Изделия из цветного металла

Обновлено: 05.05.2024

Цветные металлы — особый класс нержавеющих металлов и сплавов, в составе которых нет железа. Сюда входят олово, медь, цинк, никель, серебро, золото. Металлы называются цветными, потому что каждый из них имеет определенный окрас. Они отличаются прочностью и долговечностью, поскольку формируют на своей поверхности защитную оксидную пленку и проявляют устойчивость к негативным факторам внешней среды.

В начале XX века насчитывалось около 20 наименований нежелезных металлов, а сегодня их количество уже превышает 70. Добычей, обогащением руд и выплавкой таких материалов занимается цветная металлургия. Способ производства — высокотемпературная плавка. За каждым изделием стоит долгая и кропотливая работа — металлы подвергаются механической обработке и проходят через ковку, сварку, прессование, штамповку, грунтование и прочие процессы.

Свойства

Цветные металлы обладают высокой тепло– и электропроводностью, коррозионной стойкостью, стабильностью в температурном диапазоне и инертностью к воздействию агрессивной среды. В отличие от железа, они не реагируют на влагу и кислород, растворяют газы при нагревании (кроме интертных) и с легкостью взаимодействуют с ними.

Группы

Ученые подразделяют цветные металлы на несколько групп:

Тяжелые. Олово, медь, никель, цинк, свинец и т.п. Добываются из сульфидных и окисленных полиметаллических руд. Мировое производство металлов данной категории достигает нескольких миллионов тонн в год.
Легкие. Алюминий, титан, магний, натрий, калий, кальций, бериллий, стронций, барий и другие элементы этой группы имеют самую низкую удельную массу среди остальных нежелезных металлов.
Благородные. Золото, серебро, платина, рутений, родий, палладий, осмий и иридий входят в число редких драгоценных металлов и отличаются повышенной стойкостью к окислению и коррозии.
Малые. Представители группы — ртуть, кобальт, мышьяк, сурьма, висмут и т.п. Добываются в небольшом количестве вместе с тяжелыми металлами.
Тугоплавкие. Известны как самые износостойкие металлы. К ним относится цирконий, ванадий, хром, вольфрам, молибден и другие элементы с высокой плотностью и температурой плавления.
Редкоземельные. Представлены 17 металлами серебристо–белого цвета: гольмий, тулий, скандий, самарий, европий, диспрозий, лютеций, прометий и т.д. Обладают одинаковыми химическими свойствами.

Применение

В последние годы спрос на цветные металлы резко увеличился. Они влияют на развитие многих отраслей промышленности и широко применяются в авиа– и машиностроении, радиоэлектронике, ракетной и атомной технике, сфере высоких технологий, а также в быту.

Нежелезные металлы — незаменимое сырье в производстве металлопроката, крупных конструкций и небольших изделий.

Вы можете заказать цветные металлы и сплавы на нашем сайте. На странице каталога представлен широкий ассортимент товаров с подробным описанием и ценами. Стоимость за 1 кг зависит от вида материала и варьируется от 135 до 2200 рублей. Денежные средства принимаем на расчетный счет. Подробнее об условиях покупки цветного металла в Москве и регионах России читайте здесь.

Обработка цветных металлов

Легкость обработки цветных металлов возможна благодаря широкому спектру их свойств. Олово, цинк, медь, никель и др. обладают ковкостью и относительной пластичностью, потому широко используются в разных отраслях промышленности. Электроника, энергетика, авиа- и машиностроение процветают именно благодаря цветным металлам.

Однако в чистом виде эти материалы практически не встречаются, да и добыча их довольно сложна. Именно поэтому переработка и обработка цветных металлов применяются столь активно, ведь они позволяют избавить материалы от примесей и добиться необходимых свойств. Обо всех тонкостях этого процесса мы поговорим далее.

Классификация и основные свойства цветных металлов

Цветные металлы отличаются высокой пластичностью и имеют характерный оттенок. Добывают их из металлической руды, в очень небольшом количестве содержащейся в горной породе.

Обработка цветных металлов – это отрасль металлургической промышленности. Она, несмотря на то, что затратна по многим параметрам, приносит неплохую прибыль. Характеристики, которые приобретают изделия, существенно отличаются от тех, что присущи черным металлам.

Цветные металлы можно разделить по свойствам на группы:

тяжелые (цинк, олово, свинец);
легкие (литий, титан, магний, натрий);
малые (мышьяк, сурьма, кадмий, ртуть);
рассеянные (селен, германий, теллур);
драгоценные (золото, платина, серебро);
радиоактивные (уран, плутоний, радий);
тугоплавкие (вольфрам, хром, ванадий, марганец).

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Который металл будет выбран для производства, зависит от того, какие свойства нужно получить от изделия:

Медь – имеет хорошую теплопроводность и пластичность, но малое сопротивление электричеству. Цвет обычно золотистый с розовым отливом. Как правило, ее добавляют в сплавы и редко используют как отдельный металл. Применяется в изготовлении электротехники, различных приборов и машин.
Бронза – пожалуй, самый популярный из медных сплавов. Получается при добавлении олова и различных химических веществ. Полученный материал достаточно прочен, обладает гибкостью и пластичностью, в связи с этим легко поддается ковке и износостоек.
Алюминий – также относится к пластичным металлам, имеет хорошую электропроводимость, серебристый оттенок, весит мало. Он непрочный, но отличается антикоррозийной стойкостью. Чаще всего используется в военном производстве, пищевой промышленности и в смежных с ними областях.
Цинк – достаточно хрупкий металл среди цветных, но пластичный и устойчивый к коррозии при нагревании до +100…+150 °C. Он входит в состав антикоррозийных покрытий изделий и стальных сплавов.

Выбирая, из какого цветного металла изготовить деталь, нужно учесть его свойства, а также недостатки и преимущества, знать в каких вариантах сплавов он может использоваться. В этом случае вы получите качественное изделие, максимально соответствующее необходимым характеристикам.

Защитная обработка цветных металлов

Так как некоторые цветные металлы подвержены разрушению с течением времени из-за контакта поверхности изделия с внешней средой (кислородом и водой), рекомендуется заблаговременно производить обработку деталей с покрытием защитными средствами, учитывая физико-химическую специфику элементов сплава.

К наиболее эффективным способам обработки цветных металлов для защиты от ржавчины можно отнести обработку лакокрасочными материалами. Это грунтовка, краски или универсальные средства «3 в 1».

Грунтовка лучше всего спасает от атмосферной коррозии. При этом ею следует обрабатывать металл в один или несколько слоев до его окрашивания. Помимо защиты от окисления, она способствует лучшему сцеплению краски с основой.

Изделия из алюминия лучше держат уретановые краски или составы на основе цинка. Медь, бронза и латунь обрабатывают обычно в процессе производства деталей и не покрывают ничем дополнительно.

При повреждении заводское покрытие нужно полностью убрать, а поверхность детали отполировать и нанести эпоксидный или полиуретановый лак. Такой слой позволяет сохранить металл от повреждений и сделать его особенно блестящим.

Защитные покрытия можно наносить на металл по-разному. Есть несколько способов: гальванический, горячий, диффузионный, напыление, плакирование и т. п.

Гальваника. Один из самых известных способов защиты металла. Суть в том, что на поверхность детали наносятся особые антикоррозийные химические средства. Какой толщины будет слой покрытия, зависит от условий окружающей среды. Чем климат резче, тем толщина слоя больше. Гальваника очень популярна, применяется в машиностроении и строительстве. При данном методе используют способы никелирования, хромирования, анодирования и др.

Никелирование подразумевает равномерное нанесение тонкого слоя никеля на металл, сюда же добавляется до 12 % фосфора. Также необходима термическая обработка цветных металлов и сплавов, чтобы повысить износостойкость и сопротивляемость коррозии. Никелирование разделяют на химическое, электрохимическое и «черный никель».

Анодирование – способ, при котором защитная (а также декоративная) пленка на магниевых, алюминиевых и прочих сплавах образуется под действием тока. Такой способ обработки позволяет обеспечить поверхности изделия электроизоляцию, водостойкость и антикоррозийность.

Процесс хромирования – подразумевает нанесение хрома и его сплавов на поверхность металла. Благодаря этому изделие не потускнеет, а также приобретет антикоррозийные качества, станет износостойким и жаропрочным. Такой вид покрытия широко применяется в машиностроении и других отраслях промышленности.

Металлизация напылением. Для этого применяется воздушная струя на поверхности расплавленных изделий из металла.

Горячий метод – изделие погружают в ванну с расплавленным металлом.

Плакирование – используется, когда нужно придать большую устойчивость к агрессивным средам. Основной металл покрывается другим, более прочным и устойчивым к климатическим изменениям. Плакирование можно совмещать с литьем, прессованием, совместной прокаткой и ковкой.

Диффузионный метод – это покрытие под воздействием высокой температуры. Оно смешивается с поверхностным слоем основного металла и проникает в него, придавая изделию различные защитные свойства.

Современные технологии конструкционной обработки цветных металлов

При обработке цветных металлов используется обширный спектр методов в зависимости от температурного режима и технологии. Это могут быть холодные и горячие способы, термические и механические.

Вот несколько наиболее популярных:

Штамповка – обработка цветных металлов давлением. Детали помещают в металлические формы с заданными параметрами и изготавливают под прессом.
Прокатка. Заготовки также находятся под давлением. Металл пропускается между вальцами и вращается в разных направлениях. Это дает уменьшение площади поперечного сечения и изменение профиля детали. Этот способ применяется при изготовлении рельсов, балок, трубного и сортового металлопроката.
Волочение. Относится к способу механической обработки цветных металлов. Изделие в холодном виде протягивают через матрицу. Этот метод используется, когда требуется увеличить длину детали и сократить площадь поперечного сечения. Кроме того, улучшаются свойства поверхности самого металла.
Прессовка. Метод с применением давления. Подходит для обработки меди, алюминия, олова и свинца. Через специальную матрицу детали продавливают. Такой способ характерен для производства прутов, труб и различных профилей.

Говоря об обработке цветных металлов, мы подразумеваем, что это довольно сложные производственные процессы. Вышеупомянутые материалы подвергаются обработке самыми разными методами, которые принято делить на горячие, холодные и механические. Из них на текущий момент наиболее актуальны:

отливка;
сварка;
обработка под давлением;
обработка станочная.

Выбор способа обработки всегда зависит от особенностей и характеристик металла. Необходимо учитывать свойства, которые могут изменяться при нагревании, влияние атмосферных газов, теплопроводность (если требуется термическая обработка) плюс теплоемкость материала.

Отдельное внимание стоит уделить защите изделиям из цветных металлов в будущем. Именно поэтому часто используются лакокрасочные покрытия.

Особенности художественной обработки цветных металлов

В основе металлообработки не всегда лежит только изменение размеров и формы детали, часто применяется и декорирование. Можно не только создавать самостоятельные изделия, но и украшать готовые конструкции из металла. В качестве примера можно привести четыре способа обработки металла, которые могут украсить или изменить внешний вид детали:

Литье

Один из древнейших способов металлообработки, популярность которого не уменьшается со временем. Металл плавят до жидкого состояния, а затем разливают в подготовленные формы. Материал остывает и твердеет, повторяя очертания заданной формы. Далее на отливке зачищаются все неровности и «заусенцы» – деталь готова.

Металлургия развивается, а вместе с ней совершенствуются процессы литья. В настоящий момент есть несколько видов этого процесса, даже с параллельным применением давления. Благодаря новейшим методам можно получить отливки совсем небольшого размера, но с невероятной точностью повторяющие параметры формы.

Ковка

Металлическому изделию придается форма за счет ударов инструмента по заготовке.

Ковка бывает ручной и машинной. Первый вариант применяется при производстве мелких деталей, а второй – в промышленности: на пневматических молотах и гидравлических прессах.

Чеканка

Популярный метод декорирования путем выбивания изображения на листе металла. Относится к прикладным искусствам и используется при изготовлении картин, изделий из серебра и других драгметаллов, кухонной утвари и т. д. Рельеф выполняется с использованием чеканов, по которым бьют молоточками. Сами инструменты изготавливаются из дерева и металла.

Обычно чеканка выполняется на меди, латуни, а также на золоте, серебре, платине и других металлах, если речь идет об изготовлении ювелирной продукции. Толщина заготовки варьируется от 0,2 до 1 мм.

Сварка

Цветные металлы также сваривают. Этот процесс довольно сложный, так как обязательно нужно учитывать особенности материала. Бытовые аппараты далеко не всегда могут создать шов хорошего качества. Промышленные инструменты справляются лучше, но также требуются и специальные электроды, и защитный газ.

В отличие от прочих, сварочная технология – достаточно новый способ обработки металла. Активно развиваться сварка начала только во второй половине XX века. Когда мы говорим об обработке цветных металлов резанием, мы имеем в виду также использование сварочного аппарата, с помощью которого можно не только соединять детали между собой.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Виды цветных металлов

Различные виды цветных металлов широко применяются в современных отраслях промышленности. Особенно они ценятся там, где требуется устойчивость изделий к использованию в агрессивных средах. Но как происходит деление на черные и цветные металлы? К последним относят те, в составе которых отсутствует железо. Групп таких материалов довольно много, а четкая классификация отсутствует.

В нашей статье мы расскажем про основные категории цветных металлов и поговорим о классификации их лома.

Получение цветных металлов

На то, чтобы добыть цветные металлы, уходит много сил и материальных ресурсов, так как они находятся в земле в небольшом количестве, а встретить их в чистом виде практически нереально.

Добытую руду отправляют на завод цветных металлов для дальнейшей переработки посредством особых технологий, включающих ряд металлургических процессов, таких как:

Пирометаллургия. В этом случае металл получают и очищают при высоких температурах. Так изготавливают примерно 60 % цинка, весь свинец, около 95 % меди.
Гидрометаллургия. Металл извлекают из руды, концентратов и отходов производства посредством применения химических реагентов с последующим выделением из водных растворов.
Электрометаллургия. В основе получения металлов и их соединений лежит электролиз, то есть цветные металлы выделяют из растворов либо расплавов их соединений путем пропускания через них постоянного электрического тока. В частности, такую технологию применяют для получения алюминия.

Виды легких цветных металлов

Цветные металлы широко распространены в природе, отличаются прочностью, малой плотностью и высокой химической активностью. Добывать их начали еще в XIX в. Получают их посредством электролиза солей в расплавленном виде, электро- и металлотермии. Многие легкие цветные металлы применяют для производства сплавов.

Ниже рассмотрим виды легких цветных металлов.

Обычно его используют для образования сплавов с металлами, имеющими различные свойства, например, с медью, никелем, магнием и кремнием. Такие соединения очень прочные и стойкие к неблагоприятным погодным условиям. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Цвет металла – серебристо-белый, на поверхности имеется окисная пленка. Магний отличается малой плотностью, но при этом хорошо поддается обработке, стоек к воздействию горючих веществ, таких как бензин, керосин, минеральные масла, но растворяется в кислотах. Не магнитен. Характеризуется малой упругостью и низкими литейными свойствами. Неустойчив к коррозии.

Немагнитный легкий металл серебристого цвета с голубым отливом. Имеет высокую прочность и устойчивость к коррозии. Среди недостатков можно выделить маленькую тепло- и электропроводность. При температуре свыше +400 °С титан утрачивает свои механические свойства, а при достижении +540 °С становится хрупким.

При соединении с такими металлами, как алюминий, марганец, хром, молибден и др., механические свойства титана увеличиваются. Такие сплавы отличаются друг от друга прочностью, в зависимости от легирующего металла. Титановые соединения широко востребованы в судо-, машино-, самолетостроении. Их используют в производстве ракетной техники, бытовых приборов и т.д.

Виды тяжелых цветных металлов

Сырьем для производства тяжелых цветных металлов служат сульфидные и окисленные полиметаллические руды. При этом могут использоваться различные производственные техники и способы, основная задача которых состоит в максимальном извлечении ценных компонентов из руды.

При обработке тяжелых цветных металлов используют технологии пиро- и гидрометаллургии. В результате этих процессов образуются черновые металлы, которые в дальнейшем рафинируются и используются в промышленности.

Распространенный тяжелый металл, обладающий высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью.

Медь отлично соединяется с другими компонентами. Благодаря этому полученные сплавы широко используются в машиностроении.

Не все сплавы с содержанием цинка используются в промышленной сфере. Все дело в его хрупкости. Однако при нагревании до +150 °С он легко поддается ковке и прокатке. Цинк устойчив к коррозии, но разрушается при взаимодействии с кислотой и щелочью.

Имеет серый цвет, отдающий голубоватым оттенком. Точка его плавления – +327 °С. Свинец одновременно тяжелый и мягкий металл, отлично поддается ковке молотком, не затвердевая при этом. При литье принимает различные формы. Не поддается воздействию соляной, серной, уксусной и азотной кислот.

Латунь представляет собой соединения меди с цинком с добавлением таких металлов, как марганец, свинец, алюминий и др. При этом латунь дешевле меди, несмотря на то, что прочность, вязкость и антикоррозионные свойства выше. Металл обладает отличными литейными свойствами. Он поддается штамповке, раскатке, вытяжке и вальцовке. Из него производят гильзы для снарядов.

Виды малых цветных металлов

К цветным металлам также относят:

Сурьма – это металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. Отличается особой хрупкостью, что позволяет раскрошить его даже при помощи пальцев рук. Однако при соединении с другими металлами существенно увеличивает их твердость. Сурьма пользуется популярностью не только в промышленности, но и в медицине – она является эффективным средством при лечении воспалений слизистой оболочки глаза.

Ртуть – это металл, находящийся в жидком агрегатном состоянии. На протяжении долгого времени используется в медицине (в градусниках), применяется в современных технологиях (в датчиках положения, в ионных двигателях).

Кадмий – белое вещество с металлическим отливом. Несмотря на свою особую твердость, без труда режется даже ножом. Имеет свойства, схожие со ртутью и цинком. В чистом виде ядовит для всего живого.

Виды легирующих цветных металлов

К ним относятся, например:

молибден;
вольфрам;
кобальт;
ванадий.

Молибден в чистом виде в природе не встречается. По прочности уступает вольфраму, однако более легко поддается обработке. В основном применяется в авиационной и ракетной промышленных отраслях.

Вольфрам – один из наиболее тугоплавких и плотных металлов, имеет серебристо-белый цвет, внешне похож на платину. Он широко применяется в производстве различных режущих инструментов, ювелирных изделий, деталей для самолетов и ракет, боеприпасов.

Кобальт имеет серебристый цвет с желтым или синим отливом. Сплавы с его преобладанием используют при изготовлении различных медицинских деталей и инструментов.

Ванадий – высокопластичный металл серебристо-белого цвета, который активно используют в автомобилестроении, так как он существенно повышает антикоррозионные и механические свойства стали.

Благородные цветные металлы

К таковым относят:

Золото – металл, обладающей чрезвычайной химической стойкостью. Его не получится окислить даже в расплавленном виде – растворяется только под воздействием состава из соляной и азотной кислот. Отличается высокими показателями текучести, отлично поддается обработке. Цена на бирже цветных металлов за 1 г составляет 2 450 руб.

Серебро – металл, отличающийся пластичностью, высокой электро- и теплопроводимостью, хорошо поддается ковке, не окисляется под воздействием О₂.

Платина особенно популярна среди ювелиров, используется ими в чистом виде. Отличается антикоррозийностью и высокой стойкостью к различным химическим реактивами деформациям. В ломбарде 1 г платины стоит 1 600 рублей.

Виды редких цветных металлов

К таким металлам относят:

Тантал – твердый и плотный металл серебристого оттенка, однако хорошо поддающийся обработке. Основные отрасли его применения – металлургическая, химическая и ядерная.

Ниобий – серое вещество со стальным отливом. Отличается особой тугоплавкостью и парамагнитными свойствами. Используется в авиации и радиотехнической отрасли.

Виды и маркировка лома цветных металлов

Некоторые виды лома цветных металлов могут быть переработаны с целью их вторичного использования.

В таблице ниже представлен список металлов и количество видов лома к каждому из них.

Количество видов лома

В пункты по приему вторичного сырья чаще всего сдают сплавы цветных металлов. Принадлежность к тому либо иному виду металла определяют по преобладающему в сплаве элементу в процентном соотношении. Оценка происходит посредством применения особого оборудования.

Лом цветных металлов принято делить на группы в зависимости от:

происхождения;
химических составляющих;
физического состояния материала на момент сдачи.

Цветной металл становится ломом, если:

обнаружен брак;
списан в отходы промышленного производства;
является некондиционным;
стал скрапом готовой продукции.

Химические составляющие лома возможно определить только в лаборатории, именно после этого можно верно сказать, к какому металлу либо сплаву он относится.

Наиболее ценным вторичным сырьем являются нелегированные металлы, содержащие примеси в незначительном количестве. Однако физические параметры скрапа не имеют такую же важность, как и химические.

В соответствии с этими характеристиками виды лома цветных металлов принято делить таким образом:

класс А – лом и куски отходов;
класс Б – стружка, проволока и небольшие кусковые отходы;
класс В – отходы в виде порошка (встречаются нечасто, обычно у определенных металлов, среди которых вольфрам, молибден, кобальт и титан).
класс Г – остальные виды вторичного сырья.

Весь цветной скрап проходит тщательную проверку на:

загрязнения химического и радиационного типа;
степень взрывоопасности.

После ее проведения выдается сертификат, подтверждающий безопасность лома. Без данного документа дальнейшая транспортировка невозможна.

Насыщенность лома вредными веществами не должна превышать норму, установленную ГОСТом 12.1.005.

Министерство природных ресурсов и экологии РФ различает пять классов цветного металлолома, представляющих химическую, радиационную и взрывоопасность. Это скрап:

Опасный для экологической среды. К таким отходам относят ртуть, а также плутоний и полоний.
Имеющий высокую опасность, на выведение последствий от применения которого необходимо 30 лет. К нему относят сплавы таких металлов, как свинец, молибден и кобальт.
Имеющий умеренную опасность, после применения которого на восстановление экологии нужно 10 лет. К нему относят лом с примесями таких металлов, как медь, железо, цинк, никель, алюминий и серебро.
Имеющий малую опасность, на выведение последствий от применения которого необходимо 3 года. К данному классу относится бронза.
С низким уровнем опасности, который не наносит ущерб экосистеме. Сюда входит большинство видов лома цветных металлов.

Пункты приема металлолома обязаны иметь лицензию. Эта необходимость обуславливается тем, что цветмет представляет опасность для людей и экологической среды. ГОСТ регулирует определение сортов лома в соответствии с обозначенными параметрами качества.

При этом берутся во внимание некоторые характеристики, присущие скрапу, среди которых:

величина;
происхождение;
степень однородности;
процент засора;
химические составляющие;
физический износ;
габаритные размеры.

Представительная проба позволяет выявить качество лома. Во время его транспортировки обязательным требованием является маркировка, содержащая следующую информацию:

наименование;
обозначение в соответствии с ГОСТом;
вид вторичного сырья;
марка сплава.

Маркировка должна быть надежно прикреплена к грузу при транспортировке и хранении.

Для определения марки металла нужно только заглянуть в специальный документ – марочник, который содержит информацию обо всех маркировках интересующего вас металла либо сырья.

Токарная обработка цветных металлов

Токарная обработка цветных металлов широко распространена среди всех различных методов изготовления деталей с заданными геометрическими параметрами. Суть данного вида обработки состоит в том, что с заготовки снимают при помощи режущего инструмента необходимый слой металла, соблюдая при этом требуемые размеры и параметры шероховатости поверхностей.

Изделия из металла можно обработать с помощью различных методов, в результате которых из заготовок получаются детали, подходящие по размерам и другим параметрам к различным механизмам. Для их выполнения на токарных станках необходимы многофункциональные приспособления и режущий инструмент в виде резцов, с помощью которых можно изготавливать детали различной геометрической формы и конфигурации.

Описание цветных металлов

К цветным металлам и сплавам относятся почти все имеющиеся в природе металлы и их производные, кроме железа и сплавов, созданных на их основе. В отличие от железа, их добыча обходится значительно дороже, так как в природе они встречаются гораздо реже. Но, несмотря на это, наличие у цветных металлов особых химических и физических свойств экономически компенсируют затраты на добычу, механическую обработку и изготовление на их основе сплавов. Они обладают пластичностью, мягкостью, низкими показателями электрического сопротивления, теплопроводностью, стойкостью к воздействию коррозии и иными полезными свойствами, что, безусловно, является их значительными преимуществами.

Название «цветные металлы» они приобрели по причине специфической расцветки, например, медь имеет красноватый цвет. Сплавы на основе цветных металлов в современной индустрии получили наибольшее применение, так как эти вещества отличаются лучшими физико-химическими свойствами, чем черные металлы. При разделении на группы применяемых металлов они делятся на легкие и тяжелые сплавы.

Группы цветных металлов

По физико-химическим признакам цветные металлы подразделяются на разные группы. Например:

К тяжелым сплавам относятся олово, свинец, цинк и другие химические элементы.
К легким – титан, натрий, магний, калий, литий.
Малая категория – это ртуть, мышьяк, сурьма, кадмий.
К благородным металлам относятся золото, серебро, платина, палладий.
В рассеянную группу включаются германий, селен, рений, теллур.
К тугоплавким металлам относятся хром, ванадий, вольфрам, марганец.
В редкоземельную группу входят лантан, самарий, эрбий, иттербий.
Радиоактивные металлы – это радий, уран, америций, плутоний.

В современной промышленности чаще всего обрабатывают алюминий, медь и цинк. Рассмотрим их подробнее.

К основным свойствам алюминия относятся пластичность при низких механических характеристиках и высокая электропроводность.

Наибольшее распространение в промышленности из всех цветных металлов получила медь. Ее широко применяют в строительстве, машиностроении и электротехнической индустрии. Она характеризуется высокой теплопроводностью и пластичностью, а также низким электрическим сопротивлением – это свойство обуславливает ее широкое применение в электротехнике. При плавлении хорошо смешивается со многими другими металлами.

Для цинка характерно такое качество, как хрупкость металла. Его пластичность проявляется только при нагревании до температуры +100…+150 °С. Цинк обладает свойством высокой устойчивости к коррозии, преимущественно используется в качестве компонентов стальных сплавов и для производства покрытий со стойкими антикоррозионными свойствами.

Из множества сочетаний цветных металлов, имеющихся в настоящее время, особого внимания заслуживает такой сплав, как бронза. Человек научился соединять олово с медью несколько тысяч лет назад. Но бронзу можно получить и без применения олова, а при помощи сплавления меди с такими металлами, как алюминий, бериллий, кремний, свинец и с рядом других. К ее достоинствам причисляются такие качества, как ковкость, пластичность, прочность, устойчивость к коррозии, немагнитное свойство и гибкость.

Сфера применения цветных металлов

Цветные металлы находят все большее применение в разработках производителей современной техники. На предприятиях, специализирующихся на изготовлении атомной техники, а также в авиационном строительстве, в химической отрасли такие металлы, как ниобий, титан, молибден, пользуются повышенным спросом.

У каждого цветного металла имеется своя сфера применения. Медь и медные сплавы часто применяются для производства труб, емкостей, различных сосудов. Они повсеместно используются в химическом машиностроении.

В пищевой промышленности распространено применение алюминия и сплавов, произведенных на его основе. Из них изготавливают различные конструкционные элементы судов, ракет и самолетов. Также такие сплавы распространены в строительной индустрии. Подобная необходимость применения алюминия в различных отраслях связана с его отличными характеристиками: антикоррозионными свойствами, высокими прочностными параметрами при относительно маленькой плотности, хорошими механическими свойствами, которые не меняются даже при минусовых температурах.

При металлообработке цветных металлов и сплавов необходимо учитывать следующие факторы:

При нагреве происходит химическое взаимодействие с газами окружающей среды.
Повышенные температуры приводят к резкому снижению механических характеристик, приводящих к легкому разрушению от ударов.
Свойства высокой теплопроводности и удельной теплоемкости.

Учитывая эти и иные факторы, термическое и механическое воздействие надо осуществлять в специальном режиме, по разработанным технологическим схемам. При токарной обработке цветных металлов и сплавов на станках подбирают оптимальные режимы резания: скорость вращения, подачу и соответствующий режущий инструмент.

Цветные металлы и сплавы устойчивы к коррозионному воздействию, но под воздействием кислорода окружающей среды они со временем могут разрушаться. Лучшим способом защиты служит нанесение лакокрасочных покрытий. Существуют три разновидности таких способов – покрытие красками, грунтовками или универсальными защитными материалами.

Идеальную защиту от атмосферного окисления обеспечивают грунтовые составы. Перед покраской предварительно проводится одно- или двухслойное грунтование поверхности. Помимо защитных функций, такая технология позволяет увеличить качество наложения краски на основу. Для защиты деталей из алюминия и его сплавов применяют специальные грунтовки на основе цинка или уретановые краски.

На такие цветные металлы и сплавы, как медь, латунь или бронза, защитные лакокрасочные покрытия обычно не наносят. Изготовленные из них детали и изделия поставляются с заводской обработкой, которая одновременно играет и защитную, и эстетическую роль. Медь со временем покрывается благородным налетом, который не только защищает поверхность, но и придает изделию особый колорит. Помимо этого, в некоторых случаях применяют и технологию искусственного старения для возникновения на поверхности изделия патиновой пленки зеленоватого цвета.

Специфика механической обработки цветных металлов

К механической обработке относятся все процессы, связанные со снятием слоя металла: обработка на токарном станке, фрезерование, шлифование, строгание, гравирование. Условия механической обрабатываемости сплавов из цветных металлов зависят от тех дополнительных элементов, которые включены в сплав.

Характеристики токарной обработки цветных металлов определяются рядом факторов, которые неразрывно связаны с общим процессом механообработки, а именно:

силы резания;
износа режущего инструмента;
параметров чистоты при обработке поверхности;
формы стружки.

Другими словами, механическая обрабатываемость цветных металлов – комплексный технологический термин. На данное свойство оказывают влияние физические и химические характеристики металлических сплавов, а также способ его механической обработки.

Факторы, влияющие на выбор вида механической обработки цветных металлов:

удельная теплоемкость;
ухудшение химических свойств материала при нагреве;
способность проводить тепло;
снижение механических свойств материала при повышении температуры окружающей среды, в частых случаях при нагреве повышается вероятность разрушения металла во время ударов.

Учитывая все вышеперечисленные факторы, механическая обработка цветных металлов осуществляется в соответствии со специально разработанной технологической схемой. При использовании металлорежущего оборудования особое значение придается скорости вращения заготовки или инструмента и выбору режущего инструмента.

У цветных металлов есть и недостаток – они поддаются разрушению при воздействии кислорода, а в целом обладают высокими прочностными показателями и долговечностью.

Применение металлических деталей встречается повсеместно. Они используются в различных сферах жизнедеятельности человека и преимущественно изготавливаются на токарном оборудовании. С помощью таких станков производят зубчатые колеса, шкивы, гайки, диски и многое другое.

Поэтому обработка изделий из металла на токарных станках всегда будет актуальна, особенно при применении оборудования с программным управлением. Станочные комплексы с ЧПУ позволяют обрабатывать детали с высокой точностью и получать изделия высокого качества любой сложности по разработанным чертежам.

Плюсы токарной обработки цветных металлов

При производстве деталей из металла почти всегда осуществляются токарные операции.

Достоинства токарной обработки:

Изготовление деталей сложной формы. Применение станков с программным управлением дает возможность изготовления даже самых сложных по конфигурации деталей.
Экономичность. Количество отходов при производстве минимальное – на стружку приходится не более 10 % металла, которая к тому же потом отправляется на переработку.
Получение качественных готовых деталей, которые сразу можно использовать по назначению, без добавочных операций.
Производство высокой точности. При использовании станочных комплексов с ЧПУ изделия, изготовленные из металла, в наивысшей степени удовлетворяют эстетическим и техническим параметрам. При производстве отсутствует такое понятие, как «человеческий фактор», т. е. человек в процессе обработки практически не участвует, поэтому и не допускает ошибки. Оборудование осуществляет все движения по заданной программе, и, в случае необходимости, легко перепрограммируется на изготовление другой детали.

Специфика операций, проводимых на токарных агрегатах

Главной задачей, поставленной перед оператором станка с ЧПУ, является получение детали, полностью удовлетворяющей требованиям заказчика по точности размеров, параметрам шероховатости и конфигурации.

Принцип токарных работ, осуществляемых с использованием специализированного оборудования, с применением специальных режущих инструментов заключается в снятии с металла определенного слоя.

Данные процессы можно контролировать не только в автоматическом режиме, но и в ручном. Они подразделяются на главные и дополнительные типы движения. К главному типу относится вращение закрепленной детали, а к дополнительному – подача и движение инструмента по различным траекториям.

Только при токарной обработке на специальном высококачественном оборудовании с ЧПУ можно гарантировать необходимый уровень качества работ и точность в процессе производства металлоизделий.

В технологические процессы, независимо от марки обрабатываемого материала, входит целый перечень операций:

отрезная;
резьбовая;
сверление отверстий;
точение канавок.

Токарные операции также подразделяются на черновые (предварительные) и чистовые (окончательные). Для получения качественных поверхностей стоит учитывать плавность и поступательность движений инструмента, нельзя допускать резких движений при точении.

Для достижения высокого качества при обработке требуется соблюдать ряд требований:

Выполнение регулярных проверок работоспособности, жесткости и надежности узлов станка.
Возможность вращения заготовки с большими оборотами.
За один оборот шпинделя необходимо снимать максимально возможный слой металла.
Режущий инструмент должен быть надежно закреплен для возможности воздействия на заготовку необходимыми силами.

Агрегаты для токарной обработки цветных металлов

В токарную группу, кроме станков универсального типа, входят разнообразные обрабатывающие центры и комплексы. При штучном или мелкосерийном выпуске с множеством операций применяют токарно-винторезные станки. Обработку деталей из калиброванного прутка целесообразнее производить на токарно-револьверных станках.

Заготовки крупных габаритов обрабатывают преимущественно на оборудовании токарно-карусельного типа. На них производятся операции по подрезке торцевых поверхностей, нарезании канавок. Также можно выполнить такие действия, как фрезерование, шлифование, растачивание и точение. Фланцы и диски рациональнее обрабатывать на лоботокарных агрегатах. Профессиональные станочники могут изготовить поверхности любой конфигурации и сложности: цилиндрические и конусные, а также фасонные и лобовые.

На некоторых обрабатывающих комплексах можно одновременно выполнять и токарную, и фрезерную обработку. Такое оборудование применяют для изготовления деталей со сложной конфигурацией поверхностей (например, коленчатые валы). Поэтому токарно-фрезерные обрабатывающие центры пользуются особой популярностью.

Вручную операции выполняют на универсальных токарно-винторезных станках стандартного типа, а механообработка в автоматическом режиме осуществляется на станочных агрегатах с ЧПУ без человеческого вмешательства в рабочий процесс. Машинная обработка на оборудовании с ЧПУ предназначена для выполнения высокоточных работ и повышения производительности.

Сегодня токарная обработка используется практически во всех производственных отраслях. Поэтому, несмотря на достаточно высокий уровень развития, данный вид работ с металлами продолжает стремительно развиваться, обеспечивая высочайшие качественные и скоростные характеристики.

Цветные металлы – перечень и их полезные свойства

Эта группа металлов немногочисленна, но ценима промышленностью, медициной, эстетами. Цветные металлы не утилизируют даже после многих лет использования. Переработка дает им вторую жизнь и бережет природу.

Что считать цветным металлом

Первый уровень деления металлов – на чёрные и цветные.

С чёрными проблем нет: это железо и его сплавы(чугун, сталь).

Цветные ранжируют по-разному. Иногда таковыми считаются все металлы, кроме железа и его сплавов (в список включаются благородные, редкоземельные, радиоактивные).

У промышленников своя классификация. Цветные металлы – это бесжелезистые элементы определенного цветового оттенка (отсюда название группы).

Подразделяются на два вида:

В ряде стран такие металлы именуются не цветными, а нежелезными.

Сокращенное наименование сегмента цветных металлов – цветмет, черных – чермет.

Чермет и цветмет: в чем разница?

Первый фактор, по которому цветные металлы отличаются от черных, – отсутствие магнетизма . У чермета его создает железо.

Чтобы отличить черный металл от цветного, к образцу подносят магнит. Если притянется, – он из черного металла.

Другие характеристики цветмета:

Пластичнее, легче черных.
Благодаря отсутствию железа, цветмет устойчивее к коррозии.
Премиальные механические характеристики при низких температурах. Однако медь, алюминий, магний утрачивают их при нагревании, разрушаясь даже от слабого удара.
Взаимодействуют с газами (исключая инертные), растворяют их при нагреве.
Высокая тепловодность, теплоемкость. Это свойство цветмета учитывают сварщики. Для работы требуется термоимпульс, без которого изделие быстро остывает. Поэтому перед сваркой детали (особенно из алюминия, меди, магния) разогревают.
Прочнее, долговечнее. Неуязвимость к внешнему форс-мажору обеспечивает пленка-оксид на поверхности.

Однако агрессивные внешние факторы (особенно кислородно-влажная среда) влияют на структуру цветмета. Например, оцинкованные поверхности становятся белесоватыми.

У цветмета окисляется только поверхность, в отличие от черных металлов.

Добыча и обработка

Источник цветмета – рудное сырье. Способы добычи руды традиционны: из шахты либо карьера.

Сырьем занимается цветная металлургия. Это сегмент полного цикла.

Здесь выполняются следующие процессы:

Обогащение (очистка руд цветных металлов от примесей).
Плавка.
Механическая обработка. Материал куют, прессуют, штампуют.

Различают металлургию легких и тяжелых металлов. В обоих видах это затратное, загрязняющее окружающую среду производство.

Второй способ получения сырья – переработка металлолома. Более рентабельный, экологически чистый метод.

По происхождению различают первичный (из руды) и вторичный (из лома) металл.

Классификация и сферы применения цветмета

По физическим свойствам цветмет подразделяется на тяжелые и легкие металлы. Сфера использования обоих видов обусловлена свойствами цветных металлов: износостойкостью, легкостью на фоне прочности, пластичностью, устойчивостью к коррозии.

Тяжелые цветные металлы

Данный вид цветмета включает пять названий.

Номер один в цветмете. Самый распространенный плюс повышенная пластичность, тепло- и электропроводность. Формирует сплавы почти со всеми металлами. Самые популярные – бронза (с оловом), латунь (с цинком), красное золото.

Самородная медь

Золотистый с розоватостью цветмет – основа кабелей, проволоки, труб для термоагрегатов, боеприпасов, бытовых изделий, декора.

Свинец

Самый тяжелый из цветмета, плотный сизовато-серый.

Мягкий (1,5 из 10 по Моосу), режется вручную, царапается ногтем, легко прокатывается до фольги.

Тепло- и электропроводность ниже средних: у меди, например, на порядок больше. Плюс малая стойкость к вибрациям, беззащитность перед гниющей органической массой, растворами извести, бетона.

Идет на аккумуляторы, основу и покрытие проводов, кабелей, электроды, боеприпасы.

Свинец ставит щит радиации, но токсичен, отнесен к химически опасным веществам 1 класса.

Легкоплавкий цветмет со сменными свойствами: хрупок при обычной температуре, пластичен при нагреве. Равнодушен к ржавлению, разрушается кислотами либо щелочами.

Используется машиностроителями, металлургами как покрытие железа для предотвращения коррозии.

Олово

Серебристо-белый умеренно блестящий тяжелый металл.

Востребован как компонент сплавов для подшипников, припоев.

Расплавленное олово

Самый экологически чистый в «тяжелом» сегменте цветмета, поэтому используется не только промышленностью, но и в быту (например, как материал крышек для консервации).

Никель

Серебристо-белый с желтоватостью цветмет. Один из лучших катализаторов, обязательный компонент нержавеющих сталей, повышающий химическую стойкость.

Мелкий порошок никеля самовоспламеняется при комнатной температуре.

Востребован изготовителями щелочных аккумуляторов (в том числе для электромобилей) и емкостей для химически агрессивных веществ.

Легкие цветные металлы

Сегмент легких цветных металлов состоит из трех позиций.

Алюминий

Серебристый цветмет – суперпроводник электричества, пластичен. Механические параметры оставляют желать лучшего, поэтому добавляется к сплавам. Они прочны, легки, невосприимчивы к коррозии, большинству агрессивных сред, термовоздействию.

Используется как материал корпуса изделий авиа-, морских судов, электропроводов.

Титан

Блестящий серебристый с голубоватым отливом материал. Легок, прочен, устойчив к коррозии, вязок. Пластичен, хрупким становится при -80°C или большом проценте примесей.

Стержень, состоящий из титановых кристаллов высокой чистоты

По прочности цветмет сопоставим со сталью, но вполовину легче. Вдвое прочнее алюминия, однако массивнее всего наполовину. За это ценится строителями ракет, самолетов, судов, нефтяниками.

Заготовка титанового шпангоута истребителя F-15 до и после прессования на штамповочном прессе компании Alcoa усилием 45 тыс. тонн, май 1985

Титан совместим с тканями организма человека, благодаря чему используется пищепромом и как материал экзоскелета, зубных протезов, пирсинга.

Магний

Легкое красивое блестящее вещество.

Благодаря малой плотности цветмет хорошо обрабатывается, устойчив к жару, большинству горючих веществ.

Металлический магний

Однако требует осторожности. В нагретом воздухе сгорает с ярким свечением. Смесь порошка с марганцовкой, другими окислителями порождает взрыв.

Горящий магний затушить водой невозможно.

Вторичное использование цветмета

Использованный цветмет не утилизируют по многим причинам.

Переработка – дело выгодное

Первичное производство цветмета (из руд) – затратный, трудоемкий, экологически проблемный процесс. Поэтому закономерно стремление предприятий оптимизировать расходы. То есть перерабатывать цветной металлолом. Стоимость процесса впятеро дешевле переработки первичного сырья.

Вторичное использование лома цветмета выгодно: предприятие экономит деньги, попутно избегая штрафов за загрязнение окружающей среды.

Сдатчики цветмета тоже получают неплохие деньги. Поэтому на промышленных предприятиях отработана практика складирования такого металлолома для сдачи на пункт приема либо меткомбинат.

Какой лом берут на переработку

Металлолом подразделяют на два вида:

Бытовой – корпус, детали отслужившей бытовой техники, гаджетов, кабели.
Промышленный – не подлежащее ремонту оборудование, изношенные элементы конструкций, стружка, другие отходы, отбраковка производства.

Для переработки годится алюминиевый, медный, никелевый, свинцовый, цинковый, оловянный, титановый лом. Плюс сплавы (бронза, латунь), лом смешанного состава.

Этапы переработки

Поступивший цветмет проходит следующие стадии:

Проверка на предмет радиации, взрывоопасности, наличия опасных химических компонентов.
Сортировка по металлам.
Измельчение.
Прессовка.
Упаковка.
Отправка на металлургический комбинат.

Пункт приема металлического вторсырья (лома) есть в большинстве населенных пунктов. Диапазон принимаемых от организаций и граждан металлических отходов – от крупных конструкций до стружки и порошка любой массы.

Читайте также: