Металл легкий в обработке

Металл легкий в обработке

Основные свойства и качества металла определяются его структурой. Термическая обработка – наиболее распространенный способ воздействия на материал, который используется для изменения его структуры а, следовательно, и свойств. Как проводится термическая обработка стали и металлов – основные виды технологического процесса, и для каких целей используется этот вид обработки? Все эти знания можно получить, ознакомившись с основами технологии металлов – отрасли науки, изучающей приемы и способы создания и обработки металлических материалов.

Немного истории

Еще в древние времена мастера кузнецких дел использовали самые примитивные методы закалки. Для этого раскаленный кусок железа погружали в воду, масло или вино. Но время шло, и вместе с опытом развивались и способы закаливания металла.

В начале XIX века хрупкий чугун помещали в емкость со льдом и засыпали сахаром. После процесса нагревания продолжавшегося в течение 20 часов, чугун становился мягким и легко поддавался ковке.

Середина XIX века знаменательна тем, что русский изобретатель металлург Д. К. Чернов совершил выдающееся открытие. Он установил, что при смене температуры металл изменяет свои свойства.

Дмитрий Константинович Чернов стал основоположником науки изучающей свойства металлов – материаловедения.

В чем заключаются преимущества термообработки?

При проведении термической обработки улучшаются свойства металла, что очень ценно в масштабах современного промышленного производства. К основным преимуществам термообработки можно отнести:

• повышение износостойкости, а значит продление срока годности изделий из обработанного металла;
• значительное уменьшение процента бракованных изделий;
• экономия средств и ресурсов на производстве в результате повышения прочности и улучшения качественных характеристик деталей промышленного оборудования.

Суть термической обработки состоит в соблюдении определенной последовательности технологических операций по нагреву, выдержки и охлаждения металла.

Благодаря чему материалы приобретают иные физико-математические свойства за счет воздействия температур и изменения структуры металла.

Принципы обработки

Основной принцип – суммарное время термообработки на заготовку равняется времени необходимому на ее нагрев до требуемой температуры, времени выдержки металла под нужной температурой и способа охлаждения.

Время и степень нагрева материала определяется индивидуально, они зависят от нескольких факторов:

• размера обрабатываемой детали;
• вида металла;
• типа печи, в которой обрабатывается заготовка;
• скорости преобразования свойств материала.

Ознакомиться с основными видами и способами термической обработки можно на примере такого металла, как сталь. В современной промышленности сталь является самым востребованным видом металла. Она используется при изготовлении как массивных конструкций, так и при создании сверхточных инструментов.

Изобретение этого материала стало возможным в результате получения сплава железа и углерода. Содержание углерода в стальном сплаве составляет не более 2,1%. Как производится термическая обработка стальных изделий?

Классификация и виды термообработки

Существует несколько видов термической обработки стали:

• термическая – характеризуется исключительно температурным воздействием на свойства металлов;
• термомеханическая обработка – сочетание воздействия температуры и пластической деформации заготовки; – представляет собой совокупность температурного воздействия с химическими веществами.

В зависимости от структуры стали, виды термической обработки подразделяются следующим образом:

• процесс отжига;
• нормализация;
• закалка;
• обработка холодом;
• отпуск.

Термическая обработка стали проводится для придания металлу свойств, необходимых при промышленной эксплуатации изделий, например, повышенной прочности. А также при технологических процессах, когда термическая обработка является промежуточной операцией, а не завершающей.

Это требуется когда необходимо осуществить понижение твердости стали для последующей обработки. Уменьшение твердости требуется при обработке начальных заготовок из стали. Для обработки же готовых деталей используются процессы, способствующие повышению их прочности, износостойкости и твердости.

Общее определение и виды отжига

В процессе литья, ковки и прочих операций, применяемых для изготовления заготовок, металл приобретает неоднородную структуру, появляются внутренние напряжения.

Неоднородность химического состава отливок вызывает дефекты и для его устранения применяется процесс отжига. Принцип этого способа состоит в том, что заготовку или деталь нагревают до определенной температуры, а затем производится процесс медленного охлаждения.

Отжиг также подразделяется на несколько режимов:

• отжиг 1-го рода – диффузионный, рекристаллизационный, уменьшающий напряжение металла;
• отжиг 2-го рода – полный, неполный, изотермический.

Описание отжига 1-го рода

Целью проведения термических операций, относящихся к 1 типу отжига, является устранение неоднородности и неравновесия структуры стали возникших в результате предшествующих технологических обработок. Исходя из состояния заготовки, к нему могут применяться следующие процессы:

• снятие внутренних напряжений;
• рекристаллизация;
• гомогенизация (диффузионный отжиг).

Отжиг 1-го рода применяется по отношению к любому виду металла или сплава, его проведение не влечет за собой какие-либо фазовые превращения. Решающими факторами этого способа термообработки стали являются: высокая температура нагрева и время выдержки металла при этой температуре.

Диффузионный отжиг или гомогенизация

Смысл диффузионного отжига заключается в нагреве заготовки до температуры не менее 1000˚C, выдержке при высоких температурах от 8 до 15 часов и постепенном охлаждении. В результате длительного воздействия нагрева ускоряются диффузионные процессы, благодаря чему структура металла становится более однородной.

При обработке этим методом легированной стали удается добиться ее пластичности, что значительно облегчает ее дальнейшую механическую обработку.

К недостаткам диффузионного метода относится – возможность возникновения следующих побочных эффектов:

• ухудшение механических свойств стали ввиду роста зерна;
• появление вторичной неоднородности и пористости;
• возникновение коагуляции избыточных фаз.

По этой причине гомогенизация считается предварительной обработкой.

После нее рекомендуется провести полный отжиг или нормализацию стали.

Отжиг методом рекристаллизации

В процессе проведения холодной пластической деформации в структуре стали может возникнуть неоднородность, а также изменения размеров и формы кристаллов и рост внутреннего напряжения металла.

Для устранения подобных явлений применяется рекристаллизационный способ отжига. Рекристаллизационный отжиг может быть двух видов: упрочняющий и смягчающий.

Смягчающий способ часто используется в качестве окончательной обработки – для улучшения пластичных свойств при сохранении достаточной прочности металла.

Упрочняющий вид отжига применяется для улучшения упругости таких деталей, как мембраны или пружины.

В промышленности рекристаллизационный тип отжига применяется в качестве предварительной обработки перед обработкой металла методом холодного давления, а также для окончательной обработки деталей для закрепления необходимых свойств.

Уменьшение напряжений металла (низкий отжиг)

Остаточное напряжение металла является побочным явлением литья, ковки или некоторых видов термической или механической обработки и способны вызвать разрушение металла. Низкий отжиг применяется для того, чтобы полностью или частично снять эти напряжения.

Метод состоит в том, что отжиг совершается при температурном режиме ниже 700˚C на протяжении примерно 20 часов. Этого времени достаточно для практически полной ликвидации остаточных напряжений.

Особенности отжига 2-го рода

При обработке стали методами отжига 2-го рода происходит полное или частичное изменение структуры материала. Происходит этот процесс из-за двойной перекристаллизации, благодаря которой размеры зерен уменьшаются, а также происходит устранение внутренних напряжений.

В промышленном производстве этот вид отжига используется при проведении предварительной или окончательной обработки заготовки.

Существуют следующие виды отжига 2-го рода:

• полный;
• неполный;
• сфероидизирующий отжиг;
• изотермический.

Значение полного отжига

Эта технология применяется для создания мелкозернистой структуры стальных заготовок, произведенных методом ковки, литья или горячей штамповки. В результате обработки материал становится пластичным, исчезает внутреннее напряжение. Сталь приобретает однородную мелкозернистую структуру.

Методом полного отжига обрабатывается сталь, предназначенная для последующей обработки резанием и закаливания изделия.

При проведении полного отжига температура нагрева превышает установленные критические показатели на 40–50˚C.

Процесс неполного отжига

При этом виде термической обработки стали фазовые превращения, как правило, отсутствуют или проявляются в количестве, не имеющем какого-либо влияния на результат. Изделия или заготовки из стали подвергаются нагреву при температурах выше нижнего критического уровня. После выдерживания в нагретом состоянии в течение определенного времени, металл медленно охлаждается.

Отжиг на зернистый перлит (сфероидизация)

Сфероидизирующий отжиг широко используется для термообработки углеродистой и легированной инструментальной стали. Металл нагревается примерно на 30˚C выше критической точки, и выдерживают установленное количество времени. До 600˚C процесс охлаждения проходит очень медленно в печи, затем сталь остывает на воздухе. Благодаря такому способу обработки удается получить зернистую (округлую) форму перлита, что значительно облегчает обработку резанием заготовки.

Изотермический отжиг

Суть изотермического отжига стали заключается в накаливании металла, его быстрого охлаждения до определенного температурного уровня и выдержки до распада аустенита.

Далее, охлаждение продолжают на открытом воздухе.

Структура стали при использовании этого метода становится более однородной, как при полном отжиге. Преимущество изотермического способа заключается в том, что по сравнению с полным отжигом весь технологический процесс занимает меньше времени. Изотермическая обработка применяется в основном для отжига небольших изделий – штамповок, заготовок для инструментов.

Нормализация стали

Процесс представляет собой нагрев стали, с небольшой выдержкой в определенном температурном режиме и с последующим охлаждением на воздухе, а не в печи.

Широко используется в качестве промежуточной обработки стали для улучшения структуры металла перед его закалкой, и для его смягчения перед резанием. По своей сути нормализация напоминает процесс отжига.

