Современные способы обработки деталей из металла позволяют создавать разнообразные изделия с различными эксплуатационными и декоративными характеристиками. Существующие методики обработки различаются технологиями, трудозатратностью, стоимостью, требованиям к заготовке, размерам изделий и т.д. Рассмотрим основные способы обработки металлических деталей, их достоинства, недостатки и область применения.
Содержание
Ключевые способы обработки металлических деталей
При всем многообразии методов обработки деталей из металла действительно распространенными стали лишь несколько. Это объясняется тем, что далеко не все способы обладают оптимальным соотношением финансовых, технологических, трудовых затрат и получаемого результата. Чаще всего используются такие способы обработки металлических деталей, как:
- литье;
- механическая обработка.
При литье металл сначала расплавляют и затем заливают в специальную форму. Одной из разновидностей этого способа является литье под высоким давлением. Под механическими методами обработки понимают воздействие на заготовку различных режущих, стесывающих, сверлящих, гнущих, полирующих, шлифующих инструментов. Часто механическая обработка изделий из металла дополняется температурным воздействием — например, закалкой, хотя иногда используются, напротив, низкие температуры.
Остановимся более подробно на популярных способах обработки деталей из металла.
Изготовление металлических деталей литьем
Идея этого способа заключается в том, что металл разливается в особые формы. Произведенные таким методом изделия называются отливками.
Процесс литья состоит из нескольких этапов:
- подготовки расплава;
- подготовки специальных форм;
- монтаж форм под заливку;
- заполнение формы расплавленным металлом;
- охлаждение;
- снятие форм;
- последующая обработка отливок.
Таким способом можно изготавливать изделия различных форм и размеров. В качестве сплавов могут использоваться:
- сталь,
- чугун,
- литий,
- медь и другие цветные металлы.
Обработка под давлением
Этот способ обработки деталей из металла относится к механическим. В основе методики лежит принцип того, что металл обладает достаточной пластичностью и способностью менять форму без нарушения своей целостности.
Сама по себе технология не нова и используется на протяжении веков. Один из ее вариантов — ковка. Но сегодня способы обработки металлических деталей под давлением намного более разнообразны и вариативны. Это:
- волочение;
- ковка;
- прессование;
- вырубка;
- прокат;
- штампование.
Обработка деталей из металла под давлением требует значительных ресурсов из-за высокого сопротивления металлических заготовок. Чтобы упростить процесс, изделия часто нагревают — это делает их более пластичными. При традиционных способах обработки металлических деталей используют горны, но на современных производствах все чаще применяют индукционные технологии.
Наиболее распространенные виды обработки изделий из металла с использованием давления (метод штамповки) следующие:
- ковка,
- прокат,
- волочение,
- штампование.
Ковка является одним из древнейших способов обработки металлических заготовок. При этом процессе детль сначала накаляется и затем помещается на наковальню. Далее на заготовку воздействуют ударным механизмом (традиционный молот или современные автоматизированные установки). Используя ковку, можно обрабатывать детали из металла массой до 250 тонн.
Методом проката обрабатываются плоские, листовые заготовки. При этом способе формовки деталь пропускают через систему валов. Если надо уменьшить толщину листа, то с каждым разом щель между валами делают меньше. Такой способ обработки подходит и для некоторых фигурных профилей, но в этом случае валы будут менять наклон.
При волочении обрабатываются заготовки с круглым сечением. Таким образом получаются прутки, проволока, сетки и другие изделия. Во время волочения заготовку протаскивают через отверстия, диаметр которых каждый раз становится все меньше. При таком способе обработки деталей из металла можно получить прутки точного сечения с гладкой и ровной поверхностью.
Еще один метод воздействия на металлические заготовки — прессование. В этом случае деталь помещают по прессы, которые давят с усилием свыше 10 тыс. тонн. Вариант подходит как для стальных, так и для цветных металлов. Этим способом часто изготавливают трубы, металлические прутки и другие изделия.
Другие способы механической обработки деталей из металла
Полученные после литья, штамповки, волочения или проката заготовки далеко не всегда соответствуют чертежам, имеют нужные параметры, чистые кромки и т.д. Поэтому зачастую на производствах сочетаются разные способы обработки деталей из металла. Так получается быстрее, качественнее и эффективнее.
Одним из таких методов обработки металлических заготовок является резка. К ней относятся все способы воздействия на деталь при помощи режущего инструмента, а именно:
Эти способы обработки деталей из металла используются для проработки краев, проделывания сквозных или несквозных отверстий.
В эту группу попали разнообразные работы, связанные с нарезанием резьбы, расточкой отверстий, обработкой цилиндров, шаров, колец, конусов и т.д.
Применяются в случае, когда нужно обрабатывать изделия сложной формы.
Заключительной методикой обработки металлических деталей часто служит шлифование. На этом этапе изделие окончательно зачищается и приобретает товарный вид.
Стоит также отметить, что существующие способы обработки деталей из металла можно разделить по степени вовлечения человека. Так, работы бывают ручными, полу ручными и автоматизированными, с привлечением станков ЧПУ. Зачастую на современных производствах технологии комбинируются так, чтобы максимально сократить время изготовления деталей при стабильном качестве и себестоимости.
Температурная обработка металлических изделий
Среди способов обработки деталей из металла отдельно выделяются методики, связанные с использованием высоких температур. Главное их назначение — повышение прочности изделий и коррекция других физико-механических характеристик. Основные способы термического воздействия:
- отжиг;
- закаливание;
- отпуск;
- старение;
- нормализация.
Остановимся подробнее на термических способах обработки деталей из металла и определимся, для чего каждый из них используется.
Технология предполагает нагрев заготовки в печи до того момента, пока деталь не станет пластичной. В результате такого воздействия металл становится мягче, но не теряет своей прочности. Эта методика применяется в качестве подготовительного и промежуточного этапа при ковке, штамповании или резке.
Основное отличие закалки от отжига заключается в том, что деталь не просто нагревается до приобретения пластичных свойств, но и выдерживается при этой температуре какое-то время. При таком продолжительном термическом воздействии структуры металла стабилизируются.
Затем заготовку опускают в масло или в воду для остывания. В результате прочностные характеристики становятся на порядок лучше: изделия приобретают устойчивость к ударам, падениям и других механическим воздействиям.
В результате закаливания у изделий повышается способность противостоять определенным нагрузкам, но снижается пластичность — металл становится более хрупким. Чтобы избавиться от этого недостатка, следующим способов обработки деталей из металла становится отпуск. Изделие нагревается, а затем длительно охлаждается. При этом нагрев осуществляется до меньшей температуры, чем при закаливании или отжиге.
При старении необходимо плавно нагревать заготовки до невысоких температур. Таким образом имитируются естественное воздействие на металл, но за гораздо меньший срок.
Когда надо улучшить ковкость заготовки и сохранить ее прочность, используется такой способ обработки металлических деталей как нормализация. После умеренного нагревания изделие оставляют остывать на воздухе. Нормализацию применяют в качестве подготовительного этапа при резке, а иногда и перед закалкой.
Лазерная обработка изделий из металла
Во многих сферах к металлическим деталям выдвигаются жесткие требования: изделия должны иметь точные габариты и идеально ровную поверхность. Характерна такая ситуация, в частности, для машиностроения, приборостроения и других. Обычные способы обработки деталей из металла не дают достаточного уровня точности, поэтому в таких ситуациях используется принципиально иной подход — с применением лазерного оборудования.
Главное достоинство лазерных способов обработки металлических деталей — высочайшая точность. Например, лазером можно проделывать отверстия глубиной всего несколько миллиметров и диаметром менее 1 мм. При помощи сверел сделать такую работу просто невозможно, потому что с каждым новым отверстием будут меняться параметры самого сверла — и, значит, ни о какой точности не может идти речь.
Лазерные способы обработки деталей из металла используют не только для просверливания отверстий, но и для других работ. В частности, широкое распространение получила лазерная резка, которая дает настолько ровный срез, что заготовка не нуждается в последующей шлифовке.
Также при помощи лазера можно производить термическую обработку заготовок, когда нет задачи расплавить металл, а просто нужно нагреть до умеренной температуры верхние слои для повышения их прочностных свойств.
Заказать изготовление и обработку деталей из металла в Санкт-Петербурге на современном оборудовании вы можете тут: https://tech-union.ru/services/.
Самое интересное: ТОП статей по спецтехнике и актуальные новости
