Изготовление изделий из металла: технологии и этапы

Содержание:

• Какие бывают технологии изготовления изделий из металла?
• Литье и ковка
• Обработка давлением
• Механообработка
• Сварка
• Лазерная резка металла
• Термообработка
• Антикоррозионная защита

Металл – один из самых распространенных конструкционных материалов. Углеродистая и нержавеющая сталь, чугун, цветные металлы и их сплавы широко используются в производстве различных металлоизделий – от простейших метизов, до сложных деталей машин и механизмов. Крупные строительные металлоконструкции используют при сооружении инфраструктурных объектов, включая опоры линий электропередач, вышки связи, мосты и высотные здания.

Технологии изготовления металлических изделий и конструкций могут принципиально отличаться друг от друга в зависимости от вида металла или сплава, назначения деталей и условий их эксплуатации. При этом для каждого такого изделия существуют свои отраслевые стандарты и технические условия, регламентирующие технологический процесс производства изделий и нормы контроля их качества.

Какие бывают технологии изготовления изделий из металла?

В современной металлообрабатывающей промышленности существует множество способов обработки конструкционных металлов и сплавов. Одни из них используются без существенных изменений несколько столетий, а другие совершили настоящую научно-техническую революцию, позволив не только изготавливать сложные детали, но и существенно усовершенствовать их технико-эксплуатационные характеристики.

В особенности передовые методы металлообработки и производства металлоизделий и сложных деталей открыли новые возможности для космической и авиастроительной индустрии, а также в сфере высокоточных приборов и механизмов.

В общей сложности все известные технологии изготовления изделий из металла можно сгруппировать в шесть основных категорий:

• литье;
• ковка;
• обработка давлением;
• механическая обработка;
• сварка;
• лазерная резка.

Активное внедрение в металлообрабатывающую промышленность лазерных технологий позволило открыть одну из самых передовых категорий – резку металла высокоэнергетичным лучом лазера.

Литье и ковка

Это одни из самых старинных способов изготовления изделий из металла. Если литье повсеместно используется в производстве деталей машин, то ковку все чаще применяют в художественной металлообработке.

Обработка давлением

Штамповка, прессование, волочение и гибка – одни из самых распространенных технологий изготовления как готовых изделий и деталей, так и заготовок для них. Гибка листового металлопроката на современных станках с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяет изготавливать металлоизделия и детали машин даже самых сложных форм с высокой точностью геометрии.

Механообработка

Механическая металлообработка включает в себя все виды обработки металлов резанием:

• точение на токарных станках;
• фрезерование;
• сверление и зенкерование;
• шлифование;
• нарезка резьбы.

Использование современных станков с ЧПУ позволяет добиться высокого квалитета качества поверхности готовых изделий и при этом исключить фактор человеческой ошибки, повысив тем самым производительность работ и снизив себестоимость деталей.

Сварка

Сварка – одна из самых динамично развивающихся технологий. Сварка в среде защищенных газов, аргонодуговая, автоматическая и полуавтоматическая – для каждого вида металла и сплава существует наиболее подходящий вид сварочных работ, максимально соответствующий технико-эксплуатационным характеристикам готового изделия.

Лазерная резка металла

Лазерная резка позволила добиться высокой точности раскроя металлических листов и трубного металлопроката, которая достигает 0,1 мм, при этом качество готовых изделий существенно выше, чем после классической обработки металла резанием или газовым резаком.

• На кромках отсутствуют наплывы и заусеницы.
• Легирующие элементы не выгорают.
• Заготовка не коробится и не изменяет свою изначальную геометрию.

При этом весь процесс лазерной резки полностью автоматизирован, а траектория движения лазера точно соответствует заложенным в программу станка чертежам.

Термообработка

Технология изготовления металлических изделий включает в себя не только формирование деталей по заданным в чертежах размерам, контурам и формам, но и их обработку термическими и иными методами. Термообработка позволяет перестроить кристаллическую решетку сплава или изменить плотность поверхностного слоя детали с целью придания ей заданных физико-механических свойств (прочность, пластичность, текучесть, жаропрочность, обрабатываемость и т.п.).

В большинстве случаев в современной металлообрабатывающей промышленности при изготовлении стальных изделий используют четыре основных вида термообработки.

• Отжиг – снижение твердости и повышение обрабатываемости металла путем нагрева изделия до +800°С и его медленного охлаждения непосредственно в печи.
• Закалка – повышение прочности и твердости металлоизделия путем его нагрева до +800°С и резкого охлаждения в воде, в масле или в иных жидких средах.
• Отпуск – снятие внутренних напряжений после закалки путем выдерживания изделия при температуре +150...650°С на протяжении длительного времени.
• Нормализация – снятие напряжений и повышение твердости путем нагрева и медленного охлаждения детали на воздухе.

Существуют и иные менее распространенные виды термической обработки, такие как цементация и нитроцементация с насыщением поверхности изделия атомами азота и углерода для создания высокопрочного слоя.

Антикоррозионная защита

На завершающем этапе готовое изделие из углеродистой стали и иных металлов, подверженных коррозии, покрывают антикоррозионной защитой. Технология производства металлоизделия и деталей машин в зависимости от их вида, назначения и условий эксплуатации может включать в себя одну или несколько следующих методов антикоррозионной защиты:

• нанесение обычных лакокрасочных материалов;
• покрытие порошковой полимерной краской;
• цинкование.

Существуют и другие менее распространенные способы, однако наибольшее распространение получили три перечисленных выше метода антикоррозионной защиты благодаря оптимальному сочетанию сравнительно невысокой стоимости и приемлемых эксплуатационных характеристик.