В основном процесс нормализации применяется для термической обработки углеродистых сталей. В результате отпадает необходимость в закалке стали со средним содержанием углерода.

В ходе обработки наступает полная перекристаллизация стали и устраняется крупнозернистость структуры. А также нормализацию часто применяют для термообработки низкоуглеродистой стали вместо полного отжига. Для стальных сплавов с высоким содержанием углерода полный отжиг необходим.

Закалка стали

Закалка – способ термической обработки стали, в процессе которого производится нагрев металла приблизительно до 900˚C, определенной выдержки и последующего очень быстрого охлаждения. Благодаря такой технологии повышается прочность и износостойкость сплава, и улучшение его других физико-механических характеристик.

Для проведения успешной термической обработки правильный выбор закалочной среды имеет большое значение.

Наиболее часто для проведения закалки используется:

• вода;
• солевые растворы;
• едкие щелочные материалы;
• технические масла.

Закаливаемость и прокаливаемость стали

Для закалки характерны следующие показатели – закаливаемость и прокаливаемость материала:

• Закаливаемость определяет твердость, которую приобретает сталь после проведения закалки. Твердость имеет прямую зависимость от содержания углерода в обрабатываемом металле. Например, к материалу с содержанием углерода ниже 0,3% закалка не применяется ввиду ее неэффективности.
• Прокаливаемость определяет глубину, на которую распространяется область закалки. Этот показатель зависит от химического состава стали, а также от скорости охлаждения. Чем быстрее происходит охлаждение металла, тем глубже прокаливается заготовка. Содержание углерода также имеет влияние на этот показатель – чем выше его содержание, тем больше степень прокаливания. Размер заготовки или детали являются еще одним фактором, определяющим глубину обработки – большим деталям требуется больше времени для остывания, следовательно, и прокаливание распространится на меньшую глубину.

Влияние способов охлаждения на закалку

В зависимости от способа охлаждения стали закалка классифицируется следующим образом:

• Закалка в одной среде – самый простой и наиболее часто применяемый в промышленности способ термообработки. Главным его недостатком является возможность возникновения внутренних напряжений металла.
• Закалка в двух средах – при использовании этого метода материал охлаждают попеременно в двух жидкостях. Для процесса могут быть использованы вода и масло.
• Изотермическая закалка – принцип этого метода аналогичен ступенчатой закалке. Для охлаждения материала используется расплавленная соль или масло. Этот вид закалки широко используется для заколки небольших деталей – шайбы, пружины, болты.
• Ступенчатая закалка – производится охлаждение изделия с помощью соляного раствора, имеющего температуру 200–300˚C. После определенного периода выдержки проводится окончательное остывание стали на открытом воздухе. Ступенчатая закалка способствует снятию внутренних напряжений и уменьшает возможность появления трещин.

В чем заключается процесс отпуска стали?

Отпуск – это вид завершающей стадии термической отделки стали, во время которого происходит окончательное формирование структуры материала. Процесс отпуска состоит из нагрева до температуры ниже критической точки, за которым следует охлаждение.

Сам процесс подразделяется на три вида:

• Низкий отпуск – происходит при температурном режиме 150–250˚C. При протекании процесса низкого отпуска происходит уменьшение внутренних напряжений и хрупкости металла, а вязкость стали немного повышается. Твердость при этом остается практически неизмененной.
• Средний отпуск – характеризуется тем, что процесс проходит при температуре от 350 до 450 ˚C. Отличие от других видов отпуска состоит в том, что твердость детали уменьшается, а вязкость значительно увеличивается. Используется для обработки деталей, которые при эксплуатации испытывают умеренные ударные нагрузки.
• Высокий отпуск – производится при соблюдении температурного интервала от 500 до 650˚C, с последующим постепенным охлаждением. Внутренние напряжения материала при этом практически устраняются. Прочность и пластичность при этом виде обработки имеют высокие характеристики в сочетании с достаточной твердостью металла. Высокий отпуск применяется для углеродистых и легированных видов заготовок, предназначенных для изготовления валов, шестерней.

Криогенная обработка

Отделка холодом также относится к способам термической обработки. Производится операция после проведения закалки методом охлаждения в специальных криогенных камерах при отрицательных температурах в течение установленного времени. После этого состояние детали возвращается к комнатной температуре. Криогенная отделка позволяет увеличить износостойкость и прочность изделий, а также повышает стойкость к коррозии.

Из всего вышеизложенного следует один важный вывод – термообработка стали является неотъемлемой частью современной промышленности.

Обработка металла

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

• механическая (обработка резанием);
• литье;
• термическая;
• давлением;
• сварка;
• электрическая;
• химическая.

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

В зависимости от способа нагрева металла различают несколько групп сварочных технологий:

• Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.
• Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.
• Электросварка. Самый распространенный способ:
  • Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.
  • При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

  

  С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

  Электрическая обработка

  Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

  Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

  Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

  

  Ультразвуковая обработка металла

  К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

  Особенности художественной обработки металлов

  К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

  

  Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности металлического листа или самого готового изделия, например, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.

  Способы механической обработки металлов

  Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

  Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

  • Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.
  • Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.
  • Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы.
  • Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.
  • Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

  

  Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

  Обработка давлением

  Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

  Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

  Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

  

  Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

  Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

  • гибка;
  • вытягивание;
  • осаживание;
  • и другие.

  С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

  Обработка с помощью резки

  Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

  Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.

  Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

  • Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.
  • Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки . Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
  • Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

  

  В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

  Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

  Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

  Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

  

  С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

  Термические виды обработки металлов

  Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

  • отжиг;
  • закалка;
  • отпуск;
  • старение;
  • нормализация.

  

  Термическая обработка стали

  Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

  Отжиг

  Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

  Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

  

  Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

  Закалка

  При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

  Отпуск

  Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

  Старение

  Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

  Нормализация

  Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

  Ее применяют перед закалкой и для повышения обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

  Художественная обработка металла

  

  Художественная обработка металла свою историю ведет с древних времен, когда человечество освоило кузнечное мастерство. Людям захотелось создавать не только практичные, но и красивые изделия. Постепенно видов художественной обработки металла становилось все больше.

  В настоящее время художественная обработка металлов – это настоящее искусство. Мастера работают не только с мягкими, «удобными» материалами, но и научились плести кружево из более жестких и тугоплавких металлов. Подробнее о видах художественной обработки металлов читайте в нашем материале.

  Виды и свойства металлов для художественной обработки

  Качественная работа по металлу возможна, только когда специалист принимает во внимание свойства и характеристики каждого металла. Во время подготовки мастера также обращают внимание на наличие примесей.

  Материалы, используемые в производстве, делят на две подгруппы:

  • Черные металлы (железо и сплавы железа);
  • Цветные (металлы, не имеющие в составе железа).

  Художественная обработка металла подразумевает использование следующих видов материалов:

  • Углеродистая сталь – это гибкий, ковкий, упругий металл. Легко режется. Выпускается сортами. Для изготовления художественно-декоративных изделий применяют сорта У8 и У10.
  • Медь – простой в обработке, вязкий металл красноватого оттенка. Обладает свойствами тепло- и электропроводности. Также часто используется в художественной ковке.
  • Бронза – сплав меди и олова. На протяжении многих веков литье из сплава использовалось для создания украшений и предметов труда, а также для инкрустации.
  • Латунь – металл прочный и не так легко поддающийся ковке, как медь. Представляет собой соединение меди и цинка. Его используют для тауширования (инкрустации) и чеканки.
  • Цинк – материал белого цвета с синеватым отливом. Неудобен для ковки, но прост в обработке и пайке. Из цинка отливают различные изделия, его используют в гравировке.
  • Олово – металл серебристо-белого цвета, пластичный, легкоплавкий. Применяют в техниках тауширования и лужения.
  • Алюминий – легкий, крепкий и простой в производстве металл.
  • Свинец – в декоративном искусстве применяется для литья. Сам по себе мягкий. Плохо окисляется, оксид свинца крайне вреден.
  • Серебро. Очень мягкий материал. В изделиях обычно используют соединение металла с медью. Инкрустация серебром, как техника художественной обработки металла, популярна у мастеров.

  Художественная ковка металла

  В Древней Руси кузнецы создавали изящные изделия, орудуя молотом по металлу. Удар инструмента деформировал материал, который со временем приобретал нужную мастеру форму. Такой процесс называли ковкой.

  Соответственно, свойство металла, характеризующее возможность его деформации без повреждений, называется ковкостью. Понятие часто связывают с драгоценными металлами, которые наиболее пластичны и податливы.

  VT-metall предлагает услуги:

  Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

  Метод холодной ковки – один из старейших способов художественной обработки металла – был популярен и в Древней Руси. Его применяли для создания предметов быта, преимущественно из золота.

  Искусство художественной обработки металлов для кузнеца состояло в том, что, во-первых, будущую заготовку надо было уплотнить с помощью молота. Во-вторых, после окончания обработки изделие следовало термически обработать, отшлифовать и т. д. Сейчас этот метод применяют только ювелиры.

  Один из приемов ковки холодным способом подразумевает дифовку. Для этого используют тонкий (до 2 мм) лист металла. Вспомните прекрасные золотые доспехи античных богов, созданные непревзойденным скульптором Фидием. Это и есть дифовка. Еще ее называют выколоткой.

  Художественная чеканка по металлу

  Чеканка – вид декоративно-прикладного искусства, при котором создается объемное изображение на тонком листе металла. Для этого применяют особый стержень и молоток. Мастер ударяет молотом по стержню, с каждым ударом на материале проступает более четкое очертание.

  

  В зависимости от конечной цели удары могут осуществляться с разной частотой. Когда заготовка создана, картина на металле совершенствуется до идеала, подчеркиваются все детали и наносятся украшения.

  Декоративный орнамент выбивают с помощью набора инструментов разного профиля.

  Рассматривая способы художественной обработки металла древности, остановимся на методе чеканки по твердой модели. Мастера использовали серебро или золото для создания металлической фигуры. Драгметаллы растягивали по модели из железа, а затем снимали полученное изображение.

  Декоративная чеканка различается по виду работы и разделяется на два способа:

  • чеканка из листа;
  • чеканка оброна (литья).

  В первом варианте будущее изделие создается с нуля с применением чеканов и молотков.

  Во втором берут уже отлитое в форме или вырезанное изделие и детализируют его элементы. Это необходимо для того, чтобы изображение стало более четким.

  Для подготовительного этапа часто используют земляные формы, изготовленные из песка и глины. Это древнейший способ, который применяют и сегодня.

  Технология металлопластики

  Металлопастика – технология художественной обработки металлов, похожая на чеканку, но имеющая некоторые нюансы.

  • применяют тончайшие листы металла (до половины миллиметра толщиной) или фольгу;
  • в качестве инструментов используют декоративное долото (стеки);
  • сам процесс напоминает больше лепку, с ее похожими легкими, мягкими и плавными движениями.
  • Сначала готовый продукт нагревают, а затем дают ему остыть.
  • После этого заранее подготовленное на прозрачной бумаге изображение кладут на лист и обводят до тех пор, пока на металле не проявятся очертания рисунка.
  • Все действия повторяют до необходимого результата.

  Гравировка по металлу

  Гравировка – техника художественной обработки металла, которая заключается в нанесении изображения или рельефа на болванку. Для работы применяется штихель или гравировальный резец.

  Эта техника бывает двух видов:

  • плоскостная;
  • трехмерная, или обронная.

  

  Плоскостная подразумевает нанесение рисунка на заключительном этапе украшения изделия. Таким методом наносят узоры, штрихи, буквы, контур или тона.

  Второй вариант – это создание объемного трехмерного изображения или фигуры.

  Филигрань – металлическое кружево

  Филигрань – популярное у ювелиров искусство художественной обработки металлов. Это сложная техника, которая выполняется только вручную и подразумевает использование специального набора инструментов.

  

  Способы филигранного искусства различны и подразделяются на:

  • напайную;
  • объемную;
  • ажурную;
  • рельефную;
  • перегородчатую (напайную с эмалью).

  Возможно изготовление копий готового продукта с помощью отливки и гальванопластики. Но штампы можно использовать только для фоновой скани.

  Художественное эмалирование

  Мы разобрали основные виды художественной обработки металла и подобрались к еще одному, не менее интересному – к эмалированию. Это тонкое покрытие металла легкоплавким стеклом. Объект творчества при этом приобретает цвет и блеск, а также защиту от коррозии.

  Декоративная обработка эмалью – простой и бюджетный способ производства. С его помощью создаются цветные изделия, например, вазы, украшения, картины. Из материалов используют медь или драгметаллы.

  На металлический объект наносится тонкий слой вещества, по физическим свойствам идентичного стеклу. По сути, эмаль для ювелирных работ – это масса, получаемая в результате нагревания и размягчения легкоплавких стекол.

  Эмали для декоративного творчества бывают:

  • прозрачные;
  • непрозрачные;
  • фондон;
  • опаловые.

  Производство эмали распространено повсеместно. Она выпускается в виде порошка или плиток, а также разделяется по цветам. Важно учитывать, что финальный цвет лакокрасочного материала зависит от качества металла, его реакции на покрытие во время работы и самого характера термической обработки.

  Художественная обработка металла складывается из следующих этапов: сначала наносят шпателем изображение на подогретую эмаль. Затем наступает этап сушки, а после процедура обжига.

  Вся последовательность действий необходима для придания поверхности изделия износостойкости, гладкости и сияния:

  Выемчатая эмаль – древняя техника декоративно-прикладного искусства. В процессе изготовления изделия в металле предварительно вырезаются различные выемки и углубления. Порошок эмали при помощи воды доводят до состояния густой массы, затем полученной субстанцией заполняют полученные ниши.

  Далее изделие обжигают в печи, а когда эмаль становится твердой, с помощью шлифовки избавляются от лишних наростов красящего вещества. Работы получаются невероятной красоты, они соединяют блеск металла и изящество эмалированных узоров.

  

  Филигрань, или эмаль по скани, подразумевает наложение переплетенных тонких нитей из золота, серебра или меди на основную поверхность изделия. После спайки скрученного узора с цельным материалом образуются секции, которые позже заполняются цветом. Финальный продукт обжигают и получают необычное соединение гладкой эмали и орнамента из металлической проволоки.

  Перегородчатая эмаль. Для выполнения техники используют пластину из металла, на которой сверху располагают барьеры из металлической проволоки, образующие контур рисунка. Части рисунка заливают разными цветами красящей субстанции. Работу помещают в печь и обжигают, после остывания шлифуют, для того чтобы и цвет, и металлическая поверхность остались на одном уровне.

  Получается некое изображение с контуром из перегородок. В древности мастера для создания обводки рисунка использовали золото, поэтому изделия выглядели дорого и роскошно.

  Витражная эмаль, также известная как ажурная или оконная. Это технология художественной обработки металлов, при которой с помощью лобзика из листа металла вырезают тонкие детали. Элементы выравниваются и сглаживаются шабером, а затем шаг за шагом собираются в одно изделие.

  Промежутки между перегородками заливают светлой, почти прозрачной эмалью. Если есть гравировки и рисунки на металле, они также покрываются тонким бесцветным покрытием. После температурной обработки пленка застывает, что придает поверхности работы красивую прозрачную дымку.

  Роспись по эмали – метод, при котором на плотное непрозрачное эмалированное покрытие наносят рисунок. Этим способом пишут сюжетные картины, портреты, орнаменты. Используют особую художественную эмаль или красители для керамики.

  В краски добавляют скипидар или масло лаванды. После неоднократного обжига рисунок росписи становится прочнее, слой грунтовки смешивается с красками и создается красивое разноцветное изображение.

  Декоративная отделка металла

  Декоративная отделка – заключительный этап работы с изделием. Он может подразумевать следующие действия:

  • Матирование. Технология декорирования изделий на финальной стадии работ, прямо противоположная полировке.
  • Чернение. Чернь, или сплав из серы, свинца, меди и серебра, наносят на болванку с заранее подготовленным вырезанным изображением. Как и другие виды художественной обработки металла, чернение имеет свои особенности. Так, во время обработки часть металла, которую не планируют чернить, должна быть тщательно очищена и не иметь изъянов.

  

  Оксидирование. Способ нанесения на изделия тончайшей пленки во время химической или электрохимической реакции. Преимущественно применяется для предметов из серебра или покрытых им изделий. Пленка может быть цветной или бесцветной.

  В качестве необходимого реагента, помогающего создать прозрачную основу, используют двухромовокислый калий. Финальный этап процесса – аккуратная полировка мягкой щеточкой для придания блеска.

  Инкрустация (тауширование, насечка) – технология декорирования работы мастера рисунками или узорами из благородных (золото, серебро) или цветных (олово, медь, бронза) металлов.

  Орнамент наносится на такую же металлическую поверхность либо древесину, янтарь, кость, перламутр и т. д. С помощью специального инструмента создаются выемки в исходном материале, в которые впоследствии вставляются заранее подготовленные инкрустированные элементы.

  Скань – технология художественной обработки металлов, подразумевающая создание тонких, сплетенных между собой ниточек. Эти плетеные заготовки соединяют воедино, припаивая их к обрабатываемому изделию. Если скань набирается на металлическую основу, такой метод называют филигранью.

  Нити для этого способа могут представлять собой как тонкую скрученную веревочку, так и оставаться в виде гладкой проволоки, которой можно в процессе работы придать плоскую форму. Серебро и медь для создания проволоки используют чаще, золото из-за своей дороговизны – реже.

  

  • Штамповка – это пластическая деформация металлического изделия с применением специальной штамповочной формы. Используя этот метод, создают тонкую листовую основу для последующих работ, сгибают или вытягивают большие по объему детали. При помощи тиснения создают рельефные рисунки.
  • Давильные работы – выполняют на простом вращающемся станке для изготовления осесимметричных полых изделий. Шаблон будущей формы (цельный или разъемный) помещают в специальный разъем токарного станка, а болванку из металла – между торцом шаблона и задним узлом (бабкой) устройства.

  Почему следует обращаться именно к нам

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

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

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

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

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

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

  Виды обработки металлов

  

  Почти три тысячелетия люди производят из металлов и сплавов различные изделия: предметы быта и рабочие инструменты, механизмы, оружие и пр. Но чтобы получить готовую деталь, предварительно заготовка должна пройти обработку.

  Так называются технологические процессы, вследствие которых изменяются размер, форма и другие характеристики заготовок. Существуют различные виды обработки металлов.

  Какой нужно использовать, выбирают в зависимости от типа материала и результата, который требуется получить. Это может быть один из механических или термических способов, сварка или литье. Какие бывают виды обработки металлов, в чем разница между ними, читайте в нашей статье.

  Основные виды обработки металлов

  Металлообработка представляет собой технологические процессы, позволяющие изменить размеры, форму и остальные характеристики заготовок. Основными видами обработки металлов являются литье, механообработка, то есть использование резания и давления, сварка, а также термическая, электрическая, художественная обработка.

  Каждый материал имеет свои физические и химические характеристики, поэтому требует применения особого подхода. При выборе метода учитывают такие показатели:

  • температуру плавления и закалки, если планируется термообработка;
  • твердость и прочность при применении резания, точения.

  Стоит пояснить, что твердость и прочность влияют на выполнение конкретной задачи, например, на шлифовку, формирование фигурной поверхности, штамповку, распиловку, то есть отделение одного фрагмента, пр.

  В зависимости от запланированного результата выбирают технологию и определенный набор оборудования. Чаще всего используются такие виды обработки металлов:

  Виды механической обработки металлов

  Механическая металлообработка отличается от других подходов тем, что не изменяет химическую структуру металла или сплава, влияя только на размеры и конфигурацию изделия. В процессе работы заготовки подгоняются под заданные чертежом параметры при помощи режущего инструмента, сварки.

  

  Готовые детали полностью соответствуют чертежу, имеют идеальную форму, точные габариты и ровную поверхность.

  Механическое воздействие может оказываться различным металлорежущим оборудованием. С учетом используемого инструмента выделяют два вида механической обработки металлов:

  Резание

  Данный подход позволяет сформировать новую поверхность металла с помощью деформирования и удаления, срезания поверхностного слоя заготовки. В процессе работы неизбежно образуется стружка из верхнего слоя металла, то есть избыточный материал – его обозначают как припуск.

  Чтобы снизить трудоемкость и затраты на обработку, его делают минимальным. Однако его размеры не должны негативно отражаться на качестве и ключевых характеристиках изделия.

  Принято говорить о нескольких видах обработки металлов резанием в соответствии с применяемым инструментом:

  • Точение, при котором будущее изделие закрепляется во вращающейся оснастке. Далее резцом удаляют лишний слой металла, чтобы добиться заданных характеристик. Благодаря данному методу изготавливаются детали, имеющие форму тела вращения.
  • Сверление позволяет формировать в материале отверстия круглой формы. Для этого деталь жестко фиксируется, к ней медленно подают инструмент в продольном направлении. А вращающееся вокруг своей оси сверло погружается в деталь.

  

  • Фрезерование, в отличие от сверления, предполагает использование инструмента, где режущим является не только острие, но и боковые поверхности. Вращающаяся фреза может перемещаться в вертикальном направлении, а также в стороны и вперед/назад. Данный вид обработки металлов дает возможность изготавливать изделия практически любой формы.
  • Строгание позволяет формировать продольные пазы и предполагает, что резец движется назад и вперед относительно неподвижной заготовки. При каждом проходе он удаляет продольную полосу металла. Стоит оговориться, что существуют станки, в которых двигается деталь, а резец остается статичен.
  • Шлифование предполагает использование абразивного материала, который вращается либо совершает продольные возвратно-поступательные движения. Он удаляет тонкие слои металла с поверхности будущего изделия. Метод задействуется при финальной обработке поверхностей, подготовке перед нанесением покрытий.

  Также на предприятиях применяется немало вспомогательных видов обработки металлов резанием. Они подбираются в соответствии с внешними показателями детали, позволяют работать с наружной и внутренней цилиндрической поверхностью либо плоскостями.

  Пластическая деформация и электрофизическая обработка

  К пластической деформации относят ковку, прессование, штамповку, накатку и другие способы. К ним прибегают, когда необходимо изменить форму, конфигурацию, габариты и физико-механические характеристики заготовки.

  Для этого на производствах используется большой набор инструментов, призванных повысить эффективность обработки металла.

  

  Чаще всего при данном виде обработки металлов специалисты работают с таким оборудованием:

  • токарные станки;
  • сверлильно-расточные аппараты;
  • шлифовальные машины;
  • фрезерные станки;
  • протяжные станки;
  • прессы.

  После стотонного прессования или ковки на металл наносят различные покрытия посредством электрохимического метода. Таким образом изделия удается латунировать, никелировать, лудить и осуществлять другие операции.

  Обработка металлов давлением

  Люди начали активно использовать один из видов обработки металла давлением еще несколько тысячелетий назад. Современные методы сильно отличаются от тех, что применялись ранее, но суть остается неизменной: воздействие физической силы или давления позволяет придать заготовке необходимую форму и размер.

  

  Существует семь методов обработки давлением, причем для каждого из них предназначено специальное оборудование:

  • Горячая прокатка используется при изготовлении листового, трубного, сортового, фасонного проката. Также горячекатаные заготовки могут в дальнейшем подвергаться холодному деформированию различными способами.
  • Холодная прокатка позволяет повысить показатели горячекатаных изделий, например, добиться более точных размеров, улучшить качество поверхности.

  Обработка металлов сваркой

  

  Данный вид обработки предполагает нагрев металла до температуры пластичности или до плавления кромок. После чего детали соединяют в неразъемную конструкцию.
  Специалисты выделяют три вида обработки металла сваркой:

  • Химический, при котором повышение температуры достигается при помощи химической реакции. Этот способ становится единственным выходом, если не удается использовать электрооборудование, газовый баллон.
  • Газовый предполагает нагревание металла газовой горелкой перед сваркой или резкой.
  • Электросварка используется чаще других методов, позволяет нагревать и плавить металл для дальнейшего соединения.

  Существуют следующие разновидности электросварки:

  • Дуговая. В ее основе лежит применение тепла электрической дуги, а все работы осуществляются сварочным оборудованием и электродами в среде инертных газов.
  • Контактная. Требует нагревания сильным электрическим током и может быть точечная или роликовая. В первом случае элементы соединяют в отдельных точках, тогда как во втором формируют сплошной шов по всей поверхности стыка.

  Этот вид обработки металлов позволяет соединять элементы трубопроводов, строительных конструкций, изготавливать кузова для автомобилей. Немаловажно, что сварка может без проблем комбинироваться с другими способами металлообработки.

  Токарная обработка металлов

  В данном случае с металлической заготовки срезается тонкий слой металла до придания ей необходимой формы и шероховатости. Работа проводится на токарном оборудовании с использованием набора режущих инструментов.

  Токарная обработка близка к расклиниванию приповерхностного слоя металла острой кромкой рабочего инструмента. Благодаря механическому усилию кромка врезается в заготовку, снимает тонкий слой материала, то есть припуск, который превращается в стружку.

  Высокое качество при этом виде обработки металлов достигается благодаря непрерывности и высокой скорости резки. Нужно учитывать, что скорость подбирается для каждого случая индивидуально.

  Токарное оборудование позволяет изготавливать детали типа тел вращения, а именно:

  • втулки;
  • шкивы;
  • валы;
  • кольца;
  • зубчатые колеса;
  • гайки;
  • муфты;
  • прочее.

  Обработка металлов литьем

  Много веков назад люди научились создавать различные предметы, нагревая металл до жидкого состояния и разливая в литейные формы. Далее материал остывал и затвердевал – в результате получалась отливка, дублирующая заливочную форму.

  

  Постепенно данный вид обработки металлов менялся. Сегодня существует несколько способов литья, в том числе с дополнительным применением давления. Благодаря самым современным подходам изготавливают даже маленькие отливки с предельной точностью сохранения всех параметров.

  Термическая обработка металлов

  

  Различают три вида термической обработки металла:

  Термообработка металла

  Речь идет о нескольких способах воздействия, связанных с температурным режимом и позволяющих корректировать физические и механические свойства материала:

  Закалка металла

  Заготовку нагревают до достижения пластичного состояния, некоторое время выдерживают, чтобы стабилизировались молекулярные структуры, и быстро охлаждают. Для этого изделие погружают в воду либо масло.

  Получившийся материал значительно превосходит обычный по твердости и хрупкости. Он применяется для изготовления конструкций, подвергающихся минимальным динамическим и сильным статическим нагрузкам.

  Отжиг металла

  В данном случае также происходит нагрев до пластичности. Разница в том, что процесс остужения проходит прямо в печи, поэтому достигается обратный закалке эффект. Металл теряет свою твердость, снимается внутреннее напряжение, он становится более пластичным, что позволяет использовать его для ковки, раскатки, штамповки.

  Старение металла

  Такой вид обработки используется преимущественно с декоративными целями и предполагает фазовые превращения материала. Иными словами, он в ускоренном темпе претерпевает все стадии естественного старения.

  Отпуск металла

  Является следующим этапом после закаливания, который призван снизить хрупкость материала, появившуюся на предыдущей стадии обработки. Деталь нагревается до высокой температуры, но не достигающей показателей, используемых во время закалки, далее ее постепенно охлаждают.

  Данная операция выполняется при изготовлении инструментов.

  Нормализация металла

  Подобная обработка позволяет сформировать структуру с мелким зерном, благодаря чему возрастает ковкость, но сохраняется необходимая твердость. Нормализация нередко предшествует закаливанию и резке. Сам процесс близок к отжигу с той лишь разницей, что заготовка остывает на воздухе, а не в печи.

  Большинство видов термической обработки металлов предполагает нагревание и последующее охлаждение. Разница состоит только в нюансах.

  • Химико-термическая обработка позволяет обогатить поверхность металла дополнительными компонентами, например, углеродом. Способ связан с использованием максимальных температур нагрева и значительных периодов выдержки – таким образом сплав получается однородным.
  • Термомеханическая обработка обеспечивает металлу лучшие механические характеристики, чем те, что достижимы при классической термообработке.

