Способы производства металлических изделий

Обновлено: 15.05.2024

Способы получения стали зависят от применяемого оборудования:

При первом способе выплавка стали производиться в конвертере, представляющим собой стальной сосуд грушевидной формы, выложенный внутри огнеупорным кирпичом. Для получения стали ,в конвертер заливают жидкий чугун, имеющий высокую температуру (1250-1400 С) и загружают известняк, металлолом. Затем подают кислород под давлением. При этом кислород быстро выжигает из чугуна избыток углерода и др. примесей, известь взаимодействует с фосфором, серой и переводит их в шлак. По ходу плавки берут пробы металла на экспресс-анализ. Если содержание углерода соответствует заданному продувку кислородом прекращают и сталь сливают в ковш, а шлак сливают через специальное отверстие.

В готовой стали остается кислород в виде окисла железа. Для его восстановления в ковш вводят раскислители. Если сталь полностью раскислена и при застывании в изложницах из нее почти не выделяются газы, ее называют «спокойной». При выплавке спокойной стали в качестве раскислителей вводят сначала ферромарганец, потом ферросилиций и в последнюю очередь алюминий.

В тех случаях, когда из стали не удален кислород при ее разливке в изложницы и постепенном охлаждении последний взаимодействует с углеродом. с образованием окиси углерода. При интенсивном выделении окиси углерода поверхность металла как бы бурлит и сталь называют «кипящей». В этом случае в качестве раскислителей вводят только ферромарганец.

Наличие в жидком металле растворенных газов является причиной образования в слитке пустот, снижающих свойства стали. Для предотвращения образования пустот необходима дегазация жидкой стали до разлива ее в изложницы. Наиболее полная дегазация достигается обработкой стали в вакуумных камерах, в результате которой значительно повышаются плотность слитка и физико-механические свойства металла. После раскисления и дегазации сталь разливают по изложницам.

Существует два типа конвертеров- бессемеровский и томассовский, которые отличаются видом футеровки (огнеупорный материал).Для кремнистых чугунов- бессемеровский конвертер, для чугунов, обогащенных окислами фосфора- томассовский. В кислородных конвертерах выплавляют углеродистые, низколегированные и легированные стали. Из таких сталей изготовляют проволоку, трубы, рельсы.

Преимущества конвертерного способа:

1) высокая производительность;

2) компактность и простота устройства конвертера;

3) 3) низкая себестоимость стали.

Недостатки:

1)в конвертерах перерабатывается только жидкий чугун, а переработка металлолома возможна в небольшом количестве (до 10%);

2)в процессе продувки наряду с выгоранием углерода и других примесей выгорает немалая часть железа (потери металла составляют 10-15%);

3)процесс получения стали вследствие большой скорости с трудом поддается регулированию, что сокращает возможность получения стали точно определенного состава.

Конвертерную сталь применяют главным образом для изготовления изделий не требующих от металла особо высоких качеств.

Технологический процесс производства стали представлен на рис. 10.6.1

кислород
Жидкий чугун	Металлолом
Конвертер
Разливка стали в ковш
Раскисление стали
Дегазация стали
Разливка стали в изложницы

Рис.10.6.1 Технологический процесс изготовления стали.

При конвертерном способе производства стали возможность переработки металлолома невелика. С ростом потребления металла и развитием машиностроения проблема утилизации отходов металлообработки и металлолома становится все более актуальной и она обусловила возникновение нового способа производства стали - в мартеновских печах.

Мартеновская печь-это печь особой конструкции пламенная печь, в которой металл плавится под непосредственным воздействием пламени горящего топлива. Мартеновская печь работает на газообразном и жидком топливе (мазуте).

В зависимости от состава шихты различают скрап-процесс и скрап-рудный процессы плавки. При скрап–процессе в печь загружаются скрап (55-75%) и чушковый чугун (25-45%). При скрап-рудном процессе в печь заливают жидкий чугун (55-75%), добавляют руду (12-20%) и скрап

Преимущества мартеновского способа:

1) процесс плавки хорошо поддается управлению, что дает возможность получать сталь высокого качества и определенного состава;

2) возможность использования постоянно возрастающих ресурсов вторичного сырья (отходы сталелитейного производства, отходы металлообработки, амортизационный лом, который образуется в процессе эксплуатации машин и металлических изделий).

1) значительный расход топлива.

Одним из основных путей снижения себестоимости стали является снижение расхода топлива и увеличение производительности мартеновских печей.

