info@laser-tek.ru       +7 (929) 931 10 61     +7 (499) 390 90 86            8 800 550 10 59  

Изготовление изделий из металла

Содержание:
  1. Основные этапы обработки металла
  2. Формовка металла
  3. Механическая обработка металла
  4. Термическая обработка металла
  5. Электрохимическая обработка
  6. Последовательность производства изделий из металла

Основой всей нашей цивилизации являются металлы и изделия из них. Без железа, алюминия, меди, олова и их сплавов, а также без других металлов сложно представить современный мир. В наши дни технологии обработки металлов и изготовления из них всевозможных изделий чрезвычайно разнообразны и применяются во всех отраслях промышленности. С их помощью изготавливаются сотни тысяч, а возможно, и миллионы наименований, от микроскопических деталей часового механизма до многотонных мостовых и строительных конструкций. Рассмотрим наиболее распространенные методы, используемые в производстве металлических изделий.

Основные этапы обработки металла

Все без исключения металлы в природной среде существуют в виде руды. Чтобы пройти путь от блестящего камешка до детали механизма, необходимо преодолеть следующие этапы:

  • металлургическое производство: железо, медь или алюминий выплавляют из руды и разливают жидкий расплав в специальные формы, изготавливая слитки или слябы;
  • формовка: огромные слитки превращают в удобный для последующей обработки материал, формируя из него листы, прокат, литые или кованые заготовки, проволоку, трубы;
  • обработка: подготовленный материал превращают в заготовки, а затем в детали на металлорежущих, токарных, фрезеровальных, сверлильных станках, вырубных прессах, гибочных станках и т. д.;
  • сборка: детали соединяют, чтобы получить готовые изделия – механизмы, бытовые приборы, строительные или промышленные конструкции.

После того, как металл выплавили, он может быть обработан разными способами. От выбранных технологий зависят свойства и характеристики конечного изделия.

Формовка металла

Для эффективности последующей обработки большим слиткам металла придают более удобную форму, перерабатывая их в листы и полосы разной толщины, прутки, уголки, проволоку и другие виды заготовок. Для этого применяют различные технологии формовки.

  • Прокат. Наиболее распространенный и популярный способ, который использует пластичность металлов. Металлическую заготовку пропускают через вращающиеся валки, после чего она приобретает необходимую форму: приобретает круглое или квадратное сечение, изгибается уголком, вытягивается и т. д. В зависимости от пластичности, материал прокатывают в холодном виде либо нагревают. Технологию холодного проката используют для получения тонкого стального листа, а также для оловянных и свинцовых заготовок. Сталь и другие металлы пропускают через прокатный стан в разогретом состоянии для повышения пластичности. Этот способ применяют при изготовлении труб, швеллера, тавра и двутавра, рельсов, листов, прутка, проволоки.
  • Ковка. Древнейший способ обработки металла, который заключается в придании изделию нужно формы с помощью ударов тяжелого инструмента – молота или формовочного пресса. Различают свободную ковку, когда материал после удара распространяется в стороны без ограничений, и штамповку, при которой после удара происходит заполнение металлом формы пресса. Второй способ позволяет быстро и дешево изготавливать изделия с точным соблюдением размеров, однако его применение ограничено уровнем пластичности исходного металла и сложностью формы штампа. Свободная ковка в настоящее время используется преимущественно для изготовления уникальных изделий с эстетической составляющей.
  • Волочение. Этот метод применяется для изготовления проволоки, прутка, профилированных длинномеров. Он заключается в последовательном пропускании заготовки через ряд отверстий, каждое из которых размерами немного меньше предыдущего. В результате получаются изделия с гладкой поверхностью и точно выдержанными размерами. Еще одно достоинство волочения – упрочнение изделий, однако при этом уменьшается пластичность металла.

Форма заготовки

Выбор формы заготовки должен обеспечивать наименьшую трудоемкость последующей механической обработки и минимальное количество отходов в виде стружки, опилок, шлака и т. д. Различные виды металлического проката позволяют в значительной степени снизить затраты на изготовление изделий. Большинство деталей простой формы – валы, болты, втулки, кольца, шайбы – изготавливают из прутка соответствующего диаметра. Для круглых элементов берут круглый пруток, для болтов и гаек – шестигранный. Плоские детали изготавливают из листового проката.

Следует помнить, что заготовка по размерам должна быть несколько больше, чем деталь, которую из нее изготовят. Некоторое количество металла будет снято в процессе обработки – расточки, нарезки резьбы, шлифовки и т. д. Такой «запас» называют припуском на обработку. Он должен быть достаточным, чтобы обеспечить качественную обработку, но при этом минимум металла должно уйти в отходы. Кроме того, заготовка должна учитывать наличие в готовой детали отверстий, пазов, углублений или выступов, полостей и т. д.

Механическая обработка металла

На этом этапе на металлическую заготовку (лист, трубу, пруток) оказывается механическое воздействие, связанное с изменением ее формы. Сюда входит, в частности, обработка различными режущими инструментами, сварка и гибка, т. е. придание нужной формы без разрушения целостности исходной заготовки.

Токарная обработка

Токарные работы по металлу на предприятии «Лазеры и Технологии» выполняется с использованием современных токарных станков с ЧПУ, что позволяет гарантировать высокое качество конечного результата. Принцип работы оборудования заключается в подведении резца к заготовке, закрепленной во вращающемся шпинделе. Во время вращения заготовки резец совершает поступательное движение вдоль оси обрабатываемого изделия и снимает слой металла заданной толщины, постепенно придавая детали необходимую форму.

Точение позволяет изготавливать изделия сложной формы с криволинейными поверхностями. Станок снабжается различными видами резцов для обработки разных металлов и сплавов – чугуна, стали, алюминия, титана, меди и т. д. На нем можно обтачивать наружную и внутреннюю поверхность детали, подрезать торцы, выполнять фасонные операции. Кроме того, токарные станки обеспечивают возможность изготовления копий детали с помощью копира.

Фрезерование

Рабочим инструментом фрезеровального станка служит фреза – многолезвийный инструмент, который закрепляют во вращающемся патроне и подводят к неподвижно закрепленной на рабочем столе заготовке. Лезвия фрезы, в зависимости от ее назначения, располагаются на цилиндрической поверхности либо на торце инструмента. Во время работы фреза, помимо вращения вокруг собственной оси, может передвигаться по поверхности детали поступательно, вращательно либо совершать сложные движения.

Перемещаясь по поверхности заготовки, лезвия фрезы снимают с нее частицы металла, постепенно придавая детали заданные размеры и форму. При этом каждое лезвие вступает в непосредственный контакт с металлом лишь на короткое время, снимая при этом стружку неодинаковой толщины. Тем не менее, в целом инструмент равномерно обрабатывает деталь, создавая ровную поверхность. Чтобы не допустить перегрева рабочих лезвий и продлить период эксплуатации дорогостоящего инструмента, фреза во время резания охлаждается специальной эмульсией, которая одновременно удаляет образовавшуюся стружку из рабочей зоны. Фрезерование позволяет обрабатывать любые поверхности – прямые, криволинейные, выпуклые, вогнутые, изготавливая детали сложной формы.

Сверление

Для проделывания сквозных круглых отверстий либо углублений в заготовке, как правило, применяется обработка металла сверлом. Эта операция отличается от фрезерования тем, что центральная часть сверла представляет собой острие, которое фактически не режет, а выдавливает металл на периферию, где он срезается вращающимися кромками. Скорость резания непостоянна для разных точек режущих кромок: чем ближе к центру, тем она ниже, постепенно возрастая по мере отдаления от центра. Особенность сверления заключается в том, что режущий инструмент работает в стесненных условиях, а удаление стружки затруднено. Из-за этого сверло во время работы сильно нагревается, что приводит к быстрому износу режущего инструмента.

Шлифовка

Для придания поверхности металлического изделия нужной степени гладкости используют шлифовку. Эта операция заключается в снятии тонкого слоя металла для уменьшения шероховатости и применяется как для плоских, так и для криволинейных поверхностей. В зависимости от твердости сплава и необходимой степени гладкости конечного изделия используют различные материалы – абразивы с мелкой зернистостью, волокнистые шлифовальные круги, пасты и т. д.

В зависимости от типа обрабатываемой поверхности используют различные виды шлифования;

  • круглое (внутреннее либо наружное), которое заключается в обработке цилиндрических поверхностей вращающимся шлифовальным кругом, при этом заготовка для ускорения процесса может вращаться в обратную сторону;
  • плоское, которое заключается в возвратно поступательном перемещении вращающегося шлифовального круга по плоской поверхности изделия;
  • бесцентровое, при котором два вращающихся круга обрабатывают размещенную между ними деталь;
  • зубошлифовальное, применяемое для обработки профильных поверхностей зубчатого венца с использованием специального оборудования.

Шлифовку можно выполнять после термообработки, так как ее механическое воздействие незначительно и не влияет на внутреннюю структуру металла.

Гибка заготовок

Деформацию металла определенным образом называют гибкой, в результате этого процесса он принимает требуемую форму. Эта операция выполняется в первую очередь для заготовок из листового металла и т. д., которые подвергаются одновременно действующим нагрузкам на растягивание и сжатие. В месте каждого изгиба металл растягивается на наружной стороне и сжимается на внутренней. В серийном производстве для гибки используются специальные станки, которые позволяют быстро и точно выполнить однотипную операцию для большого количества изделий.

Ручная гибка может выполняться лишь для единичных экземпляров деталей.

На «Лазеры и Технологии» можно заказать гибку партии как на автоматизированном станке, так и единичные детали на ручных гибщиках.

Станки для гибки различаются по типу исходных материалов, их толщине и другим параметрам, а также по принципу работы. Для создания изгибающего усилия используют мускульную силу работника, гидравлические и электромеханические устройства. Радиус гиба должен выбираться в соответствии с толщиной материала, чтобы сохранить физико-механические характеристики металла в месте изгиба. Это важно для всех материалов, но особенно для труб. Результатом неправильной гибки может стать появление складок, деформация профиля с потерей соосности, а иногда и разрыв трубы в месте гиба. В настоящее время гибка выполняется на современных станках с ЧПУ, которые обеспечивают надлежащую производительность и качество выполнения операции.

Термическая обработка металла

Воздействие на металл при помощи нагрева и охлаждения нельзя считать отдельным способом изготовления изделий, однако без термообработки не обойтись в тех случаях, когда требуется повысить прочность, износостойкость и надежность изготавливаемых деталей. Термообработка позволяет улучшить внутреннюю структуру без изменения химического состава. Наиболее часто используются следующие методы термической обработки.

  • Отжиг. Деталь нагревают до определенной температуры, обусловленной химическим составом сплава, а затем медленно отпускают в особом температурном режиме. Этот метод позволяет понизить твердость материала и улучшить его обрабатываемость.
  • Закаливание. Деталь нагревают до определенной температуры и некоторое время выдерживают в нагретом состоянии, а затем резко охлаждают. В качестве охлаждающей среды используется обычная вода, специальное масло или раствор химического реагента. Такой термический режим существенно повышает твердость и прочность, однако при охлаждении в металле могут возникнуть внутренние напряжения, из-за которых изделие быстро разрушается при сильном механическом воздействии. Поэтому при закаливании необходимо тщательно соблюдать температурные показатели и время обработки на каждом этапе. Внутренний брак металла (каверны, посторонние включения) тоже приводит к разрушению изделия во время либо после закалки.
  • Нормализация. Для снятия внутренних напряжений, возникших при механической обработке металлических изделий, их нагревают до определенной температуры, после чего охлаждают на воздухе.
  • Отпуск. Еще один способ снятия напряжений. Применяется после закалки изделий. Он заключается в медленном нагреве до относительно невысокой температуры, выдерживания в нагретом состоянии в течение определенного времени и последующего охлаждения на воздухе.

В результате температурного воздействия увеличивается твердость и плотность, повышается упругость, снимаются внутренние напряжения в металле. Следствием этого становится увеличение срока службы и существенное повышение надежности изделия.

Электрохимическая обработка

В некоторых случаях наиболее экономически оправданным или даже единственно возможным способом получения нужного результата является электрохимическая обработка детали. Она позволяет:

  • быстро и качественно обрабатывать любые металлы и сплавы, в том числе наиболее твердые и хрупкие;
  • улучшать эксплуатационные качества изделия без изменения внутренней структуры металла и конфигурации поверхности;
  • обрабатывать все участки поверхности, даже наиболее труднодоступные и со сложной формой;
  • легко регулировать интенсивность воздействия.

При изготовлении тонкостенных деталей электрохимический метод незаменим, так как при его применении отсутствует риск деформации металла.

Технология базируется на явлении анодного вымывания материала, помещенного в электролитический раствор, в условиях интенсивного перемещения электролита и определенной плотности тока между электродами. Скорость и эффективность электрохимической реакции зависят только от химического состава детали, при этом механические свойства и структурное состояние материала не оказывают влияния на процесс. После электрохимического воздействия на детали не остается трещин, заусенцев, прижогов, не образуется остаточных напряжений металла и слоя с измененной структурой.

Электрохимическим способом, как правило, пользуются для:

  • получения гладкой, зеркальной поверхности деталей;
  • образования защитного оксидного покрытия;
  • протравливания металла перед окрашиванием, клеевой обработкой или точечной сваркой;
  • образования рельефной поверхности (при зонированном воздействии);
  • выполнения трудоемких операций, требующих применения ручного труда – скругления кромок, заточки резцов, исправления дефектов поверхности;
  • обработки твердосплавных деталей, нержавеющих и закаленных сталей, сплавов повышенной хрупкости или вязкости.

Электрохимическая обработка обеспечивает высокую точность выполнения операций и превосходную повторяемость результата при условии тщательного соблюдения требований технологической карты.

Последовательность производства изделий из металла

ПВЦ «Лазеры и Технологии» выполняет все виды обработки металла и обладает широкими возможностями по изготовлению различных металлических изделий по заказам предприятий, организаций и частных лиц. Обширный, превосходно укомплектованный парк современного оборудования и высокая квалификация сотрудников позволяют выполнять сложные и специфические заказы, в том числе для предприятий в сфере микроэлектроники и приборостроения, ювелирного дела, мебельной отрасли, дизайна и отделки помещений. Мы изготавливаем металлоизделия в единичных экземплярах и крупными партиями, выполняем комплексную механическую обработку и микрообработку деталей, частичную и полную сборку изделий.

Изготовление металлических деталей, конструкционных элементов и узлов происходит по следующему алгоритму (ниже описана общая схема, в которой могут быть пропущены отдельные этапы).

  1. Раскрой материала. Операции выполняются преимущественно с использованием оборудования для лазерной резки, обеспечивающем высокую точность при работе с любыми металлами и их сплавами. Обширный станочный парк позволяет нам работать с листами разной толщины, вплоть до 18 мм. Обработка лазером является одним из приоритетных направлений деятельности предприятия.
  2. Обработка металла. Для изготовления заказанного изделия заготовки обрабатываются в соответствии с технологическими требованиями. Наши сотрудники выполняют токарную обработку, фрезерование, сверление и другие необходимые виды работ. Для изготовления корпусов и других изделий из тонколистового и профилированного металла используется гибочное оборудование. Помимо непосредственного изготовления металлоизделий, мы принимаем заказы на отработку и оптимизацию технологии производства. Многолетний опыт и высокая квалификация наших сотрудников позволяет предлагать эффективные и экономически выгодные технологические решения.
  3. Сварка. Современные технологии аргонодуговой, лазерной и конденсаторной сварки позволяют изготавливать широкий круг технологически сложных изделий, в том числе из нержавеющей стали, цветных металлов, выполнять сварку корпусов, датчиков, мощных диодов и др. Сварка может выполняться в полуавтоматическом режиме для выполнения крупносерийных заказов.
  4. Покраска. Для окрашивания изделий наши заказчики, как правило, выбирают порошковую технологию, которая обеспечивает отличную адгезию цветного полимерного слоя к поверхности металла. Покраска выполняется в специальной камере с обязательной последующей сушкой для закрепления результата.
  5. Сборочные работы. Выполняется сборка изделия из изготовленных деталей.

Позвоните нам или напишите на электронную почту предприятия, чтобы запросить более подробную информацию по условиям выполнения тех или иных видов обработки металла и изготовления необходимых вам изделий. Квалифицированные сотрудники ПВЦ «Лазеры и Технологии» проконсультируют вас по любым аспектам деятельности предприятия, ответят на все возникшие у вас вопросы, при необходимости изготовят пробные образцы деталей.