  Электрическая обработка металлов

  В данном случае используется воздействие электрическим током.

  

  Какие виды обработки металлов относятся к данной группе? Это:

  • Электроискровый. Предполагает воздействие искусственным разрядом, что приводит к точечному повышению температуры заготовки до +8 000…+10 000 °C.
  • Электрохимический. Необходим для формирования блестящей поверхности изделия.

  Указанные способы могут применяться при работе даже с наиболее твердыми разновидностями сплавов.

  Химическая обработка металлов

  К помощи химии прибегают, если нужно подготовить металлические поверхности к другим операциям или добиться более высоких эстетических показателей.

  

  При этом виде обработки на металл воздействуют специальными веществами, повышающими его стойкость к появлению ржавчины, улучшающими внешний вид. Также химические составы позволяют очистить поверхность перед окрашиванием или сваркой.

  На данный момент очень распространен гальванический метод электрохимической обработки, который необходим для формирования надежных защитных покрытий на поверхности изделий.

  Это не все используемые в промышленности виды обработки металлов. Помимо перечисленных выше подходов, применяют резание и ультразвуковую обработку.

  Определенный метод выбирают, исходя из целого ряда факторов, в том числе опираются на характеристики, которые планируется придать заготовке, а также ее размеры и конечное изделие.

  Читайте также:

  • Слипкнот это рок или металл
  • Выдавливание на металле как называется
  • Щелочноземельные металлы находятся в природе в виде
  • Скачок потенциала на границе металл раствор
  • При сварке и резке металлов используют

  Топ 25 самых прочных и легких металлов на земле

  

  Рейтинги

  Автор Иван Аносов На чтение 17 мин Просмотров 8к. Обновлено 19.11.2021

  Самый прочный металлический сплав в мире

  Платина + золото — самый твердый в мире сплав металлов

  И сразу к сути научного достижения — ученые из Сандийской национальной лаборатории США разработали новый металлический сплав и назвали его самым прочным сплавом, когда-либо созданным учеными в лабораториях по всему миру. Недавно разработанный материал, изготовленный из комбинации платины и золота, по оценкам, в 100 раз прочнее высокопрочной стали, что делает его первым металлическим сплавом в том же классе, что и алмазные поверхности.

  Как производят металлы?

  Металлы добываются из руд. Для определения их вкладов используются различные сложные методы и системы расчетов. Производство металлов осуществляется в несколько этапов:

  1. Разработка рудного месторождения. Он может быть открытым или закрытым. Иногда методы добычи комбинируются. Метод открытого разреза менее опасен.
  2. Очистка руды. Этот процесс осуществляется для извлечения полезных компонентов (рудного концентрата), которые будут использоваться в дальнейшем производстве.
  3. Добыча металла. Осуществляется с использованием электролитических или химических методов восстановления.
  4. Выплавка металлов. Это достигается в технологических печах, где сырье нагревается до повышенной температуры. Кроме того, используется восстановитель.

  Разработка рудного месторождения (Фото: Instagram / polyus_official)

  Характеристика металлов

  Металлы — это группа из более чем 90 простых веществ из периодической таблицы Менделеева. Они редко встречаются в природе в чистом виде, поэтому чаще всего их добывают из руд. Это название, данное типу минерала, который представляет собой комбинацию нескольких химических компонентов, таких как минералы и те же металлы. Металлы характеризуются несколькими свойствами, которые используются для их классификации по группам:

  • Твердость — сопротивление проникновению в материал другого, более твердого тела;
  • твердость — сопротивление разрушению при воздействии внешней нагрузки;
  • упругость — изменение формы материала под действием внешних сил и его восстановление после прекращения действия этих сил;
  • пластичность — изменение формы материала под влиянием внешнего воздействия и ее восстановление после устранения этого воздействия
  • Стойкость к истиранию — сохранение внешнего вида и физических свойств материала после сильного трения
  • Вязкость — способность материала растягиваться под воздействием внешних сил;
  • Усталость — способность материала выдерживать повторяющиеся нагрузки;
  • Термостойкость — устойчивость к окислительным процессам при нагревании до высоких температур.

  Недавно ученые создали улучшенный алюминиевый сплав 6063, который уничтожает бактерии. Считается, что его можно использовать для изготовления дверных ручек в больницах и других общественных местах.

  Таблица предела прочности металлов

  Металл	Назначение	Прочность, МПа
  Вести	Pb	18
  Олово	Sn	20
  Кадмий	Cd	62
  Алюминий	Аль	80
  Бериллий	Будьте	140
  Магний	Mg	170
  Медь	Cu	220
  Кобальт	Co	240
  Железо	Fe	250
  Ниобий	Nb	340
  Никель	Ni	400
  Титан	Ti	600
  Молибден	Mo	700
  Цирконий	Zr	950
  Вольфрам	W	1200

  Рейтинг самых крепких элементов в мире

  Существует большое количество известных металлов и сплавов. Среди самых сильных — 10 элементов.

  Тантал

  Металл под названием тантал, который был открыт в 1802 году, занимает третье место в нашем списке. Он был открыт шведским химиком А. Г. Экебергом. Долгое время считалось, что тантал идентичен ниобию. Однако немецкому химику Генриху Розе удалось доказать, что это два разных элемента. Ученый Вернер Болтон из Германии смог выделить чистый тантал в 1922 году. Это очень редкий металл. Крупнейшие месторождения танталовой руды были обнаружены в Западной Австралии.

  

  Благодаря своим уникальным свойствам тантал является очень востребованным металлом. Он находит разнообразное применение:

  • В медицине тантал используется в производстве проволоки и других компонентов, которые могут связывать ткани и даже выступать в качестве заменителя кости;
  • Сплавы, содержащие тантал, устойчивы к агрессивным средам и поэтому используются в аэрокосмической и электронной промышленности;
  • Тантал также используется для получения энергии в ядерных реакторах;
  • Он также широко используется в химической промышленности.

  Титан

  Последнее место в десятке самых твердых металлов занимает титан. Первая чистая форма этого элемента была получена химиком Й. Й. Берцелиусом из Швеции в 1825 году. Титан — это легкий, серебристо-белый титановый металл, очень твердый и устойчивый к коррозии и механическим нагрузкам. Титановые сплавы используются во многих отраслях машиностроения, медицины и химической промышленности.

  

  Иридий

  Иридий находится в верхней части списка самых твердых металлов. Он был открыт в начале XIX века английским химиком Смитсоном Теннантом. Иридий обладает следующими физическими свойствами:

  • Имеет серебристо-белый цвет;
  • Температура его плавления составляет 2466 oC;
  • Температура его кипения составляет 4 428 °C;
  • Его удельное сопротивление составляет 5,3-10-8 Ом-м.

  Поскольку иридий — самый твердый металл на планете, с ним трудно работать. Тем не менее, он по-прежнему используется в различных промышленных приложениях. Например, из него делают маленькие шарики, которые используются в ручках. Иридий также используется в производстве компонентов для космических ракет и некоторых деталей для автомобилей.

  

  В природе встречается очень мало иридия. Находки этого металла являются своего рода доказательством того, что метеориты упали там, где он был найден. Эти космические тела содержат значительное количество этого металла. Ученые считают, что наша планета также богата иридием, но его месторождения находятся ближе к ядру Земли.

  Вольфрам

  

  Самый твердый металл, встречающийся в природе. Этот редкий химический элемент также является самым тугоплавким из металлов (3422 °C).

  Впервые он был обнаружен в виде кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых, Хуана Хосе и Фаусто д’Эльхухара, к открытию кислоты из минерала тунграмита, из которого затем с помощью древесного угля был выделен вольфрам.

  Помимо широкого использования в лампах накаливания, способность вольфрама работать в экстремальных тепловых условиях делает его одним из самых привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны металл сыграл важную роль в налаживании экономических и политических отношений между европейскими странами.

  Вольфрам также используется для получения твердых сплавов и в аэрокосмической промышленности для производства ракетных сопел.

  Бериллий

  

  Теперь эту металлическую красоту лучше не защищать. Потому что бериллий очень токсичен, а также канцерогенен и вызывает аллергию. Если вы вдыхаете воздух, содержащий бериллиевую пыль или пары бериллия, у вас может развиться бериллиоз — заболевание, поражающее легкие.

  Однако бериллий не только вреден, но и полезен. Например, добавьте в сталь всего 0,5% бериллия, и вы получите пружины, которые будут упругими, даже если довести их до красного каления. Они могут выдерживать миллиарды циклов нагрузки.

  Бериллий используется в аэрокосмической промышленности для создания теплозащитных экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. Даже вакуумная трубка Большого адронного коллайдера сделана из бериллия.

  Уран

  

  Это радиоактивное вещество естественного происхождения очень широко распространено в земной коре, но концентрируется в определенных твердых горных породах.

  Один из самых твердых металлов в мире, он имеет два важных коммерческих применения — ядерное оружие и ядерные реакторы. Поэтому конечными продуктами урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.

  Рений

  

  Рений — очень редкий и дорогой металл, который, хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно добавляется в молибденит.

  Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдерживать температуру 2000°C без потери прочности. Что будет с Железным человеком внутри костюма после такого «огненного шоу» — умалчивается.

  Металл используется в нефтехимической и химической промышленности. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также в авиационных и ракетных двигателях.

  Осмий

  

  Серебристый, голубоватый металл светлого цвета. Он относится к платиновой группе и считается одним из самых плотных элементов. Он характеризуется твердостью. Os — хрупкий металл, но он устойчив к механическим воздействиям и кислотоустойчив.

  Ученые зафиксировали присутствие осмия в металлических метеоритах. Образуя идеальный состав с другими элементами, он широко применяется в медицине, электронике, химии и нефтехимии, ракетостроении, широко используется в производстве ручек.

  Хром

  

  Хром — это металл сине-белого цвета. Он обладает высокой прочностью и твердостью, а также сильными магнитными свойствами. Он не становится хрупким и устойчив к воздействию кислот и щелочей.

  Он используется в производстве различных сплавов, которые применяются в медицинском оборудовании. Cr также используется в синтезе искусственных рубинов, а соли четырехвалентного хрома применяются для консервации древесины и дубления кожи.

  Рутений

  

  Название второго по силе металла на древнем языке рутений означает Россия. Этот металл имеет серебристый цвет, относится к группе платины и содержится в мышечных тканях всех живых существ на земле.

  Это высокопрочный, твердый, тугоплавкий металл, устойчивый к воздействию химических веществ и способный образовывать сложные соединения. Рутений используется в аэрокосмической, медицинской и электронной промышленности, а также в качестве добавки для придания золоту черного цвета.

  Графен

  Молекулярная решетка графена. Первый пункт в нашем списке — материал, который широко используется в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Когда безопасность стоит на первом месте, а запуск ракет в космос кажется очень опасным, использование графена просто необходимо. Он в 200 раз прочнее стали. Графен состоит из одного слоя атомов углерода, расположенных в виде треугольной решетки.

  Железо и сталь

  

  Как чистое вещество, железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Однако из-за минимальных затрат на его добычу он часто используется в сочетании с другими элементами для производства стали.

  Сталь — это очень твердый сплав, изготовленный из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, вы все равно используете сталь каждый раз, когда режете еду ножом (если, конечно, он не керамический).

  Искусственный металл

  В 2015 году калифорнийские ученые создали микролаты. В настоящее время это самый легкий металл на Земле, состоящий на 99,99% из воздуха. Однако благодаря особой конструкции элемент обладает высокой прочностью. Он представляет собой переплетение трубок, каждая из которых имеет размер 0,001 человеческого волоса. Удивительные свойства микроволокна только начинают в полной мере использоваться в промышленности.

  

  Углеродное волокно

  

  Черный композит из углеродного волокна. Характеристики углеродного волокна, которые делают его отличным выбором для военных машин, ракет и деталей спортивных автомобилей, — это высокая жесткость и очень низкий вес. Углеродное волокно также может выдерживать очень высокие температуры и обладает высокой устойчивостью к воздействию различных абразивных химических веществ. По сути, углеродное волокно — это сверхплотные, выровненные атомы углерода, диаметр которых составляет от 5 до 10 микрометров.

  Рейтинг самых легких металлов на земле

  В этой главе мы сосредоточимся на самых легких в мире металлах: какими свойствами они обладают, для чего их используют и чем они интересны.

  Литий

  Литий входит в первую группу периодической таблицы элементов. Он имеет наименьшую атомную массу среди всех металлов — всего 3, после водорода и гелия. Простое вещество, литий, при нормальных условиях имеет серебристо-белый цвет.

  Это самый легкий щелочной металл, его плотность составляет 0,534 г/см³. Благодаря этому он плавает не только в воде, но и в парафине. Для его хранения обычно используют парафин, бензин, минеральные масла или нефтяной эфир. Литий очень мягкий и податливый и легко режется ножом. Чтобы расплавить этот металл, его необходимо нагреть до 180,54 °C. Он будет кипеть только при температуре 1340 °C.

  В природе существует только два стабильных изотопа этого металла: литий-6 и литий-7. Кроме них существует 7 искусственных изотопов и 2 ядерных изомера. Литий является промежуточным продуктом в реакции превращения водорода в гелий, тем самым участвуя в образовании звездной энергии.

  

  Какой металл является самым легким на земле

  Литий известен как самый легкий металл и широко используется в сплавах.

  Литий используется в:

  • в производстве химических анодов для источников энергии;
  • в оптических работах и экспериментах;
  • Высокопроизводительные лазеры.

  Например, гидроксид лития используется для получения электролита в щелочных батареях. Силикат и алюминат лития также используются в производстве керамики — в качестве основы. Эта керамика затвердевает уже при комнатной температуре.

  Это свойство лития используется

  • в металлургии;
  • в военном деле (в разработке передовых технологий);
  • в производстве термоядерной энергии.

  Литий также широко используется в промышленности, так как некоторые соединения этого металла помогают отбеливать ткани.

  Интересно, что использование лития распространилось на медицину и фармацевтику. В психиатрии соединения лития используются для стабилизации эмоционального состояния пациентов.

  Магний (Mg)

  Магний — ковкий металл с атомной массой 24,307 °u и плотностью 1,7 г/см^3, который занимает 12 место в таблице Менделеева. Впервые он был получен в чистом виде в 1808 году. Он податлив и легко поддается прессованию и резке.

  Он обладает высокой температурой плавления (650 °C) и коррозионной стойкостью. При создании сплавов на основе магния значительно улучшаются механические свойства металла, что существенно расширяет спектр применения данного вида материала.

  Один из самых распространенных элементов на Земле, он встречается как в земной коре, так и в морской воде, обычно в составе солей и минералов. Природные месторождения самородного магния встречаются крайне редко, лишь несколько месторождений найдено в России, Восточной Сибири и Таджикистане. Считается, что в 2020 г. США станут крупнейшим производителем магния в мире.

  Его основное применение — производство различных сплавов, как легких, так и сверхлегких, которые могут использоваться в самолетах и автомобилях. Благодаря своим огнеопасным свойствам он также используется в пиротехнике и в производстве зажигательных и осветительных снарядов для оборонной промышленности.

  Раньше фотосъемка была бы невозможна без магниевого порошка с окислителями — хотя магниевые вспышки используются гораздо реже, чем раньше, они по-прежнему пользуются большим спросом. Магний также важен для правильного функционирования организма и обменных процессов, поэтому препараты на основе магния используются в медицине, в кардиологии, неврологии и при гастроэнтерологических заболеваниях.

  Калий

  Калий является вторым по распространенности элементом в периодической таблице Менделеева и занимает 19-е место по молекулярному весу. Как и литий, он не встречается в кусковой форме из-за своей повышенной активности, поэтому калий добывают из минералов.

  

  Он очень мягкий, серебристого цвета и при горении дает фиолетовое пламя. Калий взаимодействует с кислородом, кислотами и водой. Взрывы — не редкость, поэтому работа с этим опасным металлом требует особой осторожности и использования средств защиты. Если частицы калия попадут на кожу, они вызовут тяжелые химические ожоги. Его следует хранить в герметичных контейнерах с добавлением веществ, препятствующих проникновению кислорода. Это может быть силикон или минеральное масло.

  

  Используется калий, полученный из горных пород в чистом виде:

  • Для производства электродов;
  • В лампах, фотоэлектрических элементах.

  

  В виде сплавов используется калий:

  • В синтезе пероксида;
  • В работе по определению возраста горных пород;
  • В качестве индикатора в биологии и медицине;
  • В качестве теплоносителя в реакторах.

  

  Калий наиболее востребован в медицине для производства различных видов сплавов. На основе этого металла синтезируется значительная часть лекарств. Кроме того, он является основой витаминных комплексов, целью которых является поддержка сердечно-сосудистой системы и кислотно-щелочного баланса в организме.

  Натрий

  Натрий — это неорганическое соединение, которое также является щелочью и не встречается в природе в чистом виде. Он встречается в таких минералах, как бура, тенардит, галит и других. Натрий получают в лаборатории путем плавления поваренной соли. В этом промышленном процессе также синтезируется хлор.

  

  Подобно литию и калию, этот металл бурно реагирует с кислородом, кислотами, углекислым газом и спиртами. Он может самопроизвольно воспламеняться при смешивании с фтором или хлором. При добавлении воды происходит небольшой взрыв и образуется каустическая сода.

  

  Внешне он очень похож на калий. Его цвет серебристый, хотя на открытом воздухе он быстро темнеет. Полезными характеристиками для промышленности являются его отличная проводимость электричества и тепла.

  

  Натрий имеет наибольшую разницу температур между точками кипения и плавления. Таким образом, первый процесс происходит при температуре +883 °C, а второй — при +98 °C. Именно по этой причине натрий используется в ядерных реакторах, поскольку он может выдерживать критические температуры.

  

  В человеческом организме Na необходим для нормального обмена веществ. Недостаток этого полезного элемента приводит к невралгии и проблемам с желудочно-кишечным трактом. Однако слишком большое его количество может привести к повышению кровяного давления и отекам.

  Алюминий

  Самым твердым металлом среди легких и цветных металлов является алюминий. Этот элемент отождествляется с золотой серединой, когда нужен материал не только невесомый, но и устойчивый к любым воздействиям.

  

  Детская погремушка стала первым изделием, изготовленным из алюминия.

  

  Это один из немногих химических элементов, который непосредственно участвует в производстве всего, что составляет основу современного домашнего хозяйства. Самый популярный в мире металл завоевал титул самого полезного в 20 веке. Однако в 21 веке мало что изменилось. Алюминиевые сплавы (более твердые, чем чистый металл) используются в строительстве, производстве столовых приборов, инструментов, мебели и многого другого.

  Самые легкие цветные металлы

  Наиболее распространенный способ классификации цветных металлов по их физико-химическим свойствам — на семь групп, среди которых выделяют так называемые тяжелые и легкие цветные металлы. Это традиционное определение основано на плотности материала.

  В основной список входят алюминий, магний, титан, литий, олово и бериллий. К этой же группе относятся кадмий, таллий, галлий, висмут, индий и другие элементы.

  Производство легких сплавов является чрезвычайно энергоемким, поэтому предприятия, специализирующиеся в этой области металлургии, располагаются вблизи источников дешевой энергии.

  Механические свойства металлов и сплавов

  Механические свойства металлических материалов следующие:

  1. Сила. Она заключается в способности материала сопротивляться растрескиванию под действием внешних сил. Тип силы зависит от того, как действуют внешние силы. Она подразделяется на: сжатие, растяжение, кручение, изгиб, ползучесть, усталость.
  2. Пластичность. Это способность металлов и их сплавов изменять форму под нагрузкой без разрушения и сохранять эту форму после приложения нагрузки. Пластичность металлического материала определяется его удлинением. Чем больше удлинение, происходящее при уменьшении площади поперечного сечения, тем более пластичным является металл. Материалы с хорошей пластичностью хорошо подходят для работы под давлением: ковки, прессования. Пластичность характеризуется двумя величинами: относительной усадкой и удлинением.
  3. Твердость. Это качество металла заключается в его способности сопротивляться проникновению инородного тела большей твердости, не вызывая при этом необратимой деформации. Стойкость к истиранию и прочность — это основные характеристики металлов и сплавов, которые тесно связаны с твердостью. Материалы с такими свойствами используются при изготовлении инструментов, применяемых для металлообработки: фрез, напильников, сверл, метчиков. Часто твердость материала используется для определения его износостойкости. Например, более твердые сорта стали изнашиваются меньше, чем более мягкие.
  4. Устойчивость к ударам. Способность сплавов и металлов выдерживать ударные нагрузки. Одно из свойств материала, которое может быть использовано для восприятия ударных нагрузок во время работы машины, например, оси колеса или коленчатого вала.
  5. Усталость. Это состояние металла, который постоянно находится под напряжением. Усталость металлического материала развивается постепенно и может привести к разрушению изделия. Способность металлов сопротивляться повреждениям от усталости называется прочностью. Это свойство является функцией природы сплава или металла, состояния поверхности, характера обработки и условий эксплуатации.

  Как повысить прочность металла

  Существует несколько способов повышения прочности металлов и сплавов:

  • Создание сплавов и металлов, имеющих бездефектную структуру. Ведутся работы по получению волокнистых кристаллов (вискеров), в несколько десятков раз превышающих прочность обычных металлов.
  • Получение увеличения объема и поверхностного давления искусственным путем. Обработка металла под давлением (ковка, волочение, прокатка, прессование) дает объемную клепку, а накатка и дробеструйная обработка — поверхностную клепку.
  • Формирование металлических сплавов с использованием элементов из периодической таблицы.
  • Очистка металла от содержащихся в нем примесей. В результате механические свойства металла улучшаются, а распространение трещин значительно уменьшается.
  • Устранение шероховатости поверхности металла.

  Интересные факты

  • Титановые сплавы, удельный вес которых превышает удельный вес алюминия примерно на 70%, в 4 раза прочнее алюминия. Поэтому с точки зрения удельной прочности сплавы, содержащие титан, более жизнеспособны для использования в самолетостроении.
  • Многие алюминиевые сплавы превышают удельную прочность сталей, содержащих углерод. Алюминиевые сплавы очень пластичны, устойчивы к коррозии и прекрасно поддаются обработке давлением и резанием.
  • Пластмассы имеют более высокую удельную прочность, чем металлы. Однако из-за недостаточной жесткости, механической прочности, старения, повышенной хрупкости и низкой теплостойкости ламинаты, текстолит и сэндвич-пластики имеют ограниченное применение, особенно в крупногабаритных конструкциях.
  • Было установлено, что черные и цветные металлы и многие их сплавы уступают стеклопластикам по коррозионной стойкости и удельной прочности.

  

  Механические свойства металлов являются важным фактором, влияющим на их применение на практике. При проектировании любой конструкции, детали или машины и выборе материала необходимо учитывать все механические свойства, которыми он обладает.

  Лучшие металлы для обработки на фрезерных станках с ЧПУ

  

  В то время как обработка с ЧПУ позволяет обрабатывать металлы с хорошей точностью и повторяемостью, задачи обработки значительно различаются в зависимости от металла.

  Прочность, текстура, содержание железа, содержание зерна, плотность и т. д. сильно влияют на способность станка с ЧПУ обрабатывать металлическую заготовку.

  В зависимости от металла вам придется использовать специальные режущие инструменты, подходящий поток охлаждающей жидкости, определенные скорости и подачи.

  Кроме того, в зависимости от области применения обработанная деталь может потребовать последующей обработки.

  В этой статье рассматриваются лучшие металлы, которые можно фрезеровать на станках с ЧПУ, и оптимальные параметры обработки этих металлов.

  Лучшие металлы для фрезерной обработки с ЧПУ

  Ниже приведены некоторые из лучших и наиболее распространенных металлов, которые можно фрезеровать на станке с ЧПУ.

  

  Алюминий — это первый металл, с которым большинство машинистов начинают работать на фрезерных станках с ЧПУ. Для сравнения, алюминий широко доступен и довольно экономичен.

  Это наиболее широко используемый цветной металл, а также самый используемый металл после железа и стали.

  Благодаря простоте обработки он используется во многих отраслях промышленности и даже может обрабатываться на настольных фрезерных станках с ЧПУ, совместимых с алюминием, которые больше всего подходят для любителей.

  Чистый алюминий мягок и обладает высокой реакционной способностью при контакте с кислородом, образуя на своей поверхности слой оксида.

  Чтобы сделать алюминий пригодным для коммерческого применения, в чистый алюминий добавляют такие элементы, как кремний, медь, магний, железо и т. д.

  Как правило, конструкционные алюминиевые сплавы содержат 90-99% алюминия и обладают улучшенной обрабатываемостью.

  Алюминиевые сплавы, используемые для фрезерования с ЧПУ

  Есть несколько сплавов алюминия, которые предпочтительны для фрезерования с ЧПУ.

  Алюминий 6061 (аналоги АВ, АД)

  Относится к сплавам с уровнем прочности от среднего до высокого. Повышение прочности достигает за счет термического упрочнения. Алюминиевый сплав общего назначения, используемый в механической обработке благодаря его широкой доступности, низкой стоимости и коррозионной стойкости.

  Он используется для изготовления велосипедных рам, компонентов самолетов и многого другого. 6061 обычно легко режется и обрабатывается.

  Алюминий 7075

  Алюминиевый сплав 7075 относится к дюралям и является заменителем и ближайшим аналогом более известного у нас сплава В95. Сплав 7075-Т6 является самым прочным алюминиевым сплавом в мире и имеет предел прочности на разрыв почти в 2 раза выше чем литейные алюминиевые и магниевые сплавы. Алюминий 7075 — это алюминий более высокого качества, который может выдерживать большую нагрузку, чем алюминий 6061. Он в основном используется в автомобильной и космической промышленности.

  Магний AZ31

  Хотя это другой химический элемент, с точки зрения фрезеровки его можно отнести с алюминиевыми сплавами. Магний AZ31 до 35% легче, чем алюминиевые сплавы, сохраняя то же отношение прочности к весу (удельная прочность).

  У него есть один существенный недостаток, AZ31 легко воспламеняется при определенных условиях. Поэтому фрезеровать AZ31 лучше с помощью какого-нибудь химически нейтрального жидкого хладагента.

  Также AZ31 имеет плохую коррозионную стойкость. Тем не менее, вы можете легко анодировать его для защиты от коррозии.

  Для сравнения, магний AZ31 дорог и используется для изготовления корпусов ноутбуков, корпусов камер и корпусов электроинструментов.

  Конфигурация концевой фрезы для фрезерования алюминия

  

  Концевая твердосплавная фреза с двумя или тремя канавками является лучшим выбором для фрезерования алюминия.

  Поскольку алюминий является мягким металлом, стружка, образующаяся во время обработки, иногда может прилипать к фрезе, заставляя ее заполнять вырезанный карман, что постепенно снижает эффективность резания.

  Вы можете преодолеть липкость, используя насадки с покрытием из нитрида титана-алюминия (AlTiN или TiAlN), нитрида циркония (ZrN) или диборида титана (TiB2), которые обеспечивают повышенную смазывающую способность режущей насадки.

  СОЖ и смазка для фрезерования алюминия

  Любителям может сойти с рук фрезерование алюминия с помощью охлаждающей жидкости со сжатым воздухом, которая распыляет крошечные капли охлаждающего материала.

  Техника струйного охлаждения является лучшим вариантом для крупномасштабных операций с интенсивным трением, поскольку она эффективно удаляет застрявшую стружку из выемки.

  Если стружка не удаляется регулярно, она может засорить канавки концевой фрезы, вызывая всевозможные проблемы (нагрев, поломка фрезы, неравномерное резание и т. д.).

  Подачи и скорости для фрезерования алюминия

  Общее правило заключается в том, что на фрезерном станке с ЧПУ более мягкие материалы режут быстрее, чем более твердые.

  Поскольку алюминий является мягким металлом, его можно обрабатывать на станке с ЧПУ с более высокой скоростью.

  Помните, что при резке крупногабаритными инструментами вам нужно резать на более низких оборотах. Диапазон скорости вращения шпинделя 15 000–25 000 об/мин — хороший выбор для резки алюминия.

  Постобработка

  После того, как алюминий обработан на станке с ЧПУ, может потребоваться дополнительная постобработка, такая как анодирование, нанесение покрытия, термообработка, пескоструйная обработка и т. д., в зависимости от требований вашего проекта.

  Применение фрезерованного алюминия с ЧПУ

  Благодаря высокому соотношению прочности к весу (~ 2800 фунтов на квадратный дюйм), коррозионной стойкости и низкой стоимости алюминия он используется в аэрокосмической, потребительской, медицинской и автомобильной промышленности.

  Латунь

  

  Латунь популярна благодаря своей средней твердости, высокой прочности на растяжение и коррозионной стойкости к соленой воде. C360 и C260 — два популярных латунных сплава.

  Стоимость латуни немного выше, чем алюминия и стали, но она имеет высокие возвраты лома, которые компенсируют высокую первоначальную стоимость.

  Конфигурация концевой фрезы для фрезерной обработки латуни с ЧПУ

  

  Бронза обладает хорошей коррозионной стойкостью из-за большого содержания цинка, олова и железа.

  Некоторые сплавы бронзы, которые можно обрабатывать на станке с ЧПУ, включают оловянно-фосфорную бронзу (CDA 510), подшипниковую бронзу (C932), свинцово-фосфорную бронзу (CDA 544) и алюминиевую бронзу (CDA 614, 624, 630, 642, 954)..

  Конфигурация концевой фрезы для фрезерной обработки бронзы с ЧПУ

  

  Среди всех металлов, которые можно фрезеровать на станках с ЧПУ, титан популярен благодаря своему высокому соотношению прочности и веса.

  Он примерно на 45% легче стали, но обладает отличной прочностью, поэтому для фрезерования титана необходимо использовать специально разработанные инструменты.

  Уникальные свойства титана делают его очень дорогим. Кроме того, вам необходимо приобрести специальные инструменты, что увеличивает стоимость обработки.

  Популярными титановыми сплавами для работы на станках с ЧПУ являются титан класса 1-4, титан класса 5 (Ti 6-4, Ti-6AL-4V или Ti6Al4V) и титан класса 9.

  Титан класса 2 обладает высокой коррозионной стойкостью, а титан класса 5 является самым прочным среди всех доступных титановых сплавов.

  Конфигурация концевой фрезы для фрезерования титана с ЧПУ

  

  Нержавеющая сталь известна своей универсальностью и хорошим соотношением прочности и стоимости.

  Как правило, нержавеющая сталь стоит умеренно дорого, но изменение цены зависит от вашего выбора сплава.

  Сплавы из нержавеющей стали, используемые для фрезерования с ЧПУ

  Нержавеющая сталь 303

  Нержавеющая сталь 303 (SS303) обладает исключительными свойствами обработки среди всех других сплавов нержавеющей стали. Однако это происходит за счет снижения коррозионной стойкости.

  Кроме того, это не лучший выбор для таких применений, как сварка, термообработка или холодное формование. Он в основном используется для изготовления гаек, болтов, шестерен и валов.

  Нержавеющая сталь 304

  Нержавеющая сталь 304 (SS304) лишена большинства недостатков SS303.

  SS304 часто называют сталью морского класса из-за ее высокой коррозионной стойкости и легкой свариваемости.

  Она используется для изготовления морской арматуры, автомобильных деталей, деталей морских судов, хирургических инструментов и медицинских имплантатов.

  Другие

  Нержавеющая сталь 15-5, 17-4, 18-8, 316, 416, 420, 440C и 410 — это другие сплавы нержавеющей стали, используемые при фрезеровании с ЧПУ.

  Конфигурация концевой фрезы для фрезерной обработки нержавеющей стали с ЧПУ

  

  Медь C110 и Медь C101 являются наиболее используемыми сплавами меди.

  Стоимость меди обычно высока, но она имеет высокую возвратную стоимость лома, что компенсирует высокие первоначальные затраты.

  Конфигурация концевой фрезы для фрезерования меди

  

  Медь известна своей высокой электро- и теплопроводностью.

  Кроме того, сплав меди с такими материалами, как свинец, цинк и хром, улучшает ее обрабатываемость, не влияя на ее проводимость.

  Эти свойства находят применение при изготовлении теплообменных труб, соединителей, бытовой электротехники, радиаторов и т. д.

  Факторы, влияющие на фрезерование металлов на станке с ЧПУ

  Прежде чем выбрать металл для вашего применения, вы должны учитывать его обрабатываемость, коррозионную стойкость, твердость, удельную прочность, тип концевой фрезы и т. д.

  Эти факторы сильно влияют на возможности фрезерования металла на станке с ЧПУ.

  Обрабатываемость

  Обрабатываемость металла означает, насколько легко с ним работать. Как правило, твердые металлы, такие как титан, нелегко обрабатывать.

  Американский институт чугуна и стали (AISI) провел несколько испытаний на нескольких металлах. AISI установила сталь 160 Brinell B1112 в качестве 100% эталона для сравнения с другими металлами.

  Металлы с ценностью более 100% легко обрабатываются, а с ценностью менее 100% относительно тяжелее.

  Ниже приведена таблица, показывающая обрабатываемость некоторых металлов по тестам AISI:

  

  Способность станка с ЧПУ создавать сложные формы и конструкции увеличивается с увеличением количества доступных на нем осей.

  В большинстве случаев, когда у вас есть 5-осевой станок, вам не нужно менять ориентацию заготовки, повторно регулируя прижим. Это экономит время и повышает производительность обработки.

  Привод или механизм передачи

  

  Приводные или передаточные механизмы, такие как ременный привод, цепной привод, ходовой винт или шарико-винтовая передача, обычно используются на фрезерных станках с ЧПУ для перемещения шпинделя вдоль каждой оси.

  При фрезеровании металлов лучше всего использовать ходовой винт или шарико-винтовую передачу, поскольку они не имеют тенденции к растяжению, как ременная передача, и обеспечивают жесткое движение шпинделя.

  Шпиндель

  

  Шпиндель с регулируемой скоростью – лучший вариант для фрезерования металлов. Он помогает регулировать скорость вращения шпинделя в зависимости от металла, глубины резания, концевой фрезы и многих других факторов.

  Шпиндель мощностью не менее 3,3 кВт и диапазоном скоростей от 2 000 до 30 000 об/мин — хороший выбор для обработки металлов.

  Выводы

  Выбор подходящего металла для фрезерования на станке с ЧПУ зависит от возможностей станка и области его применения.

  Физические и химические свойства различных металлов определяют легкость их обработки.

  Латунь можно использовать из-за ее эстетичного вида, высокой коррозионной стойкости и низкой обрабатываемости. Кроме того, из него можно делать вывески, логотипы и сантехнику.

  Алюминий универсален благодаря умеренному соотношению прочности к весу и низкой стоимости. Вы можете использовать его при прототипировании и изготовлении деталей машин.

  Титан — самый прочный и самый дорогой среди них, и вы можете использовать его для изготовления прототипов самолетов и других связанных с авиацией машин, где прочность является приоритетом.

  Нержавеющая сталь обладает более высокой коррозионной стойкостью и может использоваться для изготовления деталей, которые вы собираетесь использовать в различных условиях окружающей среды.

  Работа с металлами также сопряжена с рисками для безопасности, такими как перегрев и поломка долота, утечка охлаждающей жидкости и т. д.

  Если у вас нет опыта работы с металлами на станке с ЧПУ, лучше поучиться у опытного станочника.

  Часто задаваемые вопросы

  Какой металл наиболее рентабельный для фрезерной обработки с ЧПУ?

  Алюминий является наиболее экономичным и доступным металлом для фрезерной обработки с ЧПУ. Алюминий имеет хорошую обрабатываемость, хорошую прочность и относительно дешевле, чем другие металлы.

  Какие металлы можно обрабатывать на станках с ЧПУ?

  На станке с ЧПУ можно обрабатывать такие металлы как титан, сталь, магний, латунь, медь, нержавеющую сталь, алюминий, бронзу, золото, серебро и их сплавы.

  Что такое отношение прочности к весу или удельная прочность материала?

  Отношение прочности к весу или удельная прочность материала — это величина прочности, которую он обеспечивает на единицу веса. Чем выше значение этого отношения для материала, тем выше его прочность при меньшем весе. Например, углеродное волокно — материал с высокой удельной прочностью. Это означает, что он обеспечивает высокую прочность при легком весе.

  Обработка других материалов

  Возможно вам так же будет инсерскна статья о фрезерной обработке различных пород дерева или об обработки пластмасс разных видов. А статья об обработке разных материалов на лазерных ЧПУ будет интересна для новичков в ЧПУ обработке

  Источник https://mdmetalla.ru/metall/metall-legkij-v-obrabotke.html

  Источник https://1pomebeli.ru/rejtingi/rejting-samyh-krepkih-metallov-v-mire.html

  Источник https://cnc-maniac.ru/luchshie-metally-dlja-obrabotki-na-frezernyh-stankah-s-chpu/

  Читать статью  Быстровозводимые конструкции ЛСТК