Металлообработка — то технологические операции, изменяющих форму, размеры и свойства заготовок из металлов и сплавов. Одни типы обработки металлов основаны на применении станков и режущих инструментов, другие требуют нагрева материала, а некоторые выполняются за счёт воздействия давления.
Особенности мехобработки металлов
При обработке меняются размеры, форма и структура поверхности, при этом внутреннее строение материала в основном сохраняется. В слоях, испытывающих нагрузку, возможны изменения физических и химических свойств, вызванные пластической деформацией.
После обработки сплавы и металлы получают новые характеристики — от размеров и формы до свойств. Для коррекции поверхности применяют фрезы, резцы, шлифовальные круги, сверла. Механообработка востребована в промышленности, строительстве и быту. В результате создаётся поверхность с заданными параметрами, а излишний слой, называемый припуском, удаляется в виде стружки, формируя изделие в окончательном виде.
Способы механической обработки металлов
Механическая обработка делится на методы со снятием материала и без его удаления. В первом случае используется режущий инструмент — свёрла, метчики, развертки, резцы, — с чьей помощью слой металла постепенно удаляется. Основные операции включают точение, строгание, долбление, сверление, фрезерование, шлифование, зенкерование. Их применяют по отдельности или последовательно, например сначала формируют заготовку нужных размеров, а затем шлифуют поверхность до ровного блеска.
Второй подход основан на изменении формы заготовки без потери массы. Металл деформируется под действием давления или ударов. К этому типу относятся ковка, штамповка, волочение, прокат, прессование, а также обработки потоками воздуха, воды или абразивов.
Выбор видов механической обработки металлов зависит от свойств металла, объёма материала, который необходимо снять или перераспределить, требуемой формы и размеров, уровня гладкости поверхности и точности готовой детали. Каждый способ имеет собственные преимущества и применяется в зависимости от задачи.
Способ обработки давлением
Металлообработка давлением применяется, когда необходимо изменить форму детали, сохранив её целостность. Для этого используют прессы и штампы, создающие высокое давление в рабочей зоне. Метод известен как объёмная пластическая деформация — воздействие внешних факторов на заготовку с закреплением полученной формы. Такой результат возможен благодаря пластичности металлов, которую часто повышают предварительным нагревом до определённой температуры, зависящей от их физических и химических свойств. При достаточном давлении атомы изменяют положение в кристаллической решётке, формируя новое устойчивое состояние. В итоге материал получает заданную форму и размеры, а также может изменяться его структура и свойства.
Обработка с помощью резки
Резка применяется для разделения металлических листов, полых или цельных заготовок, включая жгуты. Варианты обработки различаются по технологии, от простой прямой резки до сложных фигурных контуров. Для прямого раскроя иногда используют ручные ножницы по листовому металлу, а фигурная обработка требует станков с точным управлением.
Способы резки:
Кислородная резка подходит для металлов с низким содержанием легирующих добавок, но после неё нужно удалить оксидную плёнку.
Гильотина разрезает материал за счёт быстрого и мощного опускания лезвия на рабочую поверхность.
Плазменная технология обеспечивает точный рез и чистые кромки благодаря испарению излишков металла.
Циркулярная пила и болгарка применяются в быту, но уступают по точности промышленным методам.
Лазерная резка создаёт локальную высокую температуру, позволяя выполнять сложные контуры с высокой точностью.
Ленточнопильный станок сочетает аккуратный рез и широкие возможности для обработки.
Резка также выполняется на токарных или фрезерных станках, где слой снимается режущими инструментами.
Термическая металлообработка
Обработка стали высокими температурами позволяет изменить её внутреннюю структуру и улучшить важные эксплуатационные свойства. Каждый сплав имеет собственный предел нагрева, при котором его кристаллическая решётка перестраивается. После охлаждения материал часто становится прочнее.
Отжиг делают для повышения пластичности и ковкости, чаще всего после литья, чтобы снять внутренние напряжения. Заготовку нагревают и дают ей медленно остыть прямо в печи.
Закалка направлена на увеличение твёрдости, но при этом может возрастать хрупкость. В этом случае сталь после нагрева некоторое время удерживают при высокой температуре, а затем быстро охлаждают в воде или масле.
Отпуск проводят после закалки, чтобы уменьшить хрупкость: сталь нагревают повторно, но уже до меньших температур, и охлаждают медленно.
Старение используют для придания декоративного эффекта состаренной поверхности.
Нормализация изменяет структуру зерна с крупной на мелкую, что повышает ковкость.
Токарная обработка
На токарных станках с высокой точностью обрабатывают цилиндрические, конические, фасонные и торцевые поверхности, формируют канавки, отверстия и множество других элементов. Первые такие станки появились несколько столетий назад и стали важным двигателем промышленной революции, ускорив производство и обработку металлов. Сегодня большая часть металлических деталей изготавливается именно на токарном оборудовании, а современные автоматизированные комплексы способны выполнять сложные операции почти без участия человека.
Универсальные станки способны выполнять широкий спектр токарных операций, что делает их подходящими для работы с самыми разными деталями. Специальные модели предназначены для обработки одной конкретной детали фиксированного размера и обычно не перенастраиваются под другие задачи. В крупных и массовых производствах применяют специализированные станки, оснащённые особым инструментом и приспособлениями, оптимизированными для обработки определённых заготовок.
Токарный станок позволяет придавать деталям как идеально гладкую, так и более грубую поверхность. Для точной и аккуратной обработки важна высокая и стабильная скорость резания, которая подбирается в зависимости от типа металла.
Всё чаще используют токарные станки с ЧПУ, оснащённые управляющим модулем. Такая автоматизация обеспечивает высокое качество, точность и повторяемость операций при работе с металлическими заготовками.
При механической обработке удается создавать детали с разным уровнем шероховатости, типом покрытия, формой, размером и наличием отверстий. Инструменты и технологии позволяют изготавливать как небольшие элементы — гайки, винты, дверные ручки, — так и крупные компоненты машин: двигатели, узлы строительной техники и сложные механизмы. Процесс, кажущийся простым, включает множество тонких моментов, и малейшая ошибка способна изменить результат. Метод выбирают исходя из требуемых изменений в изделии — от геометрии до структуры и свойств материала. В «ООО Монолит металлоконструкции» применяют именно тот способ, который обеспечивает точное соответствие готовой детали поставленной задаче.