Производство стали в электрических печах (дуговые и индукционные печи) является более совершенным, чем предыдущие способы. Наиболее широкое распространение в металлургической промышленности поучили дуговые электрические печи. При плавке стали в дуговых электропечах в состав шихтовых материалов входят в основном стальной лом и скрап с добавками чугуна, железной руды, флюсов, раскислителей и ферросплавов. В этих печах плавку металла осуществляют теплом, выделяемым электрической дугой, образуемой между электродами и металлом (служащим вторым электродом) (температура до 3500°С).

В индукционных печах плавку металла осуществляют теплом, выделяемым от вихревых токов, образующих от подачи на корпус индуктора тока высокой частоты. Плавку ведут быстро, поэтому металл не успевает сильно окислиться. Плавка в индукционных печах ведется в воздушной среде или вакууме.

Преимущества способа получения стали в электропечах:

1) создание высокой температуры в плавильном пространстве печи дает возможность быстро проводить плавку;

2) получать сталь и сплавы любого состава;

3) использование известкового шлака, способствует хорошему очищению металла от вредных примесей серы и фосфора;

4) возможность ведения плавки при всех режимах и условиях производства;

5) создание воздушной среды или вакуума в печи способствует хорошему раскислению и дегазации стали.

1) значительный расход электроэнергии и электродов;

2) высокая стоимость получения стали.

В электропечах получают высоколегированные жаростойкие, жаропрочные и конструкционные стали и сплавы с особыми свойствами. В обычных сталеплавильных печах трудно, а иногда и невозможно получить металл, который удовлетворял бы возросшим потребностям современной техники. Поэтому большое развитие получают различные специальные способы производства высококачественных сплавов и сталей. К ним относятся плазменный, электрошлаковый, вакуумный, и другие. наиболее перспективны методы внепечной обработки стали: обработка жидкой стали в вакууме, продувка стали газами, обработка стали жидкими синтетическими шлаками.

Выбор способа производства стали зависит от ряда технических, экономических и географических факторов. Предпочтение отдается тому способу производства, который позволяет получить сталь необходимого состава и высокого качества при меньшей ее себестоимости.

Вопросы для самопроверки:

1.Назовите виды сырья используемые при производстве чугуна и стали.

2.В чем заключается доменный процесс?

3.Где используются продукты доменной плавки?

4.Назовите технико-экономические показатели плавки.

5. Каковы пути интенсификации доменного процесса?

6.Какое влияние оказывает подготовка шихтовых материалов на себестоимость чугуна?

7.В чем заключается сущность передела чугуна в сталь?

8.Назвать и охарактеризовать способы производства стали.

9. Каковы преимущества и недостатки способа производства стали в мартеновских печах?

10.В чем заключается операция «дегазация стали»?

Дополнительная литература

1.Бурла М.П., Гушан В.А., Казмалы И.М..Экономика Приднестровья на переходном этапе Тирасполь.:ИПЦ «Шериф», 2000

Способы получения металлических изделий. Назначение и виды термообработки

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 металлических изделий

Производство металлических изделий – обширная сфера деятельности, охватывающая изготовление строительных конструкций, деталей для машиностроения, сельхозтехники и инвентаря, деталей и заготовок для бытовых нужд.

Производство металлоизделий и заготовок делится на определенные этапы, на каждом из которых применяется конкретный способ металлообработки. При изготовлении изделий на заказ, помимо стандартных этапов производства, необходимо учитывать время и нюансы согласования эскизов и чертежей. Подробнее обо всем читайте в нашем материале.

Подготовка к производству металлических конструкций и изделий

Наиболее востребованными на сегодняшний день конструкционными материалами являются металлы и их соединения. Из них делают детали машин, строительные элементы и т. п. Производство металлических изделий включает в себя как изготовление микроскопических элементов часовых механизмов, так и габаритных конструктивных элементов зданий и сооружений. Разные изделия производятся с использованием различных технологий, характеризующихся сложностью и высокой точностью.

Выпуску готовых металлических изделий предшествует проведение определенных технологических операций, придающих продукции необходимые характеристики.

Поставка сырья (металлопроката) для металлообрабатывающих предприятий осуществляется в виде разного рода полуфабрикатов:

хрупкие сплавы (бронзу, чугун) поставляют массивными чушками;
для других металлов возможны поставки в виде прутков, листов, болванок разного размера.

Для получения нужных деталей металлопрокат подвергают механической обработке. Готовая продукция должна соответствовать требованиям ГОСТа и других стандартов, поэтому при выполнении необходимых технологических процессов важно строгое соблюдение определенных правил. Их нарушение может стать причиной производства металлических изделий с внешними или внутренними дефектами.

5 этапов производства металлических изделий

Производство металлических изделий по чертежам состоит из нескольких стадий.

1. Формообразование.

Первый этап производства заключается в придании будущим деталям определенной формы и размеров. Для формообразования используются литье, резка, ковка, штамповка, прессование, волочение, прокатка.

2. Обработка поверхности изделия.

На следующем этапе металл подвергается механической обработке, цель которой заключается в придании изделиям нужных размеров, формы, качественных характеристик. Поверхность деталей обрабатывается различными способами, например, вручную с помощью напильника или автоматически с использованием металлорежущих станков (токарных, фрезерных, строгальных и т. д.).

При использовании в процессе производства станков деталь необходимо зафиксировать, а затем обработать с помощью режущего инструмента.

Обработка заключается в:

точении (снятии стружки с поверхности детали);
фрезеровании;
сверлении;
шлифовке.

При этом с поверхности заготовки удаляется специально оставленный припуск, облой, шлифуются шероховатости. Форма и габариты получаемых заготовок соответствуют чертежам. Размеры и количество микронеровностей, остающихся на поверхности деталей после механической обработки, свидетельствуют о чистоте проводимых технологических операций (точения, сверления, фрезеровки, шлифовки). Несмотря на микроскопические размеры, дефекты повышают вероятность и увеличивают скорость появления коррозионных изменений металла, выхода детали из строя.

3. Термическая обработка.

Термообработка металлических заготовок осуществляется путем нагрева, выдержки и последующего охлаждения. При последовательном выполнении этих операций изменяется внутреннее строение и характеристики материала, снимается напряжение металла. Существует четыре способа термической обработки металлических заготовок:

отжиг;
нормализация;
закаливание;
отпуск.

4. Вторичная обработка поверхности.

Для вторичной обработки поверхностей металлических изделий используют механические (шлифовку, полировку) или электрофизические и физико-химические методы. Дополнительные характеристики металлам придаются за счет воздействия на них электроэнергии, физических методов или химических реактивов.

Такая обработка позволяет удалять припуск (верхний слой металла), прилагая минимум усилий, благодаря чему повышаются точность и качество производства. Подобные технологии применимы при работе с металлами независимо от их прочности или вязкости, а также от сложности изделий и труднодоступности обрабатываемых частей деталей. После обработки на поверхности остается минимальный дефектный слой.

5. Соединение деталей.

Детали соединяются друг с другом посредством пайки или сварки.

В процессе сварки неразъемные соединения формируются благодаря созданию прочных связей между атомами соединяемых элементов. При этом способе обработки плавится основной металл, из которого выполнена заготовка, и присадочный элемент.

Сварка металлических изделий выполняется путем:

плавления;
соединения заготовок под воздействием давления.

В процессе нагревания и последующего расплавления краев соединяемых деталей создаются новые молекулярно-атомные связи. В месте сваривания элементов образуется сварочная ванна, содержащая расплавленный металл, который, остывая, прочно скрепляет детали друг с другом. В большинстве случаев в ванну добавляют присадочный материал, задача которого заключается в заполнении имеющегося между заготовками зазора. Некоторые технологии позволяют сваривать детали без использования присадок.

Виды металлических изделий и способы их производства

Существуют следующие виды металлических изделий:

легкие – из них собирают каркасы быстровозводимых строений;
строительные – без них не обходится строительство любых объектов, они представлены разного рода колоннами, балками, опорами, прогонами, связями, перекрытиями;
малые – используются для производства металлических декоративных элементов (балконных ограждений, лестниц, турникетов, опор для дорожных знаков, рекламных конструкций и т. п.);
крупные металлоконструкции – используются при строительстве дорожных сооружений (опоры мостов, рельсы, тоннели и пр.);
резервуарные – представлены нержавеющими баками, канистрами, ваннами, цистернами и т. п.;
бытовые металлические изделия – эта категория состоит из стеллажей, шкафов, ящиков, кронштейнов и других креплений, каркасов, подставок;
нестандартные – их производство осуществляется из профиля или листового металла на основании индивидуальных чертежей заказчика.

Порошковое напыление продлевает срок службы изделий из алюминия, повышая устойчивость к коррозии, негативному воздействию прямых солнечных лучей, атмосферных осадков.

Производство строительных и других металлических изделий осуществляется с использованием таких технологий металлообработки, как:

высокоточная лазерная резка, в процессе которой металл разрезается под воздействием узконаправленного лазерного луча высокой мощности, образуя срез с идеально ровными кромками;
автоматизированная гибка – она позволяет придать заготовкам нужную форму в соответствии с заданными параметрами;
механизированная рубка – первичная обработка металла посредством гильотины, оснащенной мощными ножами;
сварка, позволяющая соединять металлические заготовки любой формы и размера и получать в результате высокопрочные изделия с полностью герметичными швами;
токарная металлообработка в соответствии с чертежами, которая используется при изготовлении тел вращения (изделий с коническими, цилиндрическими, торцевыми и рельефными поверхностями).

На поверхность готовых деталей и конструкций наносится полимерное покрытие нужного оттенка по шкале RAL, обладающее антикоррозионными свойствами. В качестве такого материала используются порошковые краски, в составе которых присутствует цинкосодержащий грунт.

Нанесение покрытия состоит из трех этапов:

подготовка к покраске или грунтовке;
нанесение защитной краски в специально предназначенной камере напыления;
оплавление или полимеризация.

Красящий порошок покрывает поверхность металлических изделий ровной и прочной пленкой, затвердевающей после охлаждения и повышающей качественные характеристики готовой продукции.

3 варианта производства нестандартных металлических изделий на заказ

При необходимости производства нестандартных металлических изделий можно выбрать один из следующих вариантов:

Услуги частного сварщика (в этом случае следует быть готовым к отсутствию гарантий качества готовой продукции, а также к возможным отступлениям от проектной документации в процессе производства).
Обращение на завод, занимающийся серийным производством металлоизделий (несмотря на наличие у производителя необходимого оборудования и специалистов, способных качественно выполнить работу на заказ, штучное производство экономически невыгодно для завода, следовательно, стоимость индивидуального заказа будет более высокой).
Заказ в специализированной компании, занимающейся производством металлических изделий для сельского хозяйства и не только по индивидуальным чертежам заказчика.

Для готовых деталей важно соответствие не только чертежам клиента и проектной документации, но и ГОСТам, а также стандартам многоступенчатой проверки ISO 9001:2001.

В каждом конкретном случае стоимость изготовления деталей по чертежам рассчитывается индивидуально.

Востребованность этой услуги обусловлена рядом факторов:

Посредством современного оборудования производятся высококачественные, прочные и долговечные металлоизделия любой сложности, включая сварные балки, ограждения, лестницы, колонны, перила, башни, стеллажи, вышки, консоли, различные емкости.

Обязанность по предоставлению технологической документации возлагается на заказчика, однако при ее отсутствии производством расчетов и выполнением чертежей занимаются сотрудники металлообрабатывающего предприятия.

Следует заблаговременно поинтересоваться тем, предоставляется подобная услуга при производстве металлических изделий или нет.

Особенности изготовления металлических изделий на современном оборудовании:

полностью автоматизированные станки для производства металлических изделий, что практически полностью исключает вмешательство человека и сводит к минимуму производственный брак;
высокая точность обработки готовых деталей, которые могут использоваться сразу, без дальнейшей доработки;
многоступенчатый контроль качества производства;
возможность создания деталей любой конфигурации.

Изготовление изделий из металла по индивидуальным чертежам происходит в несколько этапов:

Контроль производства металлических изделий и заготовок

Чтобы проверить качество металлоизделий, используются современные методики неразрушающего контроля. Они помогают выявить скрытые дефекты (например, наличие внутренних раковин, некачественных сварных швов, неоднородного состава металла и пр.). Однако ряд недостатков не может быть установлен даже при использовании лучших методик скрытого контроля качества готовых изделий.

Таким дефектами являются остаточные внутренние напряжения, которые появляются в процессе первичной обработки или формообразования и должны сниматься термической обработкой изделий. При нарушениях параметров температурной обработки (температурного режима, скорости увеличения температуры, времени выдержки заготовки при нужной температуре, скорости охлаждения) возникают высокие внутренние напряжения металла. Такой дефект может стать причиной разрушения деталей во время использования.

При подготовке заготовок возможно выявление дефектов, обусловленных несоответствием металла требованиям ГОСТа, нарушениями, допускаемыми при очистке емкостей, которые используются для изготовления сплавов.

На этапе формообразования причиной появления дефектов могут стать изношенные формы. В этом случае возможны как производство металлических деталей с несоответствующими размерами, так и неправильной конфигурации.

Механическая обработка также может привести к возникновению дефектов из-за нарушений технологии изготовления, слишком длительной обработки, использования низкокачественных инструментов или оборудования. В связи с этим каждый из этапов производства нуждается в жестком контроле качества изготавливаемых деталей.

Методы изготовления деталей

На сегодняшний день на российских предприятиях распространены различные методы изготовления деталей. Самые известные из них – это ковка, штамповка, литье и механообработка. На выбор наиболее подходящего из них влияют такие параметры, как тип детали, ее размер и назначение. Каждый из перечисленных методов изготовления деталей имеет свои особенности, обладает определенными преимуществами и недостатками. Самые распространенные из них мы и рассмотрим подробнее.

Литейное производство

Литейная обработка – один из наиболее распространенных методов изготовления деталей. В данном случае подразумевается изготовление формы, которую затем заполняют расплавленным металлом. Возможности данного способа несколько ограничены, поэтому чаще всего литье используют для создания заготовок, затем обрабатываемых на токарном станке. Если Вам необходимы конструктивно сложные заготовки – лучше попробовать прочие методы изготовления деталей. В противном случае получившиеся изделия надо дорабатывать на фрезеровочном станке.

Несмотря на эти недостатки, литье отлично подходит для создания сложных отливок – например, полых, которые трудно производить путем механической обработки. Данный способ подходит для деталей абсолютно любого веса. Для литья можно использовать как формовочные смеси («землю»), так и металлические формы.

Обработка резанием

Обработка резанием – основной метод изготовления деталей машин, использующий несколько видов заготовок: например, прокат, отливки и штамповки.

Процедура резания предельно проста: она формирует новые поверхности за счет деформирования и отделения верхних слоев материала, при этом образовывается стружка. При обработке металла снимают некоторую его часть – припуск.

Резание не так популярно, как остальные методы изготовления деталей. За счёт повышения точности исходных заготовок общий объем металлов, обрабатываемых резанием, заметно уменьшается.

Существует несколько технологий резания: сверление, протягивание, фрезерование и точение. Их общая черта – необходимость использования заготовки, форма которой должна быть близка к готовому изделию. Для этого задействуют различные типы станков – токарные, сверлильные, фрезеровочные.

Сварка деталей

В общем смысле сварка – это процесс объединения двух металлических деталей для получения третьей. Сварка занимает особое место среди остальных методов изготовления деталей. Она подходит для изготовления большинства деталей, необходимых для машиностроения, но целесообразность использования сварки в других областях зависит от конструктивных особенностей желаемой детали. В их числе:

характер расчленения детали,
метод получения заготовок,
качество обработки.

Стоит учитывать и трудоёмкость реализации сварки. Если Вас не устраивает необходимость выполнения сборочно-сварочных операций, осуществить механизацию процесса нет возможности, а готовые детали затем надо обрабатывать дополнительно – обратите внимание на остальные методы изготовления деталей в поисках подходящего.

Обработка давлением

Обработка давлением – самый обширный из методов изготовления деталей. В него входит огромное количество технологий и способов обработки. За счет хороших показателей пластичности металлу может быть придана любая форма. Структура материала при этом не нарушается, поэтому на обработку металлов давлением есть стабильный спрос.

Существует пять основных процедур с задействованием высокого давления, используемых для изготовления деталей.

прокатка,
штамповка,
ковка,
волочение,
прессование.

Обработка давлением идеально подходит, если необходимо максимально снизить стоимость производства. Детали при этом изготавливают в большом количестве и в минимальные сроки. Недостаток данного метода – более высокий процент брака по сравнению с другими технологиями. Обрабатываемая заготовка также может потрескаться и расколоться.

Механическая обработка

Механообработка подразумевает срезание металла с поверхности заготовки поэтапно. Комплекс используемых технологий (в том числе – задействование различных типов станков), позволяет:

придать детали любую нужную форму,
просверлить необходимое количество отверстий,
обеспечить ей эстетичный внешний вид путем шлифования и строгания.

За счет этих плюсов прочие методы изготовления деталей, как правило, уступают механообработке.

Данный метод позволяет изготавливать изделия в небольших количествах. Это как раз тот случай, когда использовать другие технологии невыгодно. Минимальный процент брака при механообработке делает её отличным вариантом для производства высококачественных деталей.

Механическая обработка деталей с использованием станков ЧПУ – одна из основных направлений компании «Борис-88». Специалисты нашей компании используют современное универсальное высокоточное оборудование, что гарантирует высокое качество готового продукта.

Читайте также: