Изготовление металлических изделий: технологии и этапы производства

СОДЕРЖАНИЕ

• 5 технологий изготовления металлических изделий
• Литейное производство
• Обработка резанием
• Сварка деталей
• Обработка давлением
• Механическая обработка
• Детали из стали
• Детали из бронзы
• Детали из латуни
• Детали из чугуна
• Этапы изготовления металлических изделий
• Проектирование
• Выбор материалов
• Формовка
• Термообработка
• Шлифовка

Металлические изделия широко используются во многих современных сферах: от промышленности до быта. Они представлены огромным перечнем, начиная микроскопическими деталями для часов и заканчивая огромными элементами конструкций зданий. Чтобы придать им нужную форму и определенные характеристики, применяются сложные методы производства и высокоточные операции.

Изготовление металлических изделий осуществляется на оснащенных специальным оборудованием заводах. Процесс чаще всего является автоматизированным, поэтому происходит практически без участия человека. Существует большое количество технологий производства, которые дают возможность создавать предметы с разными функциями и характеристиками.

5 технологий изготовления металлических изделий

Для изготовления металлических изделий на заводах применяются разные операции – штамповка, ковка, литье, металлообработка. В зависимости от размера и конфигурации, а также назначения элемента выбирают тот или другой тип обработки.

Каждый способ обладает достоинствами и недостатками и требует соблюдения технологии. Расскажем про самые распространенные методы обработки сырья.

Литейное производство

Эта технология работы с металлом чаще всего используется в промышленных масштабах. В заранее созданную форму выливают расплавленный металл и получают заготовку.

Метод не позволяет производить готовую деталь из-за несовершенства лекала, необходимо доработать изделие на токарном станке. Для выполнения сложных элементов нужно выбрать способ воздействия на металл либо быть готовым к доработке детали на оборудовании.

Для промышленного производства сложных элементов технология литья отлично подходит. Она лежит в основе изготовления мелких металлических изделий, которые не получится сделать механически. Посредством литья производят запчасти разного размера и веса. Для метода используют металлические формы и специальные смеси.

Обработка резанием

Подобный метод чаще всего применяется в машиностроении, так же как и отливка, прокат и штамповка запчастей.

Резание является механическим видом обработки и выполняется путем снятия с помощью специального оборудования верхних слоев металла с заготовки с образованием мелкой стружки. В результате снятия излишков материала получаются новые грани деталей. Метод достаточно прост.

В настоящее время резание не так часто применяется в производстве металлических изделий, потому что увеличилась точность исходных заготовок для выполнения запчастей.

Читайте также: «Автомобильный ножничный подъемник»

Среди технологий с использованием специальных инструментов можно выделить протягивание, сверление, точение фрезерование. Для работы берут металлические заготовки, форма которых максимально подходит для готового элемента. Для этой цели используют сверлильные, токарные и фрезеровочные станки.

Сварка деталей

Метод подразумевает изготовление металлических изделий и конструкций путем соединения двух элементов при плавлении металлических компонентов. Технология применяется в машиностроительной сфере для производства необходимых элементов.

В других областях промышленности также используют сварку, если конструкции изделий этого требуют. Это зависит от ряда факторов:

• способы производства заготовки;
• особенности сборки детали;
• качество обработки.

Сварка является сложным методом обработки металла, поэтому и не всегда ей нужно пользоваться. Если нет возможности выполнять сборочно-сварочные работы, механизировать операции и проводить последующую доработку готовых изделий, то не стоит применять технологию на производстве. Нужно выбрать менее трудоемкий способ.

Обработка давлением

Технология обработки металлических изделий включает в себя множество способов. Так как металл очень пластичный, то с помощью давления можно придавать ему разные формы, не разрушая материал. Обработку давлением применяют в разных отраслях промышленности.

С целью изготовления деталей из металла при помощи давления используют такие операции:

• штамповка;
• прокатка;
• волочение;
• ковка;
• прессование.

Данная технология недорогая по сравнению с другими способами обработки металлов, поэтому подходит многим предприятиям. Давление позволяет производить большой объем деталей в короткое время.

Одним из недостатков метода является вероятность бракованной продукции, потому что в данном случае она выше, чем при других методах обработки. Также заготовки могут расколоться или пойти трещинами.

Механическая обработка

В процессе обработки с помощью инструментов с заготовки срезают лишний металл. Совместное применение нескольких методов помогает выполнить следующие задачи:

• сделать из заготовки деталь любой формы;
• выполнить необходимое количество отверстий;
• сделать изделие более эстетичным при помощи строгания и шлифования.

Все это достигается в результате применения механической обработки металлических элементов.

Такая технология обработки предполагает производство небольшого количества качественных деталей, что исключает использование дополнительных техник. Число бракованных изделий в этом случае также снижается, потому что каждому элементу уделяется много внимания.

Детали из стали

Сталь получают путем плавления железной руды и углевода с добавлением посторонних примесей с целью изменения характеристик и свойств полученного материала. Процесс введения дополнительных металлов в сталь называется легированием. Поэтому все стали делят на легированные и углеродистые.

Главные свойства стали:

• устойчивость к разрушению;
• твердость;
• износостойкость;
• доступность и экономичность.

Металл применяется при изготовлении готовых металлических изделий хозяйственного назначения, строительных инструментов, станков, кухонных принадлежностей и много другого. Если выполнять детали по индивидуальному заданию, можно учесть все особенности будущего изделия, подобрать подходящий сплав стали, который будет отлично справляться со своим назначением и прослужит долго.

Читайте также: «Металлические стеллажи для склада»

Отличительными характеристиками легированной стали являются устойчивость к коррозии, окислению и гигиеничность. Сплав разумно применять для выпуска изделий, которые будут подвергаться воздействию воды, солнца, перепадов температуры и другим агрессивным факторам.

Изделия из нержавеющей стали прослужат долго. Материал используют в медицинской сфере и пищевой промышленности, потому что его поры не накапливают бактерии, и сталь удобно дезинфицировать.

Детали из бронзы

Бронза производится путем сплавления меди и других металлов. В нее также могут быть включены легирующие добавки.

Главные достоинства бронзы:

• устойчивость к истиранию;
• долговечность и прочность;
• ковкость;
• антикоррозионная устойчивость;
• гигиеничность;
• стойкость к вредному воздействию соленых растворов и некоторых органических кислот.

Из металла выполняют детали для машиностроительной, транспортной, авиационной сферы, для ракетостроения и судостроения. Также из бронзы делают компоненты для электронной техники, которая работает в морской воде, для химической аппаратуры.

В материале очень маленькие поры, в нем не скапливается грязь и вредные микроорганизмы. Бронзу можно использовать для производства сантехники, но для массового выпуска она не годится, так как слишком дорого стоит.

Самые популярные виды бронзы:

• бериллиевая бронза обладает упругостью и электропроводностью. Металл применяется для деталей электротехники и инструмента;
• оловянная бронза применяется в разных сферах и устойчива к воздействию соленой воды;
• алюминиевая бронза похожа на оловянную, но по цене дешевле. Материал применяется для изготовления металлических декоративных изделий для интерьера;
• кремниевая бронза обладает упругостью, пластичностью и тягучестью, не поддается влиянию низких температур. Материал применяют для производства деталей для электроники, машин и оборудования для применения в суровых условиях севера.

Детали из латуни

В основе сплава латуни – медь с легирующих элементом – цинком. Материал обладает хорошей пластичностью, которая снижается при температуре более 300 градусов.

Если в латуни, помимо меди и цинка, есть дополнительные элементы, ее характеристики определяют посторонние включения. Металл хорошо обрабатывается при помощи ковки и чеканки, но отлить его практически невозможно.

Главные качества латуни:

• легкая обработка и возможность исполнения сложных элементов;
• долговечность и износостойкость;
• хорошая антикоррозионная устойчивость;
• не повреждается в агрессивной среде;
• сохраняет пластичность при низких температурах.

Из латуни делают декоративные элементы, предметы интерьера, сувениры. Латунь необходима для производства подшипников, труб, шестеренок и проволоки. Сплав требуется для выпуска маленьких приборов, а также больших машинных устройств.

Читайте также: «Оборудование для СТО»

В настоящее время латунь применяется для производства деталей в системах охлаждения, переходников, сантехнического оборудования, крепежа.

Детали из чугуна

Чугун содержит железо и углерод в большем выражении, чем в стали. В металл добавляют и другие примеси. Чугун – это продукт черной металлургии.

Главные качества чугуна:

• небольшая цена;
• хорошие литейные свойства;
• выносливость к нагрузкам;
• твердость и прочность;
• хорошая теплоотдача;
• переносимость низких температур;
• устойчивость к влаге.

Если в чугун добавляют легирующие компоненты, то металл становится жаропрочным, износостойким, коррозионноустойчивым. Металл часто применяется не только для литья небольших деталей, но и больших и увесистых изделий разной толщины. Свойства чугуна позволяют выливать его в заготовки разной формы и сложности. Из металла можно сделать очень точные изделия с минимальным процентом брака.

Чугун необходим для производства разных деталей – корпусов автомобилей, насосов, водосточных систем, люков для канализации, дверей, крыш. Из металла получаются красивые кованые декоративные элементы, скульптуры, винтовые лестницы, решетки, заборы, фонари, множество деталей для украшения дома и интерьера.

Из чугуна делают сантехническое оборудование, которое удобно в использовании и служит долгие годы. Хорошими считаются именно чугунные изделия – ванны, трубы отопления, раковины, мойки.

Читайте также: «Размещение товаров на складе»

В отопительных системах принято использовать чугунные трубы и батареи по причине того, что материал нагревается и долго остывает. Также из чугуна делают посуду для приготовления пищи.

С целью повышения прочности, немагнитности, улучшения других качеств сплава в него стали добавлять графит. Так появился серый чугун. Материал применяют для изготовления деталей в автомобильной, нефтегазовой отраслях, в системах водоснабжения.

Этапы изготовления металлических изделий

Создание изделий из металлов – это отдельная отрасль производства, при котором требуется соблюдение собственной технологии и этапов обработки. Также на предприятиях необходимо придерживаться правил и прочих технических условий.

Если во время производства металлических деталей были допущены ошибки, это отразится негативно на эксплуатационных характеристиках материала. Расскажем про основные этапы изготовления металлических элементов.

Проектирование

Обычно создание изделий из металлов предполагает использование стандартных схем и технических условий, поэтому параметры деталей имеют похожие размеры. Иногда появляются индивидуальные заказы, которые требуют разработки собственного проекта по требованиям заказчика.

При изготовлении художественных металлических изделий на заказ также необходим проект будущей детали. Для этого необходимо разработать чертежи, провести расчеты. Потребуется учесть все особенности изделия.

Когда свое одобрение на производство детали дадут специалисты, изучив техническую документацию, она передается в цех. Ее могут делать в большом количестве или в единичном экземпляре.

Выбор материалов

За этапом проектирования или параллельно с ним идет подбор сплава для производства детали. Каждый материал, марка стали или чугуна имеет собственные характеристики, влияющие на способ обработки и дальнейшую эксплуатацию.

Читайте также: «Гибочные прессы»

Выбирая тот или иной материал, инженер должен понимать, что будет с заготовкой при фрезеровании и шлифовке, не начнется ли деформация, не покорежит ли деталь потом. Проектировщик должен предвидеть изменения материала под воздействием химических веществ, высоких температур и прочего.

Формовка

Этап является сложным в исполнении и включает в себя множество операций по производству изделий. Формовка выполняется несколькими методами:

• литье – сплав нагревают до жидкого состояния и заливают в форму;
• ковка – заготовку из чугуна или стали подвергают давлению, намеренно повреждая и придавая изделию нужную форму и характеристики;
• прессование — для изменения заготовки используют тяжелый пресс с матрицей конкретного вида, воздействуя на холодный или нагретый сплав. Этот же способ применяют при изготовлении изделий из металлических порошков;
• прокат – пропуск заготовки через тяжелые валы, они растягивают и сжимают металл, придавая нужную форму;
• механическая обработка бывает разная, в зависимости от необходимых параметров будущей детали. Это может быть фрезерование, токарные операции, резка и прочее.

Термообработка

Большая часть готовых металлических изделий рассчитаны на высокие температуры, большие нагрузки. Они должны обладать прочностью, устойчивостью к химическим веществам и агрессивным средам, механическим и динамическим воздействиям и другому. Для достижения указанных свойств применяют термообработку.

Высокие температуры преобразуют структуру детали без изменения химического состава. Например, разогрев стали смягчает ее для резки, не давая ей раскрошиться от фрезы. Кроме термонагрева, используют термохимический метод, когда на химическую структуру материала влияют извне.

Шлифовка

В конце производства поверхность металлической детали необходимо выровнять. Для этого выполняют шлифовку или полировку. Обработку производят при помощи станков и абразивных средств разного калибра. Верхний слой металла снимает вращающийся вал со шлифовальными кругами.

Степень шероховатости детали устанавливается по желанию заказчика. Не все изделия требуют идеально гладкой поверхности. Тогда шлифовку можно не проводить с целью удешевления готового изделия. Изготовление и производство металлических стальных изделий может завершать покраска.

Читайте также: «Что такое гидравлический пресс. Принцип работы»

Металлоизделия встречаются практически в любой сфере деятельности человека. Там, где требуется специфическое оборудование и инструмент, без них не обойтись. Металл – прочный, износостойкий и относительно недорогой материал прочно вошел в жизнь современных людей. Без него уже невозможно представить никакую деятельность человека.