Способы изготовления металлических изделий

Обновлено: 04.10.2024

Прокат — самый распростр. деш. с-б пр-ва м. изделий. Заключается в обжатии м-ла между вращающимися валками, при этом заготовка уменьшается в сечении, вытягивается и приобретает форму, соответствующую валкам. Прокатывают м-л в холодном и горячем состоянии. Хол-ый прокат применяют для металлов, обладающих высокой пластичностью (свинец, олово), или для получения тончайших стальных листов. Большинство стальных изделий прокатывают в горячем состоянии при 900. 1250°С. Производят за нес-ко последов.приемов путем пропуска его через ряд валков с уменьшающимся зазором. С-бом прокатки получают бол-во стальных строительных изделий: балки, рельсы, листовую и прутковую сталь, арматуру трубы.

Ковка — пр-с деформации м-ла под действ.повторяющихся ударов молота или пресса. Бывает: свободная, когда м-л при ударе молота свободно растекается во все стороны, и штампованная, когда м-л, растекаясь под ударами молота, заполняет формы штампов, а избыток его вытекает в спец. канавку и отрезается. Позволяет получить и-лия оч. точных р-ров.

Волочение за-тся в протягивании м. заготовки ч-з отверст., сеч.к-го мен. сеч. Заготовки( м. обжимается, а профиль его строго соответ. форме отве-ия. В кач-ве заготовки испол. предварительно прокатанный или прессованный пруток или трубу. В. м. произ. обычно в х-ном состоянии, при этом получают из-лия точных профилей с чист. и гладкой пов-тью.( тонкостенные изделия (трубки), круглые, квадратные, шестиугольные прутки небол. площади сечения (до 10 мм2). Прив. в м. поя-тся наклеп — упрочнение м. в рез-те пластической деформации. Н. повыш. твердость стали, но снижает пластичность и вязкость..

Холодное профилирование м. — п-с деформир. лист.или кругл. стали на прокатных станах. Из лист.стали получают гнутые профили с различ. конфигурацией в поперечнике, они экономич. про-лей горяч. прокатки - за счет сокращения толщины профиля до 2 мм.

Закалка- вид терм. обр-тки, заключ. в нагрев. стали до Т выше критич. точки, выдержке и послед. охлаждении. (не является окончательной операцией терм. обработки).Чтобы умен. хрупкость и напряжения, вызв. закалкой, м. после закалки обязательно подвергают отпуску.

Закалка ТВЧ (поверхностная закалка) на некот. (заданную) глубину закал-тся только поверх.слой, тогда как сердцевина изделия остается незакаленной ( повышение твердости, износостойкости и предела выносливости изделия, сердцевина остается вязкой и воспринимает ударные нагрузки).

Отпуск-нагрев. до более низк. темп. и более быстр. охлажд. стали.(Низкий темп 150-250° С, средний 300-500° С, высокий выше 500° С).

Отжиг-(сталей и чугунов)- нагрев до опред. темп. выдержка и послед. медл. охлаж. Цели — сниж. твёрдости для повыш. обрабатываемости, улучш. структуры и достиж. больш. однород. м., снятие внутр. напряжений.

Нормализация- (стали) нагрев её выше верхней критич. точки, выдержке при этой темп. и послед. охлаж. на спокойном воздухе. Цель — придание м. однород. мелкозернистой структуры (повыш. его мех.свойств (пластичности и удар. вязкости)).

Изготовление металлических изделий

Изготовление металлических изделий проводится по различным технологиям, которые выбираются в зависимости от их характеристик. Чтобы подобрать нужный метод обработки, необходимо понимать особенности каждого вида изделия, в противном случае высок риск получить некачественную продукцию или не найти исполнителя работ.

Не менее важным является и выбор металла, а также способа контроля качества готовой продукции. В нашей статье мы расскажем, по каким технологиям производят металлические изделия, как составить чертежи для исполнителя и выявить бракованные детали.

Виды металлов для изготовления изделий

Всего существует две группы металлов: цветные и черные. При этом все они схожи между собой не только по свойствам, но и по применению в промышленности.

В данном случае речь идет о стали (легированной, углеродистой) и чугуне.

Особое распространение сплавы черных металлов получили в сфере изготовления металлопроката. Благодаря отличным рабочим свойствам они всегда пользуются популярностью.

Помимо того, что существуют различные виды металлов и сплавов, есть еще и марки, которые обозначаются в виде буквенно-цифровых сочетаний, например, Ст6. Для того чтобы было легче найти подходящий вид материала для определенной сферы жизнедеятельности, осуществляется группировка черных металлов.

Весь металлопрокат должен соответствовать ГОСТу по размерам, форме, а также предельным отклонениям. Если говорить о черных металлах, то к ним относится сортовой, листовой, трубный и фасонный прокат. Сюда, как уже было сказано выше, входит сталь и чугун, которые, за исключением разного количества содержащегося в них углерода, имеют очень схожие свойства.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Название этой группы металлов говорит само за себя, то есть цветовые характеристики отвечают за их внешний вид.

Когда происходит смешение нескольких металлов в разных пропорциях, получается сплав, который обладает улучшенными, чем исходный материал, свойствами.

Благодаря определенным пропорциям металлов в сплаве появляется возможность получения определенных характеристик, позволяющих использовать материал для изготовления изделий в массовом производстве. Нужно отметить, что свойства (химические, физические и механические) можно менять не только путем изменения пропорций металлов, но и с помощью механического (прессования, штамповки, пайки, прокатки, ковки, резки, сварки) и химического (термообработки, технологии старения и т. д.) воздействия.

Для изготовления большинства литых изделий, проволоки, квадратов, шестиугольников в виде мотков и прутков, а также полос, лент, фольги и листов используются цветные металлы. Кроме того, в последнее время в производстве начали использовать и порошки из них.

5 технологий изготовления металлических изделий

Для изготовления металлических деталей на предприятиях страны используются различные методы, самыми известными из которых являются штамповка, ковка, механообработка и литье. Выбор наиболее подходящего осуществляется на основании того, какую деталь и с какими параметрами необходимо получить, ее размера, а также назначения. Нужно учитывать, что каждый метод имеет свои особенности, плюсы и минусы. Остановимся более подробно на самых распространенных.

1. Литейное производство.

Этот способ изготовления металлических изделий является одним из самых популярных. Заключается он в том, что изначально делается форма, в которую затем заливают расплавленный металл. Однако из-за некоторой ограниченности возможностей данный метод используется в основном для создания заготовок, которые в дальнейшем проходят обработку на токарном станке. Если конструкция будущей детали сложная, то лучше отдать предпочтение другому способу, в противном случае изделия придется дорабатывать на фрезеровочном оборудовании.

Однако, даже несмотря на перечисленные минусы литейного производства, оно отлично подходит для отлива сложных изделий, которые трудно изготовить посредством механической обработки. С помощью данного способа делают детали различного веса, причем для литья используют как металлические формы, так и «землю» (формовочные смеси).

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

2. Обработка резанием.

Этот способ является основным для изготовления машинных деталей, который предполагает использование таких видов заготовок, как отливка, прокат и штамповка.

Резание не является сложной процедурой. В данном случае новые поверхности формируются за счет деформирования, а также отделения верхних слоев материала с образованием стружки. Обработка металла сопровождается снятием определенной его части (припуска).

В отличие от других способов изготовления металлических изделий, резание используется не так часто. Объем металлов, которые подвергаются данной процедуре, значительно сокращается за счет того, что точность исходных заготовок увеличивается.

Технологий резания сегодня существует несколько: протягивание, сверление, точение и фрезерование. Все они схожи тем, что в каждой из них необходимо использовать заготовки, которые имеют форму, максимально приближенную к готовому изделию. Как правило, для этого применяются сверлильные, токарные, фрезеровочные станки.

3. Сварка изделий.

Процесс заключается в соединении двух деталей из металла для того, чтобы в итоге получить третью. Среди всех методов изготовления данный метод занимает особое место. Его используют для производства металлических изделий, необходимых в машиностроительной области. Что касается других сфер, то здесь целесообразность использования сварки зависит от конструктивных особенностей получаемых деталей. К ним стоит отнести:

способ получения заготовки;
характер разборки детали;
качество обработки.

Трудоемкость реализации сварки тоже необходимо учесть. Не стоит использовать данный способ изготовления изделий из металла в том случае, если, во-первых, вас не устраивает необходимость осуществления сборочно-сварочных работ, во-вторых, нет возможности механизировать процесс, в-третьих, потребуется дополнительная обработка готовых деталей. При таких обстоятельствах следует подобрать другой, более подходящий метод.

4. Обработка давлением.

Этот способ изготовления металлических изделий является самым обширным и включает множество методов и технологий обработки. Металл обладает довольно хорошей пластичностью, поэтому придать ему определенную форму давлением не так сложно, при этом его структура не нарушается. Именно поэтому такая обработка пользуется довольно большой популярностью.

Для изготовления деталей из металла используются следующие процедуры с применением высокого давления:

штамповка изделий;
прокатка;
волочение;
ковка;
прессование.

Если есть необходимость снизить стоимость производства, то обработка давлением подойдет как нельзя лучше. Детали в данном случае изготавливаются быстро и в большом количестве. Если говорить о минусах, то это процент брака, который при использовании данной технологии более высокий, чем при других. Кроме того, заготовка, которая подвергается обработке, может расколоться или потрескаться.

5. Обработка механическим способом.

Этот метод заключается в поэтапном срезании с поверхности заготовки металла. Комплексное использование технологий и разных типов станков позволяет добиться следующего:

придать детали абсолютно любую форму;
просверлить столько отверстий, сколько необходимо;
придать изделию более эстетичный вид с помощью строгания и шлифования.

Именно благодаря этим преимуществам изготовления металлических изделий механообработка выигрывает у других методов.

С помощью данного способа есть возможность делать небольшое количество продукции, применение других технологий в этом случае будет просто невыгодным. Благодаря минимальному проценту брака механообработка является отличным способом изготовления деталей высокого качества.

Нюансы составления чертежей для изготовления металлических изделий

Нередко требуется указывать способ металлообработки по чертежам, например, лазерная резка, пробивка металла, гибка, раскрой и т. д. Часто она нужна при слесарных, токарных услугах, а также при сварке.

Прежде чем делать заказ на изготовление металлических изделий, потребуется составить техническое задание, как, впрочем, и во многих других сферах. Чаще всего работа осуществляется с чертежами, поэтому они должны содержать особенности деталей, а также их размеры. Это позволит исполнителю заказа понять, что именно вы хотите получить.

Нужно сказать, что качество готовых изделий во многом будет зависеть от чертежа, поэтому для металлообработки обязательно наличие подробного ТЗ.

Нередко в чертеж по металлообработке входят и другие детали, например, касающиеся качества и его контроля, обязанностей сторон, форс-мажорных обстоятельств и другие нюансы производственного процесса. Как правило, ни одна крупная компания не обходится без плана при оформлении заказа на обработку материала в сторонних организациях. В этом случае составляется подробный чертеж, в который входит договор, техническое задание и множество других факторов, относящихся к процедуре.

Заказчик должен составить чертеж таким образом, чтобы учесть все аспекты. Это позволит ему не попасть в сложную ситуацию. В данном случае речь идет о сроках выполнения и компенсации ущерба в случае возникновения форс-мажорных обстоятельств, все это обязательно должно быть указано в договоре. Если в чертеже будет все учтено до мелочей, то у исполнителя даже не возникнет желания изготовить какую-либо деталь по-своему, объясняя это тем, что в ТЗ не было конкретики. Только в этом случае у вас появится гарантия того, что услуга будет оказана качественно и так, как вам это необходимо.

Заказывая изготовление металлических изделий по чертежам, можно указать в документах и определенные условия контроля качества. Вы имеете полное право уточнить, что все детали должны быть изготовлены только профессионалами и на современном оборудовании. Нужно сказать, что в договоре можно отобразить все свои пожелания, однако это не значит, что исполнитель обязательно согласится их выполнить и подпишет договор. Впрочем, как и заказчик вправе отказаться.

Методы контроля качества при изготовлении металлических изделий

Контроль качества изготавливаемых металлических изделий осуществляется сегодня с помощью ревизионных и самостоятельных мероприятий.

Если говорить о втором варианте, то это техническая проверка деталей самим исполнителем на соответствие их стандартам качества. Методы для процесса предусматриваются технологической картой (ТК) на операцию. Контроль в данном случае осуществляется специальными измерительными приборами с периодичностью, которая предусмотрена инструкцией.

Если говорить о ревизионных мероприятиях, то они проводятся, как правило, специалистами, то есть контролерами, которые во время проверки руководствуются ТК на операцию.

Все существующие методы технического контроля качества изготавливаемых металлических изделий направлены на поиск бракованной продукции и определение их типа. Нужно отметить, что дефекты могут быть как исправимыми, в этом случае деталь отправляется на доработку, после чего включается в состав готовой партии, так и окончательными, когда выхода два: в отходы или на полную переработку в зависимости от сложности брака.

Техническая проверка изделий на наличие дефектов включает в себя комплекс мер:

разрабатывается проект процессов контроля;
определяются формы контроля;
подбираются методы и средства;
согласуются между собой элементы контролирующей системы;
анализируются бракованные конструкции, детали и разрабатываются способы исправления дефектов.

Все способы технического контроля можно разделить на две большие группы: разрушающие и неразрушающие, в каждую из которых входят физические, химические и комбинированные способы проверки металлических изделий.

Если говорить о техконтроле с разрушением, то он используется для проверки качества металла, а также изделий, которые из него изготовлены. Процесс заключается в следующем: на деталь оказывается максимальная нагрузка, после чего определяется время до ее полного разрушения, а также необходимое для этого усилие.

Мероприятия контроля с разрушением осуществляются с использованием динамической или статической нагрузки на изделие. Далее в документацию вносится информация относительно типа нагрузки, времени, которое было затрачено и характере разрушения материала в результате проведенной операции.

Нагрузки динамического типа позволяют оценить:

усталость металла;
вязкость и твердость материала;
истирание и изнашивание изделий из металла.

К разрушающим способам проверки металлических деталей относятся испытания:

на сжатие;
на растяжение;
на повторно-переменное воздействие;
сопротивление к ударной нагрузке;
на твердость (метод Виккерса).

Методы с разрушением относятся к контрольным. С их помощью проверяются самые первые изготовленные изделия из партии на предмет соответствия заданным характеристикам. Кроме того, осуществляются испытания впервые поступивших материалов и сплавов, предназначенных для производства продукции.

Неразрушающий контроль, или дефектоскопия, представляет собой способ, позволяющий обнаружить дефекты однородности, целостности, а также определить изменение химического состава различных материалов, металлов и сплавов без разрушения детали.

Самым простым способом контроля является слуховое или визуальное испытание, однако назвать его надежным сложно. Для выявления брака, дефектов, а также отклонений от химического состава металлов существует огромное количество различной аппаратуры:

ультразвуковая;
магнитная;
рентгенографическая (радиационной);
контроль продукции без разрушения.

Современное оборудование обладает множеством преимуществ, среди которых стоит отметить минимальные временные затраты, точность инструментов, использующихся для контроля, а также возможность проводить испытания в момент короткой остановки текущего процесса или даже во время эксплуатации. Неразрушающие методы и технологии используются, как правило, для проверки ответственных узлов, конструкций, деталей, изделий, которые предназначены для эксплуатации на протяжении длительного времени.

Зная, какие сегодня существуют технологии изготовления металлических изделий, а также контроля, сделать выбор в пользу той или иной компании, предоставляющей услуги на рынке металлообработки, будет гораздо проще.

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.

Производство изделий из металла

Производство изделий из металла включает в себя множество отдельных этапов и операций в зависимости от поставленных задач и применяемых материалов. Понимание технологий изготовления поможет выбрать наиболее подходящий метод реализации для вашей продукции, что сэкономит время и деньги.

Не менее важной частью процесса производства является контроль качества полученных изделий. В нашей статье мы расскажем, какие этапы и технологии используются в производстве, а также поговорим о дефектах и их выявлении в готовой продукции.

2 вида металла для производства изделий

При производстве изделий используют металлы двух видов:

Черные

В данном классе существуют подвиды, а именно чугун и сталь, которые близки друг к другу по характеристикам, но главная разница между ними состоит в доле углерода в металле. Если отдельно говорить о сталях, то они бывают углеродистыми или легированными.

Доступные сегодня различные виды черных сплавов активно применяются при изготовлении металлопроката. Их востребованность на рынке объясняется тем, что подобные металлы и изделия из них отличаются отличными рабочими свойствами.

Классификация металлов и сплавов предполагает выделение марок, которые указывают в буквенно-цифровом виде, например – Ст16ГС. Благодаря группировке марок, применяемой в производстве металлопроката, удается серьезно упростить подбор видов черного металла для различных сфер человеческой жизнедеятельности.

Ко всем разновидностям металлопроката предъявляются строгие требования – изделия должны отвечать нормам ГОСТа по форме, размерам и предельным отклонениям. Из черного металла изготавливают листовой, сортовый, фасонный, трубный прокат.

Цветные

Название этой группы объясняется наличием у металлов и сплавов особых оттенков. Так, медь – красная, поэтому ее сплавы отличаются красноватым тоном.

При массовом производстве изделий из металла необходимых свойств добиваются за счет использования сплавов в определенных пропорциях. Их механические, физические и химические качества удается варьировать за счет изменения соотношения исходных металлов.

Стоит пояснить, что для получения сплавов металлы смешивают в разных пропорциях – в итоге появляется новый продукт со значительно более высокими характеристиками. Кроме того, качества сплавов меняют при помощи дополнительного механического или химического воздействия. Под последним понимают термообработку, технологию старения, пр. Тогда как в качестве механической обработки может использоваться штамповка, ковка, прессование, прокатка, пайка, сварка, резка.

Из цветных металлов производят большинство литых изделий, проволоку, квадраты, шестиугольники в виде прутков и мотков, ленты и полосы, листы и фольгу. Не так давно предприятия начали применять подобные металлы в форме порошков.

Преимущества производства изделий из металлов

Металлоизделиями называют любую продукцию из металла, при этом не учитывается способ производства и марка. Данные характеристики подбираются под особенности использования будущей продукции и влияют на качество, технические особенности и надежность в процессе эксплуатации.

Металлоизделия выгодно выделяются на фоне аналогов из прочих материалов такими качествами:

Большой выбор – он объясняется тем, что металлические элементы могут иметь различную форму, размеры, при этом не теряют прочности и предполагают большой срок службы.
Разнообразные характеристики – при производстве изделий из металла используются такие методы, как формовка, ковка, прокат, волочение, при этом за счет каждого подхода изделию сообщаются конкретные качества. Это может быть прочность на разрыв, пластичность, твердость, пр. При помощи грамотного выбора способа обработки удается изготовить универсальную или узкоспециальную продукцию с заранее заданными свойствами.
Относительно низкая цена, которая объясняется стоимостью сырья, применяемого при производстве изделий из металла. Кроме того, по цене последние близки к пластиковым аналогам, но превосходят их практически по всем эксплуатационным свойствам.
Эстетичность, прекрасные декоративные характеристики. Добиться подобного эффекта можно исключительно при соблюдении технологии производства. Не менее важно, чтобы работой занимался настоящий специалист, а не новичок, оставляющий капли сварки и забывающий о шлифовке поверхности.
Прочность и большой срок службы, что достигается даже без дополнительной обработки металлоизделий – они могут исправно выполнять свои функции долгие годы, сохраняя основные характеристики. За счет применения защитных покрытий, препятствующих развитию очагов ржавчины, продолжительность эксплуатации возрастает в разы.
Возможность проведения санитарной обработки – данное свойство дает возможность пользоваться изделиями из некоторых видов нержавеющей стали в пищевой и медицинской промышленности. Материал выдерживает частое мытье с применением агрессивных средств, а предмет не меняет внешнего вида и важных с точки зрения эксплуатации качеств.

Основные этапы и технологии производства изделий из металла

Придание формы и размеров

На стадии формообразования применяются несколько технологий: литье, резка, воздействие высоким давлением. Под последним понимают ковку, штамповку, прессование, волочение, прокатку.

Обработка поверхности

Дальнейшее производство изделий из металла предполагает механическую обработку с целью придания заготовке необходимых габаритов, формы и прочих характеристик. Нужного эффекта достигают при помощи ручной опиловки напильником или использования металлорежущих токарных, фрезерных, строгальных и других станков.

Когда применяется второй подход, то деталь закрепляют на станке, после чего подвергают воздействию режущего инструмента. В результате, если стружка снимается с заготовки резцом – речь идет о точении, фреза используется при фрезеровании, сверло – при сверлении, шлифовальный круг – при шлифовке.

В любом случае с заготовок удаляют оставленный припуск на обработку, облой, неровности, чтобы получить изделия, полностью соответствующие требованиям чертежей. Нужно понимать, что после механической обработки поверхность деталей покрыта микронеровностями – их размер определяется «чистотой» проведения названных выше операций. Подобные дефекты невозможно разглядеть невооруженным глазом, однако из-за них происходит более стремительное развитие коррозии, что негативно сказывается на сроке службы изделий.

Обработка термическим способом

Речь идет о таких операциях, как нагрев, выдержка, охлаждение. За счет их последовательного осуществления удается повлиять на внутреннее строение сплава, избавиться от напряжения материала, сообщить ему все необходимые свойства. Во время производства изделий из металла используют следующие способы термической обработки:

отжиг;
нормализация;
закаливание;
отпуск.

Вторичная обработка

На данном шаге на поверхности изделий воздействуют механическими методами, такими как шлифовка, полировка. Либо возможно применение электрофизических и физико-химических подходов, что позволяет обеспечить деталям дополнительные преимущества в технологическом плане.

Отказ от механических методов в пользу электрического, физического, химического воздействия обеспечивает более высокую точность, качество обработки, так как при удалении припуска используются минимальные механические усилия. Указанные подходы могут применяться для изготовления металлических предметов, вне зависимости от прочности, вязкости материала. Обычно за счет этих технологий удается добиться предельно тонкого дефектного слоя на поверхности деталей после обработки. А значит, появляется возможность работать с изделиями очень сложной формы, обеспечивая высокое качество деталей даже в труднодоступных местах.

Скрепление элементов

Этот этап производства изделий из металла выполняют при помощи технологии пайки и сварки.

Сваривание предполагает использование технологии плавления или соединения элементов под давлением. В первом случае кромки изделий нагревают, из-за чего образуется ванна расплава. В нее обычно вводят присадочный металл, призванный перекрыть зазор между заготовками, однако есть технологии, позволяющие отказаться от дополнительных присадок.

Остывая, горячий металл скрепляет части изделия в единое целое, формируя атомно-молекулярные связи между кромками – таким образом получается необходимое неразъемное соединение.

Плюсы использования станков с ЧПУ в производстве изделий из металла

Станок с ЧПУ позволяет изготавливать детали без непосредственного участия человека, а значит, снижается вероятность ошибки, брака. Единственным минусом подобных станков является высокая цена их использования.

Применение данного подхода в производстве изделий из металла имеет смысл, когда:

Речь идет о потоковом, регулярном изготовлении большого количества однотипных деталей. Ключевую роль играет их количество, скорость работы и идентичность изделий.
Речь идет о потоковом, регулярном изготовлении большого количества однотипных деталей. Ключевую роль играет их количество, скорость работы и идентичность изделий.
Требуется предельно точное исполнение.
Заготовки имеют сложную поверхность, из-за чего невозможно использование других способов либо они оказываются слишком затратными в плане ресурсов, времени.

Производство металлических изделий по чертежам на станках с ЧПУ является удобным и быстрым. Немаловажно, что таким образом удается выполнять самые мелкие работы, в том числе гравировку, нанесение канавок, резьбы, сверление отверстий.

Методы контроля качества в производстве изделий из металла

Для разных глубин и размеров дефектов применяют отдельные уровни исследования:

Субмикроскопическое изучение

Позволяет обнаружить дефекты на границах кристаллов или зерен. Нужно понимать, что неравномерная кристаллизация, недостаточное питание зародышей жидким раствором приводит к формированию тонких прослоек между блоками кристаллов. Также проблема бывает связана с выделением твердой фазы нерастворимых соединений и элементов на поверхности кристаллов. Например, фосфор и некоторые другие тугоплавкие металлы не могут соединяться с железом, входящим в состав сталей, поэтому скапливаются на границах зерен.

Исследование при помощи микроанализа

Проблемы, появившиеся после производства изделий из металла, определяют при помощи микроскопов, которые способны обеспечить увеличение свыше 100 крат. Во время поиска литейных дефектов в большинстве случаев пользуются именно микроанализом, ведь данный подход дает возможность установить балл зерна, структуру металла, наличие и количество неметаллических включений, присутствие в составе меди, серы и фосфора.

Количество углерода и легирующих элементов в стали влияет на то, какие твердые фазы будут выделяться в процессе кристаллизации. Нужно понимать, что они обладают свойственной только им прочностью, твердостью, пластичностью. В марках стали, стойких к коррозии, формируются фазы аустенита, мартенсита или ледобурита – здесь все зависит от температуры охлаждения.

Помимо этого, качество металла зависит от балла зерна. Его снижение приводит к росту пластичности и параллельному падению прочности. Тогда прибегают к легированию карбидообразователями или тугоплавкими материалами, чтобы, сохранив изначальную пластичность, обеспечить повышенную прочность стали.

В первую очередь, микроанализ позволяет узнать, какое количество в процентах вредных примесей и неметаллических включений содержится в сплаве. Обычно вредными примесями оказываются сера и фосфор, вызывающие красноломкость и хладноломкость стали при производстве изделий из металла. Материал сможет использоваться в промышленности лишь при условии, что содержание данных элементов не выходит за пределы нормы.

За счет контроля доли неметаллических включений определяют, сколько в стали содержится оксидов, сульфидов, нитридов и других соединений. Все названные примеси могут оказывать положительное или негативное воздействие на свойства металла.

Исследование при помощи макроанализа

Речь идет о визуальном поиске дефектов поверхности или глубинных слоев материла, при котором изделия рассматриваются под тридцатикратным увеличением. Макроскопические изъяны появляются на любом этапе производства изделий из металла – от выплавки до содержания в условиях склада. Если в процессе исследования были найдены деформации, изделие отправляют в брак либо на доработку.

Изготовление металлических изделий: технологии и этапы производства

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

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

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

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

Литейное производство

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

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

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

Обработка резанием

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

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

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

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

Сварка деталей

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

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

способы производства заготовки;
особенности сборки детали;
качество обработки.

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

Обработка давлением

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

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

штамповка;
прокатка;
волочение;
ковка;
прессование.

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

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

Механическая обработка

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

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

Все это достигается в результате применения механической обработки металлических элементов.

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

Детали из стали

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

Главные свойства стали:

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

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

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

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

Детали из бронзы

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

Главные достоинства бронзы:

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

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

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

Самые популярные виды бронзы:

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

Детали из латуни

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

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

Главные качества латуни:

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

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

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

Детали из чугуна

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

Главные качества чугуна:

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

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

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

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

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

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

Этапы изготовления металлических изделий

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

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

Проектирование

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

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

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

Выбор материалов

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

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

Формовка

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

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

Термообработка

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

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

Шлифовка

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

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

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

Читайте также: