Изготовление изделий из цветных металлов

Обновлено: 04.10.2024

Литье металла – это востребованный технологический процесс, который позволяет изготавливать металлические изделия нужной формы. Проводится отливка из разных сплавов, обладающих той или иной степенью жидкотекучести в расплавленном состоянии.

Такой способ выполнения позволяет выпускать качественную продукцию без применения громоздкого оборудования и огромного количества работников. На современном рынке эта технология пользуется огромным спросом, а также входит в десятку самых эффективных и применяемых в мире.

Общие сведенья

В процессе производства проводится заливка расплавленного материала в специальные формы. После охлаждения он принимает нужную форму и подвергается последующей обработке. Используются такие изделия в различных отраслях экономики:

автомобилестроение;
авиационная промышленность;
машиностроение;
стоматология;
ортопедия;
ювелирное производство.

Для разных видов сплавов используется определенная технология литья, позволяющая добиться нужных качеств в готовом изделии и избежать брака. Для литейного производства используются разные виды компонентов. Они обладают высоким показателем жидкотекучести. Это свойство сплава определяется:

химическим составом;
структурой металлического сплава;
температурой плавления.

Наиболее востребованными в промышленности являются металлы, имеющие низкую температуру плавления, так как их производство менее затратное. Чем ниже температура плавления материала, тем легче производится его отливка.

Металлы для заливки

В нужную форму специалисты могут отлить любой подготовленный сплав в расплавленном состоянии. Проблема состоит в том, что каждый вид материала имеет свою особенную температуру плавления и разную степень жидкотекучести. Чаще всего в промышленном литье используются металлы с низкой температурой плавления.

Компоненты, пригодные для литья, разделяют на черные, цветные и редкоземельные.

К черным относятся сталь, литейный и ковкий чугун. Все остальные сплавы относят к цветным и редкоземельным.

Для каждого вида сплавов используются специальные методы литья, позволяющие изготавливать изделия из следующих материалов:

стали;
чугуна;
алюминия;
меди;
латуни;
золота;
серебра;
платины;
никеля;
титана;
бронзы;
магния.

За все время существования литейного производства было разработано много разных технологических решений с разными условиями отливки.

При отливке изделий из черных металлов используют 5 видов стали с разным содержанием углерода. Изделия с повышенной прочностью отливают из легированной стали.

Это самый распространенный материал, который используется для промышленной заливки.

Методы литья деталей

Для производства деталей станков и иной продукции высокоточного машиностроения используется обычный ковкий чугун и чугун перлитный, обладающей хорошей пригодностью к обработке.

Литейный чугун, который используется в разных сферах производства, делят на четыре вида:

белый;
серый;
отбеленный;
половинчатый.

Его отливка отличается низкой себестоимостью, сам материал имеет небольшую прочность и обрабатывается при помощи обычного резания.

Более прочным материалом для оливки считается чугун, в состав которого входит шаровидный графит.

Широко применяются для заливки сплавы цветных металлов, прежде всего медь и алюминий. Они отличаются высокой устойчивостью к коррозии и стоят недорого.

Самой дорогой считается технология производства титанового сплава, требующая соблюдения особенных условий заливки и остывания. Такой редкоземельный сплав используется для высокотехнологичных отраслей экономики, таких как авиакосмическая индустрия или медицина.

Сплавы драгоценных металлов используются при отливке ювелирных, медицинских изделий или деталей для электроники.

Литьё металла

Способы отливки изделий из металлических сплавов

Современное литейное производство кроме традиционной технологии заливки жидкого металла в песчаные формы применяют и другие высокотехнологичные, производительные способы литья:

вакуумный;
центробежный;
под давлением;
центробежный;
оболочковый;
многократный;
ртутный;
по выплавляемым моделям;
электрошлаковый.

Высокотехнологичные виды литья позволили создавать металлические изделия с определенными качествами при высокой производительности труда и минимальном браке.

Чаще всего сегодня в промышленных масштабах используются следующие технологии производства:

в металлические формы (коколь);
статическое литье;
отливка под давлением;
в оболочковые формы;
в выплавляемые модели.

При выполнении статической заливки используются неподвижные формы, в которые разливают жидкий металл. Готовые изделия достают после того, как они остынут в неподвижной модели.

Производство титана

Для изготовления высокопрочных сплавов из титана и стали применяют вакуумную отливку, позволяющую снизить в металле содержание газов. Таким способом создают более плотную структуру металлического сплава с помощью плавления в вакууме. Затем горячий металл разливают в многократные емкости, в которых он остывает.

При введении технологии отливки под давлением применяется специальное оборудование, с помощью которого заполняют пресс-формы жидким металлом. Он подается под высоким давлением в диапазоне 7–700 МПа.

Такой способ производства выполняется машинами горячего или холодного прессования.

Выполняется эта технология для заливки алюминиевых, медных, цинковых и оловянно-свинцовых сплавов. Все эти металлы обладают низкой температурой плавления, что увеличивает технологические характеристики изделий из них.

Холодные и горячие способы литья под давлением позволяют получать изделие с идеально точными размерами и ровной поверхностью, которую не нужно после завершения процесса дополнительно обрабатывать.

Такая технология позволяет повысить производительность труда. А также она сокращает время всего технологического цикла, упрощает изготовление металлического изделия. У нее имеются также недостатки, к которым относится невозможность производить продукцию сложной конфигурации, так как они могут при вынимании из пресс-формы деформироваться. Таким способом производят только металлическую продукцию, имеющую небольшой диаметр.

При центробежном литье применяются специальные вращающиеся в горизонтальной или вертикальной плоскости формы.

Действие центробежных сил обеспечивает равномерное заполнение всех полостей в отливочной форме. Внедряется такая технология отлива при производстве труб, втулок или металлических дисков. А также ее применяют при отливке ажурных ювелирных изделий.

Издержки процессов

Для уменьшения убыточности процесса обычные способы литья в одноразовые модели были модернизированы с созданием высокопрочных полимерных составов. Для этого стали производить отливку в оболочковые емкости, изготовленные из термореактивного порошкообразного полимера. Он при воздействии температуры превращается в твердую оболочку, формирующую жидкий сплав.

Таким способом отливаются радиаторы водяного и парового отопления, узлы автомобилей, станков, самолетов и других видов высокотехнологичных механизмов. Эта технология позволяет получать детали большого размера и любой сложной модификации.

Традиционной считается отливка в кокиль, когда используется прочная форма.

Из нее вытаскивается деталь после отвердения металла. Таким способом производят простые стальные изделия небольшого размера. Чаще всего в кокиль отливаются медные и алюминиевые сплавы с невысокой температурой правления.

Модель для них делается из жаропрочной стали или чугуна, имеющих боле высокую температуру плавления чем медь или алюминий.

К преимуществам такой технологии следует отнести:

невысокую себестоимость производственного процесса и возможность его недорогой автоматизации;
простоту исполнения;
сохранность отливочных форм, которые используются неоднократно;
точность параметров изготовленных изделий;
качественную структуру металла, в которой не будет неметаллических частиц;
гладкую поверхность изделия, которая получается при таком способе отливки.

Традиционная технология отливки по выплавляемым моделям сегодня усовершенствовалась благодаря появлению новейших материалов.

Если раньше модель для заливки сплава делали из дерева или иной органики, которая могла быть разрушена высокими температурами при выжигании, то сегодня используются легкоплавкие материалы, такие как парафин и стеарин.

Отливка по выплавляемым моделям применяется при отливке художественной продукции со сложной конфигурацией. Это затратная технология отлива, которая используется при создании памятников или иных художественных изделий.

Стальную емкость для такой заливки делают на основе моделей из легкоплавких материалов, она имеет точные размеры, а ее поверхность тщательно полируют.

Виды отливочных форм

Для литья металлов пускают в ход разные емкости, которые разделяют на песочные, применяемые только один раз во время оливки, а также многократные. Многоразовые отливочные емкости делают из разных материалов:

чугуна;
жаропрочной стали;
огнеупорной керамики;
графита.

Широко распространены чугунные кокили и изложницы. При изготовлении продукции из алюминия, меди и других цветных сплавов выполняют металлические формы из чугуна, меди и латуни.

Такое решение было принято давно, оно позволяет легко проводить подготовку материалов к основному процессу. Сам процесс длится недолго, модели выходят высокого качества. При выполнении этой технологии привлечение большого количества рабочих не требуется.

Металлические отливочные емкости бывают открытыми и закрытыми. Открытые – это изложницы, а закрытые – кокили. В закрытых емкостях имеется полость, повторяющая размеры выплавляемой детали. Заливка жидкого металла в них проводится через специальное отверстие.

Оболочковые отливочные емкости используются при заливке сплавов цветных и драгоценных металлов, а также изделий из стали. Для отливки сплавов цветных металлов их делают из порошкообразного диоксида кремния или гипса.

При изготовлении продукции из золота, платины и серебра пресс-форму делают из легкоплавкого материала, который заполняется ртутью, парафином или пластмассой, что позволяет создавать продукт сложной конфигурации небольшой толщины.

Настолько щепетильная работа требует от всего персонала высокой точности и квалификации. Каждый этап производства проводится в оптимальных условиях, способствующих выходу только качественной продукции.

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.

Современные способы обработки цветных металлов

Уже много десятилетий большой популярностью для изготовления различных изделий пользуется обработка цветных металлов. Технологии и современные методы производства позволяют ускорить сам процесс, а также повысить качество конечного продукта.

Классификация цветных металлов

Цветные металлы обладают характерным оттенком и высокой пластичностью. Их добыча осуществляется из земной породы, где они находятся в очень небольшом количестве. Обработка цветных металлов затратное по силам и финансам производство, но оно приносит огромную прибыль. Изделия из них обладают уникальными характеристиками, недоступными при их изготовлении из чёрных материалов.

Все цветные металлы делятся на несколько групп по своим свойствам:

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

Выбор группы используемых в производстве цветных металлов зависит от желаемых свойств конечного изделия.

Основные свойства

Медь – пластичный металл с хорошей теплопроводностью, но низким уровнем сопротивления электричеству. Обладает золотистым цветом с розовым отливом. Её редко используют самостоятельно, чаще добавляют в сплавы. Применяют металл для изготовления приборов, машин, электрической техники.

Бронза – самый популярный сплав с медью, производится добавлением олова и химических веществ. Полученное сырьё обладает прочностью, гибкостью, пластичностью, его легко ковать и оно с трудом поддаётся износу.

Алюминий – хорошо проводит электричество, относится к пластичным металлам. Обладает серебристым оттенком и малым весом. Непрочный, но стойкий к коррозии. Используется в военном деле, пищевой промышленности и на смежных производствах.

Цинк – довольно хрупкий цветной металл, но стойкий к коррозии и пластичный, если его нагреть до температуры 100–150 ºC. При его помощи создаётся устойчивое к коррозии покрытие на изделиях, а также различные стальные сплавы.

При выборе цветного металла для будущей детали необходимо учитывать его свойства, знать все преимущества и недостатки, а также рассмотреть варианты сплавов. Это позволит создать максимально качественное изделие с заданными характеристиками.

Использование защитного покрытия

Чтобы сохранить первоначальный вид и функциональность изделия, а также защитить его от атмосферной коррозии, применяются специальные покрытия. Обработка изделия краской или грунтовкой – наиболее простой и эффективный метод защиты.

Для достижения большего эффекта на очищенный металл наносят грунтовку в 1–2 слоя. Это защищает от разрушения и помогает краске лучше держаться на изделии. Выбор средств зависит от вида цветного металла.

Обработка алюминия производится грунтовками на основе цинка или уретановыми красками. Латунь, медь и бронза не требуют дополнительной обработки. При возникновении повреждений проводится полировка и нанесение эпоксидного или полиуретанового лака.

Способы нанесения защитного слоя

Выбор методики нанесения покрытия зависит от вида цветного металла, финансирования предприятия и желаемых характеристик изделия.

Самым популярным способом обработки цветных металлов для защиты от повреждений считается гальваника. На поверхность изделия наносится защитный слой из специального состава. Его толщина регулируется в зависимости от температурного режима, при котором будет эксплуатироваться деталь. Чем более резкий климат, тем больше слой.

Особенно популярен гальванический метод обработки деталей в строительстве домов и машин. Существует несколько разновидностей покрытия.

Хромирование – проводится с использованием хрома и сплавов на его основе. Деталь становится блестящей, металл после обработки устойчив к действию высоких температур, коррозии и износу. Особенно популярен метод в промышленном производстве.

Анодирование – проводится с использованием тока, действие которого вызывает образование плёнки при обработке алюминия, магния и подобных им сплавов. Конечное изделие устойчиво к действию электричества, коррозии и воды.

Никелирование – проводится с использованием смеси никеля и фосфора (до 12%). После покрытия детали подвергают термообработке, что увеличивает стойкость к коррозии и износу.

Метод гальванической обработки деталей довольно дорогостоящий, поэтому его применение для малых производств затруднено.

Дополнительные методы

Металлизация напылением относится к бюджетным вариантам. На поверхность изделия наносится расплавленная смесь при помощи воздушной струи.

Существует также горячий метод нанесения защитного слоя. Детали погружаются в ванну, внутри которой находится расплавленный металл.

При диффузионном методе защитный слой создаётся в условиях повышенной температуры. Таким образом, состав проникает в изделие, чем повышает его устойчивость к внешним воздействиям.

Нанесение на цветной металл, из которого выполнена деталь, другого, более стойкого, называют плакированием. Процесс подразумевает литьё, совместную прокатку, пресс и дальнейшую ковку изделия.

Современные технологии обработки

Существует несколько основных методов обработки цветных металлов. Они делятся на несколько групп в зависимости от технологии и температурного режима: горячие и холодные, механические и термические.

Самые популярные из них:

сварка (термическая, химическая, газовая, дуговая, электрическая, контактная);
отливка; с использованием станков (гравировка, фрезеровка, токарное производство, шлифовка, гидроабразивная и плазменная резка); (штамповка, прессовка, волочение, прокат, ковка).

Для грамотного выбора методики обработки нужно знать несколько параметров используемого цветного металла:

теплоёмкость;
теплопроводность;
наличие или отсутствие реакции с воздухом при нагревании;
изменение механических свойств при повышенной температуре.

Если правильно высчитать и учесть все показатели, то изделие будет служить долго, а его свойства будут полностью отвечать заявленным.

Видео по теме: Обработка цветных металлов

Особенности производства цветных металлов

Производство цветных металлов – это целая отрасль металлургии, позволяющая получать качественные и чистые элементы в соответствии с потребностями промышленности. Поскольку в природе эта группа в чистом виде практически не встречается, то требуется применение химических или физических методов для их получения.

Производство в современных условиях

Цветные металлы образуют большую группу веществ. Сюда входят все металлы, за исключение только железа и его соединений, которое входит в число черных. Несмотря на большое количество элементов, в природе цветные разновидности встречаются намного реже, поэтому производство цветных металлов и сплавов является важной отраслью промышленности.

Разновидности сырья

Самое название «цветной» означает цвет металла. Некоторые виды, например, медь, имеют ярко выраженный цветовой оттенок. Подобные вещества важны из-за своих свойств и качеств, намного отличающихся от обычного железа.

Поэтому производство цветных металлов и сплавов необходимо для получения качественно новых соединений, применяемых во всех отраслях промышленности.

Сплав – это смешанные металлы. При соединении двух или более металлов, находящихся в расплавленном состоянии, образуется новый материал, имеющий практически полный спектр свойств, которым обладают составляющие сплава.

Цветные металлы распределяются на несколько крупных групп:

Тяжелые – в эту группу входят медь, цинк, свинец, олово.
Легкие – эта группа представлена магнием, титаном, бериллием, кальцием, стронцием, алюминием, натрием, калием, цезием.
Благородные – находятся самые дорогие из цветных металлов, которых мало в природе: платина, золото, серебро, осмий, рутений, родий, палладий.
Малые – группа веществ, которых также немного в природе. Сюда относятся кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть.
Тугоплавкие: марганец, вольфрам, хром, ванадий, тантал.
Редкоземельные.
Рассеянные.
Радиоактивные.

Особенности процесса

В промышленности практически не применяются цветные металлы в чистом виде, а больше используются именно сплавы, что позволяет достигать требуемых свойств. При производстве цветных металлов происходит видоизменение их химических, физических и механических свойств, что очень важно для изготовления как бытовых, так и промышленных предметов.

Особенностью цветных металлов является простота обработки. Практически все они подвергаются шлифовке, ковке, штамповке, прессования, резке, сварке или пайке.

При производстве из этих веществ удается получать не только готовые изделия, но также разнообразные полуфабрикаты:

прутки;
проволока;
порошок;
фольга.

Способы производства

Для производства цветных металлов и сплавов применяется разнообразные методы, основанные на химических свойствах основы, из которой будет получен металл или сплав и реагента.

Пирометаллургия – метод получения цветного металла путем проведения избирательной плавки, которая может быть окислительной или восстановительной. Источником тепла и главным реагентом чаще всего выступает присутствующая в руде сера.

Электролиз – метод, основанный на химической реакции электролиза. Применяется катод и анод. На катоде, которым выступает ванна из огнеупорного материала, происходит осаждение ионов металла в результате диссоциации. Реакция, в отличие от традиционной, описанной в учебниках химии, проводится не в водной среде, а в расплаве. Это обуславливается необходимостью избежать осаждения на катоде ионов водорода, что не позволяет выделять чистый металл.

Металлотермия – метод восстановления хлоридов или оксидов металла под воздействием другого вещества. Преимущественно технология применяется при производстве титана. Параллельно добывается магний, поскольку хлорид магния выступает побочным продуктом.

Сплавление – этот способ заключается в прямом смешивании двух металлов. Дополнительно в жидком состоянии поставляется шихта или легирующий материал. Этот способ относится к наиболее производительным, менее затратным и позволяет получать незагрязненные металлы., имеющие заданные физико-химические свойства.

Производство отдельных видов

Производство меди

Получение подобного цветного металла происходит из медных руд. Его содержание в составе этих соединении составляет от 1 до 6%. При составе меди менее 1% ее извлечение при современном уровне развития технологии не представляется рентабельным.

Получение меди осуществляется двумя способами:

гидрометаллургический;
пирометаллургический.

Первый способ является менее распространенным, поскольку при его использовании не удается извлекать из руды иные элементы.

Пирометаллургический метод добычи меди состоит из нескольких последовательных этапов:

Подготовка руды к плавке посредством обогащения и дальнейшего обжига. Это позволяет получить концентрат меди.
Последующий обжиг требуется для сокращения количества серы.
Плавка на штейн. Путем плавки концентратов меди удается получить штейн или сульфиды меди и железа.

А также проводится конвертирование штейна. Этот этап заключается путем продувки воздухом внутри специального медеплавильного конвертера полученного штейна, что позволяет выделить железо в шлак и получить черновую медь.

И в заключение – рафинирование. Черновая медь подвергается действию огневого плавления и электролитического рафинирования, что позволяет в итоге получить продукт, чистота которого составляет 99,97–99,99%.

Производство алюминия

Получение алюминия происходит методом электролиза глинозема. Процесс включает несколько этапов.

Получение чистого глинозема или оксида алюминия. Этот процесс заключается в обработке бокситов (руд, содержащих металл) щелочными растворами. Результатом является выпадение в виде осадка гидроксида алюминия.

Получение криолита – его производство заключается в обработке плавикового шпата для получения плавиковой кислоты и дальнейшего выделения фторалюминиевой кислоты. Посредством соды криолит выделяется в виде осадка.

Электролиз глинозема – результатом этого процесса является получения алюминия-сырца.

Рафинирование – посредством продувки расплавленного сырца хлором добывается чистый алюминий.

Производство магния

Магний добывается посредством реакции электролиза. Сырьем служат расплавленные соли металла (карналлит, магнезит, доломит, бишофит). Основу электролита составляет хлористый магний. Дополнительно применяется хлористый натрий, кальций и калий.

После проведения реакции на аноде оседает черновой металл, имеющий до 5% примесей. Их удаление происходит посредство процесса рафинирования с использованием флюсов. Все неметаллические компоненты преобразуются в шлак, а чистый металл разливается в изложницы.

Производство титана

По своим качествам титан и его сплавы во многом превосходят легированные стали. Процесс производства титана затрудняется его повышенной активностью, особенно при повышении температуры.

Его особенностью является способность вступать в реакцию со множеством металлов, что требует соблюдения определенных условий для получения чистого титана.

Метод, применяемый для получения титана, называется магниетермия. Он состоит из следующих операций.

Выделение титанового концентрата путем обогащения руды, содержащей подобный металл.

Изготовление шлака – на этом этапе происходит отделение оксидов железа от оксидов титана.

Получение четыреххлористого титана – чтобы получить металлический титан, требуется применение хлорида титана, получаемый при хлорировании шлака.

Восстановление посредством магния – процесс восстановления протекает при очень высоких температурах – близких к 1 тыс. градусов. Реактор, где расплавляется магний, подается парообразный титан. При металлизации он оседает на стенках, а расплавленный магний удаляется через летку.

Сепарация массы в вакууме – полученный в результате предыдущего шага титан в виде губчатой массы требуется нагреть с использованием вакуума, что позволит выделить чистый металл.

Особенности сырья

Все цветные металлы обладают рядом особенностей, что должно учитываться при обработке или их использовании.

Ряд элементов имеют повышенную теплопроводность и удельную теплоемкость:

При сварке место соединения быстро охлаждается, что потребует использования мощных источников, особенно тепла при сварочных работах.

Некоторые элементы при резком нагреве изменяют свои механические свойства. Наблюдается их снижение. При этом сам металл становится легко разрушаемым от ударов или иного механического воздействия.

Все цветные металлы легко вступают во взаимодействие с газами, кроме инертных. Эта особенность характерна для тугоплавких цветных металлов.

Видео по теме: Производство цветных металлов и сплавов

Литье из цветных сплавов

Одной из важнейших областей деятельности ООО «ПромТехноЦентр» является литье цветных металлов и сплавов. Мы располагаем современным высокотехнологичным производством, что позволяет нам быстро и с высоким качеством изготавливать отливки различного назначения. Находится наше литейное производство в Екатеринбурге, мы принимаем заказы со всех регионов России.

Одной из особенностей нашей компании является использование различных технологий литья цветных металлов, что позволяет выбирать наиболее подходящий вариант в зависимости от назначения отливки, ее размеров, формы и других характеристик. Цена литья металлов рассчитывается индивидуально и зависит от применяемой технологии, особенностей отливок, их количества и других факторов.

В нашем цехе цветного литья используются следующие способы изготовления отливок из цветных сплавов:

центробежное литье;
литье в формы из песчано-глинистых смесей;
литье в кокиль.

Технологические возможности центробежных машин и оснастки к ним позволяют нам получать отливки втулок и вкладышей диаметром от 60 до 1 400 мм, длиной до 2 000 мм, максимальная масса отливки может достигать 3 т.

Литьем в песчано-глинистые формы получаем отливки втулок диаметром до 2 500 мм и весом до 4,5 т, а также отливки планок, сухарей, вкладышей, подпятников, конических и эксцентриковых втулок.

Кокильным литьем изготавливаем отливки, в т.ч. для поковок диаметром от 30 до 750 мм, длиной до 1500 мм, а также вкладыши для моторно-осевых подшипников (МОП) подвижного железнодорожного состава.

Также имеется участок по заливке вкладышей МОП баббитом, его производительность позволяет изготавливать ежемесячно до 1000 комплектов подшипников. На нашем предприятии имеются: большой парк литейной технологической оснастки и квалифицированные специалисты. Мы работаем только с проверенными временем поставщиками материалов.

Осуществляется постоянный входной контроль, контроль над технологической дисциплиной и контроль качества выпускаемой продукции. По требованию заказчика для гарантии качества возможно проведение ультразвукового контроля и цветной дефектоскопии.

На сегодняшний день мы производим следующие цветные сплавы:

алюминиевые бронзы: БрА9Ж3Л, БрА10Ж3Мц2, БрА9Мц2Л, БрА10Ж4Н4Л, БрА11Ж6Н6, БрА9Ж4Н4Мц1, БрА7Мц14Ж3Н2;
оловянные бронзы: БрО10Ф1, БрО10Ц2, БрО10С10, БрО8С12, БрО8С21, БрО5Ц5С5, БрО6Ц6С3, БрО3Ц12С5, БрО3Ц7С5Н1, БрО4Ц4С17, БрО8Н4Ц2;
латуни: ЛЦ38Мц2С2, ЛЦ23А6Ж3Мц2, ЛЦ14К3С3, ЛЦ16К4, ЛЦ40Мц3А, ЛЦ40Мц1,5.

Объем выпускаемой продукции цехом цветного литья на сегодняшний день составляет около 5 000 т/год.

Качественное и недорогое литье цветных сплавов

Возможности нашей компании позволяют выполнять заказы любой сложности и объема. Мы работаем с различными цветными металлами и сплавами, учитываем требования и пожелания заказчиков.

В числе самых востребованных услуг можно отметить литье алюминия, цена отливок в нашей компании является одной из самых низких в отрасли. Отметим, что литье алюминия в Екатеринбурге выполняют несколько компаний, но далеко не все из них могут обеспечить выгодное соотношение цены, качества и сроков выполнения заказа.

Также мы изготавливаем на заказ изделия из латуни, бронзы и других цветных сплавов. Важное преимущество нашей компании – возможность изготавливать высокоточные отливки, не требующие последующей обработки или нуждающиеся в ней в минимальной степени. Качество нашей продукции соответствует самым высоким мировым стандартам.

Читайте также: