широко используются в разных отраслях промышленности. Электроника, энергетика, авиа- и машиностроение процветают именно благодаря цветным металлам.

Однако в чистом виде эти материалы практически не встречаются, да и добыча их довольно сложна. Именно поэтому переработка и обработка цветных металлов применяются столь активно, ведь они позволяют избавить материалы от примесей и добиться необходимых свойств. Обо всех тонкостях этого процесса мы поговорим далее.

Классификация и основные свойства цветных металлов

Цветные металлы отличаются высокой пластичностью и имеют характерный оттенок. Добывают их из металлической руды, в очень небольшом количестве содержащейся в горной породе.

Обработка цветных металлов – это отрасль металлургической промышленности. Она, несмотря на то, что затратна по многим параметрам, приносит неплохую прибыль. Характеристики, которые приобретают изделия, существенно отличаются от тех, что присущи черным металлам.

Цветные металлы можно разделить по свойствам на группы:

тяжелые (цинк, олово, свинец);
легкие (литий, титан, магний, натрий);
малые (мышьяк, сурьма, кадмий, ртуть);
рассеянные (селен, германий, теллур);
драгоценные (золото, платина, серебро);
радиоактивные (уран, плутоний, радий);
тугоплавкие (вольфрам, хром, ванадий, марганец).

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Который металл будет выбран для производства, зависит от того, какие свойства нужно получить от изделия:

Медь – имеет хорошую теплопроводность и пластичность, но малое сопротивление электричеству. Цвет обычно золотистый с розовым отливом. Как правило, ее добавляют в сплавы и редко используют как отдельный металл. Применяется в изготовлении электротехники, различных приборов и машин.
Бронза – пожалуй, самый популярный из медных сплавов. Получается при добавлении олова и различных химических веществ. Полученный материал достаточно прочен, обладает гибкостью и пластичностью, в связи с этим легко поддается ковке и износостоек.
Алюминий – также относится к пластичным металлам, имеет хорошую электропроводимость, серебристый оттенок, весит мало. Он непрочный, но отличается антикоррозийной стойкостью. Чаще всего используется в военном производстве, пищевой промышленности и в смежных с ними областях.
Цинк – достаточно хрупкий металл среди цветных, но пластичный и устойчивый к коррозии при нагревании до +100…+150 °C. Он входит в состав антикоррозийных покрытий изделий и стальных сплавов.

Выбирая, из какого цветного металла изготовить деталь, нужно учесть его свойства, а также недостатки и преимущества, знать в каких вариантах сплавов он может использоваться. В этом случае вы получите качественное изделие, максимально соответствующее необходимым характеристикам.

Защитная обработка цветных металлов

Так как некоторые цветные металлы подвержены разрушению с течением времени из-за контакта поверхности изделия с внешней средой (кислородом и водой), рекомендуется заблаговременно производить обработку деталей с покрытием защитными средствами, учитывая физико-химическую специфику элементов сплава.

К наиболее эффективным способам обработки цветных металлов для защиты от ржавчины можно отнести обработку лакокрасочными материалами. Это грунтовка, краски или универсальные средства «3 в 1».

Грунтовка лучше всего спасает от атмосферной коррозии. При этом ею следует обрабатывать металл в один или несколько слоев до его окрашивания. Помимо защиты от окисления, она способствует лучшему сцеплению краски с основой.

Изделия из алюминия лучше держат уретановые краски или составы на основе цинка. Медь, бронза и латунь обрабатывают обычно в процессе производства деталей и не покрывают ничем дополнительно.

При повреждении заводское покрытие нужно полностью убрать, а поверхность детали отполировать и нанести эпоксидный или полиуретановый лак. Такой слой позволяет сохранить металл от повреждений и сделать его особенно блестящим.

Защитные покрытия можно наносить на металл по-разному. Есть несколько способов: гальванический, горячий, диффузионный, напыление, плакирование и т. п.

Гальваника. Один из самых известных способов защиты металла. Суть в том, что на поверхность детали наносятся особые антикоррозийные химические средства. Какой толщины будет слой покрытия, зависит от условий окружающей среды. Чем климат резче, тем толщина слоя больше. Гальваника очень популярна, применяется в машиностроении и строительстве. При данном методе используют способы никелирования, хромирования, анодирования и др.

Никелирование подразумевает равномерное нанесение тонкого слоя никеля на металл, сюда же добавляется до 12 % фосфора. Также необходима термическая обработка цветных металлов и сплавов, чтобы повысить износостойкость и сопротивляемость коррозии. Никелирование разделяют на химическое, электрохимическое и «черный никель».

Анодирование – способ, при котором защитная (а также декоративная) пленка на магниевых, алюминиевых и прочих сплавах образуется под действием тока. Такой способ обработки позволяет обеспечить поверхности изделия электроизоляцию, водостойкость и антикоррозийность.

Процесс хромирования – подразумевает нанесение хрома и его сплавов на поверхность металла. Благодаря этому изделие не потускнеет, а также приобретет антикоррозийные качества, станет износостойким и жаропрочным. Такой вид покрытия широко применяется в машиностроении и других отраслях промышленности.

Металлизация напылением. Для этого применяется воздушная струя на поверхности расплавленных изделий из металла.

Горячий метод – изделие погружают в ванну с расплавленным металлом.

Плакирование – используется, когда нужно придать большую устойчивость к агрессивным средам. Основной металл покрывается другим, более прочным и устойчивым к климатическим изменениям. Плакирование можно совмещать с литьем, прессованием, совместной прокаткой и ковкой.

Диффузионный метод – это покрытие под воздействием высокой температуры. Оно смешивается с поверхностным слоем основного металла и проникает в него, придавая изделию различные защитные свойства.

Современные технологии конструкционной обработки цветных металлов

При обработке цветных металлов используется обширный спектр методов в зависимости от температурного режима и технологии. Это могут быть холодные и горячие способы, термические и механические.

Вот несколько наиболее популярных:

Штамповка – обработка цветных металлов давлением. Детали помещают в металлические формы с заданными параметрами и изготавливают под прессом.
Прокатка. Заготовки также находятся под давлением. Металл пропускается между вальцами и вращается в разных направлениях. Это дает уменьшение площади поперечного сечения и изменение профиля детали. Этот способ применяется при изготовлении рельсов, балок, трубного и сортового металлопроката.
Волочение. Относится к способу механической обработки цветных металлов. Изделие в холодном виде протягивают через матрицу. Этот метод используется, когда требуется увеличить длину детали и сократить площадь поперечного сечения. Кроме того, улучшаются свойства поверхности самого металла.
Прессовка. Метод с применением давления. Подходит для обработки меди, алюминия, олова и свинца. Через специальную матрицу детали продавливают. Такой способ характерен для производства прутов, труб и различных профилей.

Говоря об обработке цветных металлов, мы подразумеваем, что это довольно сложные производственные процессы. Вышеупомянутые материалы подвергаются обработке самыми разными методами, которые принято делить на горячие, холодные и механические. Из них на текущий момент наиболее актуальны:

отливка;
сварка;
обработка под давлением;
обработка станочная.

Выбор способа обработки всегда зависит от особенностей и характеристик металла. Необходимо учитывать свойства, которые могут изменяться при нагревании, влияние атмосферных газов, теплопроводность (если требуется термическая обработка) плюс теплоемкость материала.

Отдельное внимание стоит уделить защите изделиям из цветных металлов в будущем. Именно поэтому часто используются лакокрасочные покрытия.

Особенности художественной обработки цветных металлов

В основе металлообработки не всегда лежит только изменение размеров и формы детали, часто применяется и декорирование. Можно не только создавать самостоятельные изделия, но и украшать готовые конструкции из металла. В качестве примера можно привести четыре способа обработки металла, которые могут украсить или изменить внешний вид детали:

Литье

Один из древнейших способов металлообработки, популярность которого не уменьшается со временем. Металл плавят до жидкого состояния, а затем разливают в подготовленные формы. Материал остывает и твердеет, повторяя очертания заданной формы. Далее на отливке зачищаются все неровности и «заусенцы» – деталь готова.

Металлургия развивается, а вместе с ней совершенствуются процессы литья. В настоящий момент есть несколько видов этого процесса, даже с параллельным применением давления. Благодаря новейшим методам можно получить отливки совсем небольшого размера, но с невероятной точностью повторяющие параметры формы.

Ковка

Металлическому изделию придается форма за счет ударов инструмента по заготовке.

Ковка бывает ручной и машинной. Первый вариант применяется при производстве мелких деталей, а второй – в промышленности: на пневматических молотах и гидравлических прессах.

Чеканка

Популярный метод декорирования путем выбивания изображения на листе металла. Относится к прикладным искусствам и используется при изготовлении картин, изделий из серебра и других драгметаллов, кухонной утвари и т. д. Рельеф выполняется с использованием чеканов, по которым бьют молоточками. Сами инструменты изготавливаются из дерева и металла.

Обычно чеканка выполняется на меди, латуни, а также на золоте, серебре, платине и других металлах, если речь идет об изготовлении ювелирной продукции. Толщина заготовки варьируется от 0,2 до 1 мм.

Сварка

Цветные металлы также сваривают. Этот процесс довольно сложный, так как обязательно нужно учитывать особенности материала. Бытовые аппараты далеко не всегда могут создать шов хорошего качества. Промышленные инструменты справляются лучше, но также требуются и специальные электроды, и защитный газ.

В отличие от прочих, сварочная технология – достаточно новый способ обработки металла. Активно развиваться сварка начала только во второй половине XX века. Когда мы говорим об обработке цветных металлов резанием, мы имеем в виду также использование сварочного аппарата, с помощью которого можно не только соединять детали между собой.

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.

Токарная обработка цветных металлов

Токарная обработка цветных металлов широко распространена среди всех различных методов изготовления деталей с заданными геометрическими параметрами. Суть данного вида обработки состоит в том, что с заготовки снимают при помощи режущего инструмента необходимый слой металла, соблюдая при этом требуемые размеры и параметры шероховатости поверхностей.

Изделия из металла можно обработать с помощью различных методов, в результате которых из заготовок получаются детали, подходящие по размерам и другим параметрам к различным механизмам. Для их выполнения на токарных станках необходимы многофункциональные приспособления и режущий инструмент в виде резцов, с помощью которых можно изготавливать детали различной геометрической формы и конфигурации.

Описание цветных металлов

К цветным металлам и сплавам относятся почти все имеющиеся в природе металлы и их производные, кроме железа и сплавов, созданных на их основе. В отличие от железа, их добыча обходится значительно дороже, так как в природе они встречаются гораздо реже. Но, несмотря на это, наличие у цветных металлов особых химических и физических свойств экономически компенсируют затраты на добычу, механическую обработку и изготовление на их основе сплавов. Они обладают пластичностью, мягкостью, низкими показателями электрического сопротивления, теплопроводностью, стойкостью к воздействию коррозии и иными полезными свойствами, что, безусловно, является их значительными преимуществами.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Название «цветные металлы» они приобрели по причине специфической расцветки, например, медь имеет красноватый цвет. Сплавы на основе цветных металлов в современной индустрии получили наибольшее применение, так как эти вещества отличаются лучшими физико-химическими свойствами, чем черные металлы. При разделении на группы применяемых металлов они делятся на легкие и тяжелые сплавы.

Группы цветных металлов

По физико-химическим признакам цветные металлы подразделяются на разные группы. Например:

К тяжелым сплавам относятся олово, свинец, цинк и другие химические элементы.
К легким – титан, натрий, магний, калий, литий.
Малая категория – это ртуть, мышьяк, сурьма, кадмий.
К благородным металлам относятся золото, серебро, платина, палладий.
В рассеянную группу включаются германий, селен, рений, теллур.
К тугоплавким металлам относятся хром, ванадий, вольфрам, марганец.
В редкоземельную группу входят лантан, самарий, эрбий, иттербий.
Радиоактивные металлы – это радий, уран, америций, плутоний.

В современной промышленности чаще всего обрабатывают алюминий, медь и цинк. Рассмотрим их подробнее.

К основным свойствам алюминия относятся пластичность при низких механических характеристиках и высокая электропроводность.

Наибольшее распространение в промышленности из всех цветных металлов получила медь. Ее широко применяют в строительстве, машиностроении и электротехнической индустрии. Она характеризуется высокой теплопроводностью и пластичностью, а также низким электрическим сопротивлением – это свойство обуславливает ее широкое применение в электротехнике. При плавлении хорошо смешивается со многими другими металлами.

Для цинка характерно такое качество, как хрупкость металла. Его пластичность проявляется только при нагревании до температуры +100…+150 °С. Цинк обладает свойством высокой устойчивости к коррозии, преимущественно используется в качестве компонентов стальных сплавов и для производства покрытий со стойкими антикоррозионными свойствами.

Из множества сочетаний цветных металлов, имеющихся в настоящее время, особого внимания заслуживает такой сплав, как бронза. Человек научился соединять олово с медью несколько тысяч лет назад. Но бронзу можно получить и без применения олова, а при помощи сплавления меди с такими металлами, как алюминий, бериллий, кремний, свинец и с рядом других. К ее достоинствам причисляются такие качества, как ковкость, пластичность, прочность, устойчивость к коррозии, немагнитное свойство и гибкость.

Сфера применения цветных металлов

Цветные металлы находят все большее применение в разработках производителей современной техники. На предприятиях, специализирующихся на изготовлении атомной техники, а также в авиационном строительстве, в химической отрасли такие металлы, как ниобий, титан, молибден, пользуются повышенным спросом.

У каждого цветного металла имеется своя сфера применения. Медь и медные сплавы часто применяются для производства труб, емкостей, различных сосудов. Они повсеместно используются в химическом машиностроении.

В пищевой промышленности распространено применение алюминия и сплавов, произведенных на его основе. Из них изготавливают различные конструкционные элементы судов, ракет и самолетов. Также такие сплавы распространены в строительной индустрии. Подобная необходимость применения алюминия в различных отраслях связана с его отличными характеристиками: антикоррозионными свойствами, высокими прочностными параметрами при относительно маленькой плотности, хорошими механическими свойствами, которые не меняются даже при минусовых температурах.

При металлообработке цветных металлов и сплавов необходимо учитывать следующие факторы:

При нагреве происходит химическое взаимодействие с газами окружающей среды.
Повышенные температуры приводят к резкому снижению механических характеристик, приводящих к легкому разрушению от ударов.
Свойства высокой теплопроводности и удельной теплоемкости.

Учитывая эти и иные факторы, термическое и механическое воздействие надо осуществлять в специальном режиме, по разработанным технологическим схемам. При токарной обработке цветных металлов и сплавов на станках подбирают оптимальные режимы резания: скорость вращения, подачу и соответствующий режущий инструмент.

Цветные металлы и сплавы устойчивы к коррозионному воздействию, но под воздействием кислорода окружающей среды они со временем могут разрушаться. Лучшим способом защиты служит нанесение лакокрасочных покрытий. Существуют три разновидности таких способов – покрытие красками, грунтовками или универсальными защитными материалами.

Идеальную защиту от атмосферного окисления обеспечивают грунтовые составы. Перед покраской предварительно проводится одно- или двухслойное грунтование поверхности. Помимо защитных функций, такая технология позволяет увеличить качество наложения краски на основу. Для защиты деталей из алюминия и его сплавов применяют специальные грунтовки на основе цинка или уретановые краски.

На такие цветные металлы и сплавы, как медь, латунь или бронза, защитные лакокрасочные покрытия обычно не наносят. Изготовленные из них детали и изделия поставляются с заводской обработкой, которая одновременно играет и защитную, и эстетическую роль. Медь со временем покрывается благородным налетом, который не только защищает поверхность, но и придает изделию особый колорит. Помимо этого, в некоторых случаях применяют и технологию искусственного старения для возникновения на поверхности изделия патиновой пленки зеленоватого цвета.

Специфика механической обработки цветных металлов

К механической обработке относятся все процессы, связанные со снятием слоя металла: обработка на токарном станке, фрезерование, шлифование, строгание, гравирование. Условия механической обрабатываемости сплавов из цветных металлов зависят от тех дополнительных элементов, которые включены в сплав.

Характеристики токарной обработки цветных металлов определяются рядом факторов, которые неразрывно связаны с общим процессом механообработки, а именно:

силы резания;
износа режущего инструмента;
параметров чистоты при обработке поверхности;
формы стружки.

Другими словами, механическая обрабатываемость цветных металлов – комплексный технологический термин. На данное свойство оказывают влияние физические и химические характеристики металлических сплавов, а также способ его механической обработки.

Факторы, влияющие на выбор вида механической обработки цветных металлов:

удельная теплоемкость;
ухудшение химических свойств материала при нагреве;
способность проводить тепло;
снижение механических свойств материала при повышении температуры окружающей среды, в частых случаях при нагреве повышается вероятность разрушения металла во время ударов.

Учитывая все вышеперечисленные факторы, механическая обработка цветных металлов осуществляется в соответствии со специально разработанной технологической схемой. При использовании металлорежущего оборудования особое значение придается скорости вращения заготовки или инструмента и выбору режущего инструмента.

У цветных металлов есть и недостаток – они поддаются разрушению при воздействии кислорода, а в целом обладают высокими прочностными показателями и долговечностью.

Применение металлических деталей встречается повсеместно. Они используются в различных сферах жизнедеятельности человека и преимущественно изготавливаются на токарном оборудовании. С помощью таких станков производят зубчатые колеса, шкивы, гайки, диски и многое другое.

Поэтому обработка изделий из металла на токарных станках всегда будет актуальна, особенно при применении оборудования с программным управлением. Станочные комплексы с ЧПУ позволяют обрабатывать детали с высокой точностью и получать изделия высокого качества любой сложности по разработанным чертежам.

Плюсы токарной обработки цветных металлов

При производстве деталей из металла почти всегда осуществляются токарные операции.

Достоинства токарной обработки:

Изготовление деталей сложной формы. Применение станков с программным управлением дает возможность изготовления даже самых сложных по конфигурации деталей.
Экономичность. Количество отходов при производстве минимальное – на стружку приходится не более 10 % металла, которая к тому же потом отправляется на переработку.
Получение качественных готовых деталей, которые сразу можно использовать по назначению, без добавочных операций.
Производство высокой точности. При использовании станочных комплексов с ЧПУ изделия, изготовленные из металла, в наивысшей степени удовлетворяют эстетическим и техническим параметрам. При производстве отсутствует такое понятие, как «человеческий фактор», т. е. человек в процессе обработки практически не участвует, поэтому и не допускает ошибки. Оборудование осуществляет все движения по заданной программе, и, в случае необходимости, легко перепрограммируется на изготовление другой детали.

Специфика операций, проводимых на токарных агрегатах

Главной задачей, поставленной перед оператором станка с ЧПУ, является получение детали, полностью удовлетворяющей требованиям заказчика по точности размеров, параметрам шероховатости и конфигурации.

Принцип токарных работ, осуществляемых с использованием специализированного оборудования, с применением специальных режущих инструментов заключается в снятии с металла определенного слоя.

Данные процессы можно контролировать не только в автоматическом режиме, но и в ручном. Они подразделяются на главные и дополнительные типы движения. К главному типу относится вращение закрепленной детали, а к дополнительному – подача и движение инструмента по различным траекториям.

Только при токарной обработке на специальном высококачественном оборудовании с ЧПУ можно гарантировать необходимый уровень качества работ и точность в процессе производства металлоизделий.

В технологические процессы, независимо от марки обрабатываемого материала, входит целый перечень операций:

отрезная;
резьбовая;
сверление отверстий;
точение канавок.

Токарные операции также подразделяются на черновые (предварительные) и чистовые (окончательные). Для получения качественных поверхностей стоит учитывать плавность и поступательность движений инструмента, нельзя допускать резких движений при точении.

Для достижения высокого качества при обработке требуется соблюдать ряд требований:

Выполнение регулярных проверок работоспособности, жесткости и надежности узлов станка.
Возможность вращения заготовки с большими оборотами.
За один оборот шпинделя необходимо снимать максимально возможный слой металла.
Режущий инструмент должен быть надежно закреплен для возможности воздействия на заготовку необходимыми силами.

Агрегаты для токарной обработки цветных металлов

В токарную группу, кроме станков универсального типа, входят разнообразные обрабатывающие центры и комплексы. При штучном или мелкосерийном выпуске с множеством операций применяют токарно-винторезные станки. Обработку деталей из калиброванного прутка целесообразнее производить на токарно-револьверных станках.

Заготовки крупных габаритов обрабатывают преимущественно на оборудовании токарно-карусельного типа. На них производятся операции по подрезке торцевых поверхностей, нарезании канавок. Также можно выполнить такие действия, как фрезерование, шлифование, растачивание и точение. Фланцы и диски рациональнее обрабатывать на лоботокарных агрегатах. Профессиональные станочники могут изготовить поверхности любой конфигурации и сложности: цилиндрические и конусные, а также фасонные и лобовые.

На некоторых обрабатывающих комплексах можно одновременно выполнять и токарную, и фрезерную обработку. Такое оборудование применяют для изготовления деталей со сложной конфигурацией поверхностей (например, коленчатые валы). Поэтому токарно-фрезерные обрабатывающие центры пользуются особой популярностью.

Вручную операции выполняют на универсальных токарно-винторезных станках стандартного типа, а механообработка в автоматическом режиме осуществляется на станочных агрегатах с ЧПУ без человеческого вмешательства в рабочий процесс. Машинная обработка на оборудовании с ЧПУ предназначена для выполнения высокоточных работ и повышения производительности.

Сегодня токарная обработка используется практически во всех производственных отраслях. Поэтому, несмотря на достаточно высокий уровень развития, данный вид работ с металлами продолжает стремительно развиваться, обеспечивая высочайшие качественные и скоростные характеристики.

Технология обработки металлов

Технология обработки металла позволяет создавать изделия различной формы и размера. Металлические детали используются повсеместно – в промышленности и быту. Самыми древними способами обработки, которыми пользуются и в наши дни, являются литье и ковка. Также применяют механические, термические, художественные и электрические технологии.

Соблюдение всех технологических этапов и правильное выполнение операций позволяет получить качественные изделия. Подробнее о технологиях обработки металла читайте в нашем материале.

Литье как древняя технология обработки металлов

Литьем называют изготовление изделий при помощи заливки форм горячим металлом. Когда расплав затвердевает, он полностью повторяет внутренние очертания формы. Благодаря современным технологиям обработки металлов удается создавать более сложные отливки, оставляя минимальные припуски на завершающую механическую обработку.

Существуют такие методы литья:

В песчаные формы. Данная технология является наиболее популярной, так как предполагает минимальные затраты. С ее помощью делают грубые заготовки, отверстия и полости в которых формируют, помещая в форму подходящие стержни.
В кокиль. Так называют разборную, обычно металлическую форму, из которой изделие извлекают после застывания металла. Этот подход дает возможность изготавливать качественные полуфабрикаты.
Под давлением в пресс-формах. Данная технология обработки используется для цветных металлов, также к ней прибегают при работе с некоторыми марками стали.
По выплавляемым моделям. Благодаря этому подходу можно создавать изделия сложной формы. Из стеарина или иного материала делают модель детали предельной точности, наносят на нее суспензию, чтобы сформировать оболочку. В высушенную и прокаленную оболочковую форму заливают жидкий металл. Далее его охлаждают на воздухе либо в термостате.

Технологии обработки металлов давлением (ОМД)

ОМД позволяет решать ряд важных задач: изготавливать заготовки и изделия необходимых параметров, улучшать микроструктуру металла и физико-механические показатели отливок, снижать усадочную пористость заготовок.

Специалисты выделяют такие ключевые направления ОМД:

холодные процессы – протекают при температурах, не достигающих порога рекристаллизации;
горячая ОМД – осуществляется в температурных условиях, превышающих температуру рекристаллизации.

Сегодня на предприятиях используются такие технологии механической обработки металлов давлением:

Горячая прокатка. Применяется при изготовлении листового, трубного, сортового, фасонного проката. Горячекатаные изделия могут подвергаться холодному деформированию для получения более сложных продуктов.
Холодная прокатка. Призвана повысить точность размеров, улучшить качество поверхности и прочие свойства изделий, созданных при помощи метода горячей прокатки.
Холодное и горячее волочение. Предполагает получение длинномерного проката нужного сечения при помощи протягивания металла через отверстие соответствующей формы. Заготовки всегда подбираются таким образом, чтобы площадь их сечения была меньше площади отверстия. По этому принципу изготавливают различные прутки, фасонный прокат малого сечения, тонкостенные трубы, имеющие небольшой диаметр.

Горячая и холодная штамповка. Данная технология обработки металлов давлением используется людьми много веков – при помощи холодного метода изготавливали металлическую посуду, так как процесс был простым и дешевым.

Специалисты выделяют листовую и объемную штамповку. Результатом объемной является пространственное изменение заготовки: из простой формы, например, шара, цилиндра, параллелепипеда, куба, получают сложное изделие. Листовая штамповка имеет большую сферу применения, позволяя изготавливать все: от небольших деталей до корпусов автомобилей и другого транспорта.

Ковка. Может быть ручной или механизированной, но в любом случае предполагает нагрев заготовки. Стоит отметить, что ручной метод теперь используется только при художественной металлообработке.
Холодное и горячее прессование (экструдирование). Речь идет о современной технологии обработки металлов, благодаря которой изготавливают длинномерные профильные изделия. Для этого заготовки выдавливают через один и более каналов. Холодным способом могут обрабатываться, например, алюминий и медь, то есть мягкие цветные металлы, а также сплавы на их основе. Горячий метод позволяет работать со сталью.
Комбинированная обработка. Чтобы добиться определенного эффекта, сочетают разные подходы к обработке металла давлением либо дополняют их иными методами.

Технологии обработки металлов резанием

Технология обработки металла резанием включает в себя целый набор процессов, благодаря которым с будущей детали срезаются слои и превращаются в стружку. Либо происходит разделение заготовки на необходимые части.

Существует черновая, получистовая и чистовая разновидность обработки. В качестве заготовок могут использоваться отливки, различный прокат, детали, изготовленные методом штамповки, ковки, прессования.

Обработка резанием включает в себя такие основные подходы:

Токарная обработка (точение). Позволяет изготавливать на токарных станках с помощью резцов фасонные детали, а также изделия конической, цилиндрической формы.
Сверление. Направлено на получение сквозных или глухих отверстий нужного диаметра и глубины. Может сочетаться с растачиванием, развертыванием, рассверливанием, зенкерованием. Осуществляется при помощи токарных и различных типов сверлильных станков.
Фрезерование. Производится на фрезерных станках дисковыми, цилиндрическими, торцевыми, концевыми, угловыми фрезами.
Шлифование. Является чистовой операцией, позволяющей снизить шероховатость поверхности до показателей, установленных чертежами. Такого эффекта достигают на шлифовальных станках с использованием абразивных кругов, лент, хонинговальных головок.
Операции по разделению заготовок на части – резка и рубка. Данные способы требуют использования ручного или механизированного инструмента, термического воздействия. На производствах в рамках этой технологии обработки металла прокат режут ножницами-гильотинами, пресс-ножницами, механическими и гидропрессами, угловысечными станками.

Скоростные методы резания доступны благодаря металлообрабатывающим станкам с ЧПУ – они работают в автоматическом режиме, опираясь на заранее внесенную программу.

Термическая обработка металлов

Термическая обработка металлов и сплавов предполагает нагрев до установленной температуры с последующей выдержкой и охлаждением. При этом остывать изделие может с разной скоростью и в различных средах. Таким образом удается задать микроструктуру и физико-механические свойства, позволяющие выполнять определенные технические задачи.

Основные технологии термической обработки металлов:

Отжиги II рода. При отжиге I рода заготовки из стали нагревают до температуры, не способной привести к фазовым превращениям материала. К этому методу относятся процессы гомогенизации, рекристаллизации, снятия остаточных напряжений и снижения твердости. Фазовые превращения происходят со сталью при отжиге II рода, позволяя снизить ее прочность и твердость, добиться более высоких показателей пластичности, ударной вязкости, что важно для дальнейших механических операций.
Закалка. Данная технология обработки используется для металлов и сплавов, которые претерпевают фазовые превращения при нагреве до высокой температуры и охлаждении в воде или масле. Процедура обязательно проводится вместе с отпуском – так снижаются хрупкость и напряжения, свойственные сталям после закалки. После использования двух указанных методов повышается прочность, твердость, стойкость заготовки к износу.
Термомеханическая обработка (ТМО). Предполагает применение пластической деформации вместе с термообработкой: горячая пластическая деформация комбинируется с закалкой, холодная совмещается с процедурой старения, позволяя сообщать необходимые свойства сталям, сплавам на основе алюминия, магния.

Сварка металлов и сплавов

Под сваркой понимают плавление кромок деталей посредством высокой температуры и их неразъемное соединение.

Выделяют следующие основные технологии обработки металла сваркой:

Электрическая. Используется чаще других способов и предполагает контактную сварку либо работу с покрытыми плавящимися электродами, неплавящимися электродами в защитной газовой среде или применение сварочной проволоки. Электросварка может быть точечная и роликовая, при которой токопроводящий ролик формирует между заготовками сплошной шов.
Газовая. При данном подходе применяется кислород в качестве окислителя и горючий газ. Например, ацетилен или его более доступный по цене вариант – МАФ (то есть метилацетилен-алленовая фракция) либо природный газ, пропанбутановая смесь, водород, пр.
Химическая. Кромки нагреваются благодаря теплу от химической реакции. Данная технология обработки металла позволяет сваривать изделия в труднодоступных местах и под водой.

Электрические методы обработки металлов

Механическая обработка является практически невозможной в случае с хрупкими, прочными и непластичными металлами и сплавами – в такой ситуации выручают электрические методы.

Новейшие технологии обработки металлов позволяют изготавливать максимально точные изделия сложных форм, соответствующие чертежам. Такие подходы получили распространение в машиностроении, производстве бытовых приборов, электроники.

На крупных предприятиях применяются специальные станки для изготовления деталей по таким технологиям обработки металлов:

Технология электроэрозионной обработки

Благодаря данному подходу удается получить сложные фигурные пазы, отверстия, делать гравировку, производить штампы, кокили, пресс-формы и прочие элементы, необходимые для металлообработки.

На поверхность заготовки воздействуют электроэрозией, в процессе которой разряд тока разрушает поверхности электродов.

Электроискровые и электроимпульсные станки позволяют осуществлять операции, где роль основного инструмента играет электрод. Ему изначально придают форму, совпадающую с будущей конфигурацией изделия. Далее заготовка помещается в ванну с жидкостью, не проводящей ток. Инструмент выполняет функцию катода, а деталь является анодом – их подключают к источнику тока и сближают.

Когда искровой промежуток сокращается до предельных показателей, между анодом и катодом возникает разряд, а обрабатываемая поверхность моментально разогревается до +10 000 °C. Материал локализировано плавится, испаряется, с его поверхности происходит выброс микрочастиц, напоминающий микровзрыв. Частицы застывают в жидкости и опускаются на дно ванны.

Подобные технологии обработки металлов особенно ценятся за экономичность, так как предполагают практически безотходное и энергосберегающее производство.

Технология электрохимической обработки

В основе подхода лежит использование электролита, то есть проводящий электричество жидкости. В нее помещают заготовку и под воздействием электролита верхние слои металла растворяются. Таким образом можно полировать детали, затачивать режущий инструмент, удалять ржавчину и окислы, наносить гравировку на металлические покрытия. Процедура упрощает профилирование заготовок, производство изделий крайне малой толщины.

Если необходимо изменить размеры деталей, электрохимический метод дополняют режущими механизмами – они удаляют верхнюю растворенную пленку металла.

Технология анодно-механической обработки

Данная технология обработки металлов сочетает в себе первые два описанных подхода. Функцию анода выполняет заготовка, тогда как катодом является вращающийся инструмент. Оба элемента находятся в электролите, где пропускается постоянный ток.

Заготовка плавится, покрываясь пленкой, не способной проводить электричество. Вращающийся инструмент точечно удаляет данную пленку, вызывая местное оплавление деталей, так как в очищенных зонах проходит ток с большой плотностью. Ненужные оплавления убирает механически вращающийся инструмент.

Метод наиболее эффективен при работе с металлами и сплавами, имеющими высокую твердость и вязкость.

Современные производства активно применяют электрические способы, поскольку некоторые виды металлов не поддаются другой обработке из-за своей прочности и твердости.

Химическая обработка металлов

Химические составы позволяют удалять ржавчину и грязь с поверхностей металлических изделий, повышать их стойкость к коррозии. А гальваническая технология обработки металлов необходима для нанесения защитного покрытия на заготовки.

Выделяют следующие способы использования химических веществ в работе с металлами:

Цементация, при которой материал насыщается углеродом.
Борирование, или обогащение бором, что позволяет добиться большей стойкости к износу.
Хромирование предполагает повышение устойчивости к коррозийным процессам при сохранении изначальной прочности, так как дополнительным элементом насыщают исключительно верхние слои металла.
Азотирование позволяет увеличить устойчивость металла к механическому воздействию и влиянию влажной среды.

Кроме того, в рамках данной технологии обработки на металлы может наноситься защитный слой алюминия.

Технологии художественной обработки металлов

Металлообработка позволяет менять форму, размеры и свойства деталей, а также придавать им декоративный внешний вид. Мастера изготавливают отдельные изделия либо оформляют готовые конструкции.

Чаще всего для художественных целей прибегают к следующим технологиям обработки металлов:

Вне зависимости от конкретного способа в первую очередь изделия разогревают, поскольку от степени пластичности зависит сложность дальнейшей работы.

Металл относится к твердым материалам, обработка которых невозможна без специального оборудования и использования повышенной температуры. При помощи доступных сегодня методов удается изменять размеры, форму, технические характеристики заготовок, а также украшать изделия, добиваясь более эстетичного внешнего вида.

Читайте также: