Металл — это прочный и пластичный материал, который применяется во всех сферах машиностроения. Благодаря своей универсальности металлические изделия легко поддаются обработке. Они могут принимать практически любую форму и обладать различными качественными характеристиками. Обработке подвергаются как отдельные детали, так и целые структуры, узлы и даже полноценные изделия.

Металлообработка — это процесс воздействия на металл, при котором меняются его физические свойства. После обработки металлические детали обретают необходимый размер и форму, становятся более прочными и гибкими.

Существует несколько видов металлообработки. Они зависят от твёрдости сплава, от того как материал реагирует на точение и резание, от температуры его закалки и плавления, и многих других особенностей металла. Выбор метода обработки и конкретной технологии будет также зависеть от итоговой задачи, которой должно соответствовать готовое изделие. Рассмотрим основные виды металлообработки.

Механическая обработка	Обработка давлением	Сварка	Термическая обработка	Литьё	Химическая обработка	Другие виды обработки
Сверление и точение	Горячая и холодная прокатка	Газовая	Отжиг	Традиционное	Азотирование	Резка металлов
Шлифование и фрезерование	Горячее и холодное прессование	Химическая	Закалка	Литьё под давлением	Борирование	Электрическая обработка
Токарная обработка	Объёмная и листовая штамповка	Электрическая контактная	Старение	Литьё под низким давлением	Хромирование	Художественная обработка
	Волочение	Электрическая дуговая	Нормализация	Инжекционное	Цементация	Покраска
	Ковка			В землю
	Комбинированная обработка			В формы

 

Механическая обработка

Самый распространённый вид металлообработки. В основе метода — последовательное снятие с заготовки слоев металла. В результате должна получиться деталь, соответствующая заданным чертежам: иметь точные размеры и формы со взаимно расположенными гранями и обладать необходимой степенью шероховатости.

Особенности:

Результат работы бывает черновой — удаление излишков припуска; и чистовой — готовая деталь, имеющая необходимые геометрические размеры. После удаления лишнего металла образуется стружка.

Для работы используют различные станки:

• Токарные;
• Сверлильные,
• Шлифовальные и профилешлифовальные,
• Фрезерные;
• Поперечно-строгальные;
• Координатно-расточные и координатно-шлифовальные;
• Гравировочные;
• Опиловочные и др.

 

Сверление

Заготовка крепится к столу с помощью тисков или струбцин → на сверлильный станок закрепляется специальная оснастка → мастер запускает станок и сверло образует в заготовке отверстие необходимого диаметра.

Точение

Заготовка устанавливается во вращающийся патрон → на токарный станок закрепляется специальная оснастка → мастер запускает станок → заготовка прокручивается вокруг своей оси → с помощью резцов снимаются излишки металла, образуя конус или цилиндр заданного размера.

Шлифование

Для шлифования заготовок используются абразивные материалы разной степенью твёрдости, чаще всего — круги с большими частицами. Обработка может происходить как вручную, так и с помощью шлифовальных станков. Как правило, шлифование — это заключительный этап работы, когда деталь доводят до более точных размеров и полируют до необходимой шероховатости.

Фрезерование

Применяется для создания резьбы, обработки торцов и граней заготовки, формирования углублений на поверхности. Основной режущий элемент — фреза, которая вращается с заданной скоростью. В отличие от сверления, фреза не вырезает проходные отверстия, она предназначена для формирования канавок и желобков.

Токарная обработка

Выполняется с помощью специальных токарных станков. Заготовка закрепляется в планшайбе или шпинделе, во время обработки она двигается вокруг своей оси и вперед-назад. Острые резцы послойно снимают металл с заготовки, проводится растачивание, зенкерование, сверление и вытачивание необходимой формы детали.

 

Обработка давлением

В отличие от механических методов, обработка под давлением меняет не только внешние параметры материала, но и его физико-химические свойства. Суть метода заключается в том, что при сильном давлении, превышающем значение упругости металла, атомы в кристаллической решетке принимают другое устойчивое положение. В результате можно придать материалу большую гибкость, прочность, гладкость, устойчивость к внешним факторам и другие полезные свойства.

Особенности:

Каждая разновидность сплава имеет свои пределы нагрева и пластической деформации. В зависимости от физических параметров металла применяются разные способы обработки: нагревание до температуры рекристаллизации металла или холодная обработка.

Горячая и холодная прокатка

Заготовку помещают между двумя валиками, которые двигаются параллельно друг-другу и прижимают её с двух сторон. За счёт сильного трения уменьшается толщина изделия, а его поверхность становится гладкой и однородной. Катаный металл более прочный, устойчив к изгибам и растяжениям. Метод часто применяют для создания бесшовных балок, листовых и трубных деталей.

Горячее и холодное прессование

Заготовку помещают в форму и с помощью сильного пресса выдавливают через специальные каналы. В результате получаются длинные профильные детали. Горячее прессование применяется для хрупких металлов, имеющих в составе никель или титан. Холодное — для более гибких сплавов алюминия, меди или олова.

Объёмная и листовая штамповка

При объёмной штамповке готовое изделие изготавливается из простых по форме заготовок, например кубической или шарообразной формы. При листовой — из листовых заготовок. В обоих случаях используется пресс со штампом. Для каждого изделия создаётся индивидуальная конфигурация штампа.

Волочение

Заготовка пропускается через фильерное отверстие необходимой формы и протягивается в длину. Для этого используют специальные волочильные станки. С помощью такой технологии получают длинные детали с маленьким диаметром, например проволоку.

Ковка

Перед ковкой заготовку обязательно нагревают до раскаления металла. После чего на неё оказывается давление с помощью пресса или специального молота и придают необходимую форму. Помимо геометрических изменений, такое изделие будет иметь более высокие показатели ударной прочности и предела усталости стали.

Комбинированная обработка

Если нужный результат нельзя получить с помощью только одного метода обработки, мастера применяют сразу несколько подходов. Комбинировать можно любые способы обработки. На практике часто совмещают методы прокатки и штамповке. Это позволяет за короткое время создавать большие партии одинаковых изделий.

Сварка

Сварка применяется для соединения металлических изделий. Во время сварки детали нагреваются до температуры пластичности, после чего они собираются в единую конструкцию. В результате получаются неразъёмные соединения, которые невозможно нарушить. Для сварки используют разные виды сварочных аппаратов. Они бывают ручными, полуавтоматическими и автоматическими.

Особенности:

Сварочные соединения бывают: внахлест, стыковка торцами, угловое соединение и тавровое.

Виды сварки определяются источником нагрева:

• Газовая. Используется газовая горелка;
• Химическая. Увеличение температуры происходит благодаря химическим реакциям;
• Электрическая контактная. Электрический ток проходит непосредственно по поверхности металла и нагревает его;
• Электрическая дуговая. Сварочный аппарат создаёт электрическую дугу между электродом и обрабатываемой поверхностью;

 

Литьё

Чтобы металл перешёл из твердого состояния в жидкое, необходимо нагреть его до высоких температур. Для каждого сплава температура плавления будет отличаться. Например, олово плавится при 231 °C, а железо — при 1531 °C. Поэтому для нагрева металлических изделий используются специальные сверхмощные печи.

Особенности:

Для литься подходят не все типы сплавов. Как правило используются чёрные металлы, лёгкие и тяжёлые цветные металлы, а также благородные металлы, такие как золото, платина, палладий и пр.

Существует несколько методов литья:

• Традиционное. Расплавленный металл переливается в форму из песка или стали;
• Литьё под давлением. Используется для отлива деталей любой формы. Расплавленный металл заливается в формы со скоростью 120 м/с;
• Литьё под низким давлением. Отличается от предыдущего способа тем, что весь процесс происходит в герметичной камере, в которой создаётся избыточно низкое давление инертного газа;
• Инжекционное. Металлический порошок смешивается со связующим веществом, после чего его переливают в форму;
• В землю. Форма будущего изделия создаётся из песчано-глиняной смеси, которую в нескольких местах протыкают иглами для газоотведения. В неё заливают расплавленный металл и ждут застывания;
• В формы. Заливка происходит в металлические формы, покрытую антипригарным веществом.

Термическая и химическая обработка

Химическая обработка используется для подготовки металла к последующим манипуляциям. Принцип действия прост: поверхность изделия обрабатывают химическими веществами, которые очищают его от всех загрязнений. В свою очередь термическая обработка чаще всего используется для придания заготовке необходимых физико-химических свойств.

Особенности:

При химической обработке металл насыщают азотом, углеродом, бором или хромом. В результате изделие становится более устойчивым к механическим повреждениям и воздействию влаги, увеличивается его износостойкость и прочность.

 

Виды и задачи термообработки:

• Отжиг. Повышает пластичность материала, уменьшает его хрупкость;
• Закалка. Повышает твёрдость готового изделия;
• Старение. Способ декорирования поверхности, не влияющий на другие качества готового продукции;
• Нормализация. Уменьшает зернистость металла, увеличивает ковкость заготовки.