Основные способы обработки металлов

Процесс изготовления металлохозяйственных товаров состоит из следующих этапов: получение черновых заготовок, механическая, термическая и химико-термическая обработка заготовок, сборка изделий, нанесение защитно-декоративных покрытий. Полнота и последовательность проведения технологических процессов могут меняться в зависимости от вида изделия и требований, предъявляемых к нему.

Основными способами получения черновых заготовок являются литье и обработка давлением.

Литье является наиболее распространенным и дешевым способом изготовления металлических изделий. Литьем изготавливают изделия из чугуна, стали, силумина, сплавов меди.

К основным способам обработки металлов давлением относят прокатку, ковку, штамповку, волочение, обработку на давильном станке и прессование.

В настоящее время широкое распространение получила пресс-порошковая металлургия, которая позволяет внедрять прогрессивные безотходные и малоотходные технологии за счет вовлечения металлической стружки и крошки в производство изделий.

Прокатка – это обработка металлов давлением путем обжатия вращающимися валками прокатного стана. Прокаткой изготовляют листы, прутки, квадратные, полосовые, круглые, угловые и другие профили, бесшовные и сварные трубы. Прокаткой получают изделия различной толщины, с гладкой или рельефной поверхностью при использовании валков с рисунчатой поверхностью. Листовой прокат применяют в дальнейшем для получения изделий другими способами (сшивкой, штамповкой и т. д.).

Ковка – обработка металлов давлением. Осуществляется ударами кувалды при ручной ковке и ковочными молотами и прессами при машинной ковке. Ковка способствует уплотнению металлической решетки и упрочнению изделий, поэтому ее применяют для получения ножевых, инструментальных товаров.

Штамповка металла производится в штампах в горячем и холодном виде. Горячей объемной штамповкой изготовляют болты, гайки, шестерни и др. Холодная листовая штамповка применяется для изготовления изделий простой и сложной формы с тонкими стенками. Штампованные изделия из листового металла изготовляют за одну или несколько последовательно выполняемых операций (штамповка вытяжкой). Листовая штамповка широко применяется для изготовления металлической посуды, инструментов, столовых приборов и других товаров.

Волочение – это процесс, при котором заготовка протаскивается через отверстие волоки, размеры которой меньше размеров сечения исходной заготовки. Волочением изготовляют прутки, проволоку, тонкостенные трубы, фасонные профили и др.

Прессование – это процесс обработки металлов давлением путем выдавливания его пуансоном через отверстие в матрице. При этом металл принимает форму, соответствующую конфигурации отверстия в матрице, – круглую, квадратную и др.

Сшивка – способ изготовления изделий из листовых заготовок с последующей обжимкой загнутых краев. Этим способом изготавливают ведра, баки для кипячения белья, баки, лейки для полива и др.

После получения черновых заготовок тем или иным способом заготовки подвергают механической (токарной, сверлению, фрезерованию, шлифованию, полированию), термической (отжигу, закалке) или химико-термической (цементации, азотированию, цианированию) обработке для получения точных конфигураций, размеров, отделки поверхности и с целью улучшения потребительских свойств изделий.

Для механического выравнивания поверхности и придания необходимого класса чистоты применяют галтовку (зачистку неровностей во вращающихся барабанах с помощью абразивных материалов), крацовку (выравнивание поверхностей вращающимися стальными щетками), пескоструйную или дробеструйную очистку (с помощью струи песка или чугунной дроби, выбрасываемых с большой скоростью), шлифование (абразивными материалами) и полирование (полировальными пастами).

Соединение деталей в изделие может быть разъемным и неразъемным. К неразъемным соединениям относят сварку, клепку, сшивку, пайку. Наиболее распространенными видами разъемных соединений являются винтовые и болтовые соединения, основой которых является соединение деталей с помощью резьбы. Такие соединения обеспечивают возможность многократной разборки и сборки готового изделия.

Для защиты металлических изделий от коррозии и придания им высоких потребительских свойств наносят защитно-декоративные покрытия.

Защитно-декоративные покрытия принято подразделять на две группы: металлические (цинковое, оловянное, медное, хромовое, никелевое, кадмиевое, титановое, серебряное и покрытие золотом) и неметаллические покрытия (силикатными эмалями, фосфатными соединениями, красками, лаками, полимерными соединениями, оксидными пленками). Покрытия наносятся на изделия горячим, гальваническим, металлизационным, диффузионным способом или плакированием.

Цинковое покрытие имеет серый цвет и характерный рисунок, напоминающий морозный узор на стекле. Применяется в качестве защитно-декоративных покрытий стальных изделий (оцинкованная посуда, оцинкованная листовая сталь). Оцинковке подвергаются днища кузовов автомобилей.

Никелевое покрытие имеет белый цвет с чуть заметным желтоватым оттенком и сильно выраженный металлический блеск. Покрытие обеспечивает высокую коррозионную стойкость, декоративную отделку поверхности, нетоксично, хорошо полируется, характерный металлический блеск сохраняется длительное время, поэтому используется при производстве столовых приборов, ножей и посуды, а также инструментов, металлической мебели, деталей автомобилей, мотоциклов, велосипедов.

Хромовое покрытие имеет белый цвет с чуть заметным голубоватым оттенком и сильно выраженный металлический блеск. Обеспечивает высокую коррозионную стойкость, твердость поверхностного слоя и сопротивление механическому износу. Хромируют инструменты, корпуса и детали часов, детали велосипедов, мотоциклов, машин (бамперы, решетки радиаторов) и др.

Оловянное покрытие – покрытие белого цвета с невысоким блеском. Наносят на изделия на основе сплавов меди с внутренней стороны (например, турки для варки кофе). Используют для металлической посуды, приборов для окон и дверей, арматуры светильников.

Воронение (химическое оксидирование) применяется для повышения антикоррозионных свойств стальных изделий. В результате окисления на поверхности стального изделия образуется защитная пленка магнитного оксида железа. Вороненая поверхность имеет сине-черный цвет. Воронение применяют для инструментов, приборов для окон и дверей, ножей и оружейных товаров.

Анодирование – электрохимическое оксидирование алюминиевых изделий. в результате которого на поверхности изделий образуется пленка оксида алюминия. Пленка может быть окрашена минеральными или органическими красителями в золотистый, красный, зеленый, синий или голубой цвета. Широко применяется в качестве защитно-декоративного покрытия столовой посуды, корпусов холодильников, деталей электрических светильников, металлогалантереи и др.

Силикатное эмалирование – это получение эмалевых покрытий на основе стеклообразующих материалов, состоящее из грунтовой и лицевой эмалей. Грунтовый слой (черного цвета) наносится непосредственно на очищенную металлическую поверхность и обеспечивает прочное сцепление покровного слоя с металлом. Лицевой слой выполняет защитно-декоративную функцию. Для получения требуемого цвета в лицевые эмали вводят красители и пигменты. Эмалирование используется при изготовлении посуды, корпусов холодильников, газовых плит, ванн.

Лакокрасочные покрытия используют для защиты от коррозии непищевой посуды, приборов для окон и дверей, инструментов, транспортных средств.

Покрытия пленочными полимерными материалами обладают не только коррозийной стойкостью, но и электроизоляционными и другими свойствами. Их используют для покрытия рукояток инструментов, посуды (антипригарные покрытия) и др.