Металлообработка: способы и технологии

Содержание:

• Что такое обработка металлов?
• Какие бывают виды металлообработки?
• Технологии обработки металлов и особенности их реализации
• Механическая
• Термическая и термохимическая
• Обработка металлов на станках с ЧПУ

Металлообработка во всех ее видах – одна из самых распространенных в промышленности технологий изготовления металлоизделий всевозможного назначения, включая сложные детали в авиа- и машиностроении, строительные металлоконструкции и предметы быта.

Что такое обработка металлов?

Металлообработка – это сложный технологический процесс, в ходе которого заготовки подвергаются различным механическим, термическим, химическим или комбинированным воздействиям с целью изменения их формы и свойств, технических и эксплуатационных характеристик, а также качества поверхности готового изделия.

Обработка металлов включает в себя ряд технологий и методов, направленных на создание, модификацию или улучшение изделий из конструкционных металлических сплавов. Подобные воздействия могут быть направлены как на простое формирование металлоизделия в соответствии с заданными геометрическими параметрами, так и на изменение физико-механических свойств самого материала или его поверхности, включая твердость, текучесть, пластичность, термостойкость и т.п.

Какие бывают виды металлообработки?

Существует множество способов обработки металлов, каждый из которых предназначен для определенных задач и требует специальных техник и оборудования.

• Механическая или обработка металлов резанием.
  • Токарная обработка – изготовление металлоизделий с вращением заготовки на токарном станке и применением режущего инструмента.
  • Фрезерование – удаление материала с поверхности детали фрезами.
  • Сверление – формирование отверстий в металле сверлами.
  • Шлифовка – поверхностная обработка с помощью абразивных инструментов для достижения необходимой формы и шероховатости.
• Обработка давлением.
  • Штамповка и прессование – процесс формирования изделия с использованием штампов и прессов.
  • Штамповка горячим способом – обработка металла при высокой температуре для получения сложных форм.
• Термическая (термообработка).
  • Закалка – нагрев металла до высокой температуры с последующим быстрым охлаждением для увеличения его прочности.
  • Отпуск – повторный нагрев закаленного металла для снятия внутренних напряжений.
  • Отжиг (гомогенизация) – снятие внутренних напряжений и создание равномерной структуры кристаллической решетки.
• Термохимическая.
  • Цементация – насыщение металла углеродом.
  • Азотирование – насыщение азотом.
  • Нитроцементация – насыщение азотом и углеродом.
  • Борирование.
  • Хромирование.
• Сварка.
  • Дуговая и аргонодуговая – соединение металлоизделий с помощью плавления металла электрической дугой, в т.ч. и в среде инертных газов (аргона).
  • Газовая – применение газового пламени для соединения металлических изделий.
  • Лазерная – использование луча лазера для точного и глубокого сваривания.
• Обработка поверхности.
  • Гальваническое покрытие – нанесение тонкого слоя металла на поверхность изделия путем электрохимической реакции с целью антикоррозионной защиты или создания эстетически привлекательного вида.
  • Порошковая покраска – нанесение полимерно-порошковой краски с последующим нагревом изделия в печи для формирования монолитного полимерного антикоррозионного защитно-декоративного слоя.
• Литье – создание металлических изделий путем заливки расплавленного металла в форму.
• Лазерная и плазменная резка на автоматизированных станках с ЧПУ.
  • Лазерная резка – использование луча лазера для точного раскроя.
  • Плазменная резка – использование плазменной струи для резки металла путем плавления его поверхности.
• Электроэрозионная обработка металлоизделий с использованием разрядов электрического тока, позволяющая точно вырезать детали или создавать сложные формы.

Технологии обработки металлов и особенности их реализации

Каждый из перечисленных выше способов металлообработки имеет свои преимущества и ограничения. Выбор определенного способа зависит от требований по форме, размеру, материалу и другим характеристикам металлоизделия.

Механическая

Механообработка – это технологический процесс изменения размеров, формы, поверхности и других характеристик деталей с применением различных режущих инструментов и оснастки. Она может включать в себя такие операции, как точение, фрезерование, сверление, шлифование и др. Процесс механической обработки может быть детально описан следующим образом.

• Выбор инструмента (резцы, фрезы, сверла, плашки, метчики и пр.) и соответствующего оборудования (фрезерный, сверлильный, токарный станок и т.д.).
• Определение параметров обработки, таких как скорость вращения инструмента, подача, глубина реза и пр., которые зависят от материала, типа инструмента и желаемого результата.
• Резание и снятие материала.
• Контроль качества и точности.

Механообработка позволяет создавать разнообразные детали с высокой точностью и качеством, а также обеспечивает возможность формирования сложных форм и текстур на металлических поверхностях.

Термическая и термохимическая

Термообработка и термохимическая обработка играют ключевую роль в инженерной и промышленной областях, предоставляя возможность изменять структуру и свойства металлов для достижения определенных характеристик.

• Улучшение механических свойств. Термообработка может значительно повысить прочность, твердость, упругость и износостойкость металлических деталей. Это важно для создания компонентов, которые подвергаются высоким нагрузкам и износу, таких как режущие инструменты, зубчатые колеса, подшипники и т.п.
• Изменение структуры. Термообработка позволяет изменить кристаллическую структуру сплава, что может привести к улучшению его свойств. Например, закалка и отпуск могут увеличить прочность и пластичность.
• Снижение хрупкости. Некоторые сплавы, особенно после закалки, становятся хрупкими. Процессы отпуска или специальные методы термической обработки позволяют снизить эту хрупкость, делая металл более устойчивым к разрушениям.
• Улучшение. Термообработка может изменить структуру сплава таким образом, что он становится более податливым к механообработке. Это может облегчить процессы резания, такие как фрезерование, сверление и точение.
• Изменение характеристик поверхности. Цементация и другие методы термохимической обработки могут создать защитные высокоуглеродистые слои на поверхности, улучшая стойкость металлоизделия к коррозии и износу.
• Снятие внутренних напряжений. Термообработка может снять внутренние напряжения, возникающие в кристаллической решетке в результате иных видов обработки или других процессов, что может предотвратить возникновение трещин и деформаций.

В целом, термообработка позволяет приспосабливать материалы к разнообразным требованиям промышленности и технологий, улучшая их прочность, долговечность и функциональность.

Обработка металлов на станках с ЧПУ

Современные технологии металлообработки также включают в себя всевозможные автоматизированные процессы на компьютеризированных станках с ЧПУ, в т.ч. лазерная резка, высокоточная гибка, фрезерование, сварка и др. Использование автоматизированных систем позволяет повысить точность размеров и качество изделий с одновременным снижением их себестоимости.