Услуги плазменной резки и гибки металла в Челябинске

Услуги плазменной резки и гибки металла в Челябинске

Заказать звонок

Художественная обработка металла: чеканка

Металлические изделия могут быть не только прочными, функциональными и долговечными, но еще и красивыми. Художественная обработка металла производится разными способами, и один из древнейших – чеканка.

Этот метод нанесения изображений или рельефов на металл был известен еще в античном мире. Использовали чеканку в древней Руси, в Китае и Японии. Сегодня чеканка – не просто метод художественной обработки. Это вид декоративно-прикладного искусства, а изделия, украшенные таким способом, стоят больших денег.

С точки зрения технологии различают два вида чеканки – листовую и по литью. Чеканка по литью – относительно несложный процесс, позволяющий выровнять и сделать четче уже отлитый в форме рельеф. Чеканка по листу – это создание контура рисунка и рельефа, фактуры на гладком металлическом листе.

Для листовой чеканки сначала создается эскиз на бумаге. Те части рельефа, которые будут выпуклыми, закрашиваются штрихами. Затем создается заготовка (кусок металла с «припусками» до 5 см по краям). Заготовку под чеканку отжигают и тщательно очищают.

Затем производится насмолка. Металлический лист опускают в ванночку в разогретой смолой – она обеспечивает амортизацию и поддержку во время чеканки, удерживает лист в статичном положении, позволяя мастеру работать двумя руками. Слой смолы помогает получать четкий оттиск после каждого удара. Если чеканится кружка, труба, или любая другая вещь, пустая внутри, ее заполняют смолой до самого верха.

Затем эксиз рисунка переносится на металл. По современной технологии рисунок распечатывается на тонкой – тонкой бумаге и приклеивается к металлическому листу специальным клеем, который не оставит следов.

После этого начинается непосредственно сама чеканка. Мастер, используя разные чеканы (инструменты для чеканки в виде палочек с разными наконечниками) выколачивает на листе контур рисунка. Всех тонкостей работы чеканщика в одной статье не описать: требуется мастерство, опыт и художественный талант, чтобы создавать барельефные или горельефные (высоко выступающие над поверхностью) изображения.

Когда рисунок готов, чеканщик выглаживает фон и отжигает пластину с рисунком.
Существуют и дополнительные этапы – например, дальнейшее поднятие рельефа рисунка, доработка на смоле, но они не обязательны – в каждом случае это решается отдельно.

В качестве дополнительной отделки можно произвести чернение, нанести слой патины, отполировать или отшлифовать рельеф.

Особенности обработки цветных металлов

Все металлы, существующие в природе, делятся на черные и цветные по оттенку, который имеет природное сырье. И если черные – это производные железа, то цветные металлы – это все остальные, которые только можно найти на земле. Работать с ними не так-то просто: существуют особенности обработки цветных металлов, которые нужно знать.

Цветные металлы встречаются в природе гораздо реже железа. И добывать их значительно труднее. Сырье почти любого цветного металла стоит дороже, чем железная руда. Но каждый цветной металл имеет свои уникальные свойства, которые делают возможности металлообработки почти неограниченными.

Цветные металлы бывают легкие (алюминий, титан, литий) и тяжелые (свинец, олово, цинк). Различают малые (или редкие) металлы – ртуть, вольфрам, кадмий. Очень востребованы в металлургии тугоплавкие металлы (хром, марганец). Благородные (золото, палладий, платина, серебро) и радиоактивные металлы (уран, плутоний, радий) тоже являются цветными.

Самые «популярные» в производстве — медь, алюминий, цинк. Они используются как в чистом виде, так и в виде сплавов. Медь пластична и прекрасно проводит тепло. Часто ее используют и в декоративных целях – уж очень красивый у меди цвет.

Алюминий легок, пластичен, мягок. При этом он отлично проводит электричество. Легко соединяется при плавке с другими металлами.

Цинк чаще всего используется в качестве защитного покрытия: его «суперсила»- устойчивость к окислению.

Что можно делать с цветными металлами? Они поддаются литью, разным видам сварки, ковке, штамповке, прессовке и механическим видам обработки (на токарном станке, гравировка шлифовка и т.д).

Хотя все цветные металлы имеют разные свойства, особенности их обработки общие. Во-первых, они обладают высокой теплопроводностью, при этом при нагревании большинство цветных металлов теряют свою твердость. В разогретом состоянии цветные металлы легко взаимодействуют с газами, и это свойство часто используется при обработке. Когда цветные металлы или изделия из сплавов с ними нуждаются в физическом воздействии, используется особый режущий и точильный инструмент.

Почти все цветные металлы, за исключением цинка, легко подвергаются коррозии. Поэтому они обязательно покрываются защитными составами: грунтовками или красками. Часто в составе последних встречается цинк – получается, что один металл защищает другой.

«Красивые» медь или латунь, бронзу красками не покрывают: со временем на этих изделиях образуется патина, которая придает вещам вид «благородной старины» и защищает от окисления.

Художественная обработка металлов: филигрань

Тонкая работа по металлу всегда вызывает восхищение. Искусство «плетения» из золотых и серебряных нитей появилось еще в средние века. Филигрань – способ, которым можно изготовить совершенно любое ювелирное украшение.

Слово «филигрань» имеет итальянские (скорее даже латинские) корни — «filum» («нить») и «granum» («зерно»). Однако в России это искусство называлось «скань» — от слова «скать», то есть свивать между собой тонкие прядки. Внешне филигрань выглядит как ажурное плетение из металла, либо узор из металлических нитей, напаянный на основу.

При помощи филиграни создавались ювелирные изделия (диадемы, короны, тиары, кольца, колье, серьги), дорогая утварь и бытовые предметы (посуда, столовые приборы, вазочки, шкатулки, подстаканники и т.д.). Изделия, созданные в филигранной технике, дополняются камнями, ажурной резкой по дереву и кости и т.д. Сегодня филигрань не столь распространена в быту. Как правило, мастера создают штучные изделия – очень красивые и дорогостоящие. Техника филиграни используется в основном в ювелирном деле.

Материалом для скани служат драгоценные и благородные металлы – золото, серебро, платина, используются декоративные латунь, медь и сплавы с ними.

Ажурная филигрань – это кружево, сплетенное из металлических нитей. Это исключительно ручная работа. Мастер берет кусочки металлической проволоки, которые заранее сортируются по толщине. Часть проволоки остается гладкой, часть – скручивается в жгутики, смотря какой рисунок предполагается создать. Вообще, существует несколько традиционных элементов скани, из которых, в основном, и создаются дивные рисунки. Это колечко, репейчик (цветочек) уголок («галочка») и т.д. Мастер создает эти элементы и приклеивает их прямо на эскиз. Затем, когда какой-то определенный участок изделия готов, элементы спаиваются. Чтобы грамотно спаять такую тонкую работу, нужно иметь большой опыт, т.к. задача мастера – скрепить между собой металлические элементы, а бумага при этом просто сгорает. Важно не допустить расплавления всей филиграни и паять очень точно.

Предметы, созданные в ручной филигранной технике очень легкие на вес – это ценится, т.к. серьги, например, могут быть очень объемными, но нисколько не оттягивать уши.
Напаянная филигрань, когда на цельное металлическое изделие напаиваются кружева, дешевле, чем ажурная. В ней нет «воздушности» ажурной филиграни, зато такие изделия гораздо практичнее и не требуют особенно деликатного обращения.

Особенности обработки сталей

Сталь получается путем соединения железа и углерода. В металлургии существует огромное количество видов и марок сталей, которые отличаются по своим свойствам. Особенности обработки сталей напрямую зависят от их состава.

Стали можно классифицировать по множеству признаков. Но основной принцип деления – это химическая составляющая. Различают углеродистые и легированные стали.

Углеродистые стали – по сути «простые», в них (если не считать природных примесей) всего два элемента. По количеству углерода они делятся на –высоко-, средне- и низкоуглеродистые. Это самый востребованный вид сталей на производстве, в частности потому, что этот материал относительно недорог. Сегодня существует почти 2000 различных марок углеродистых композиций.

Особенности их обработки стоят в прямой зависимости от количества углерода. Для термических видов обработки (закалка, отпуск, нормализация) нужно учитывать, что чем выше содержание углерода, тем более низкая температура должна быть выбрана. К примеру, высокоуглеродистые стали (от 0.8 % углерода) закаляются при температуре около 800°С, а низкоуглеродистые – выше 900°С.

Еще углеродистые стали делятся на стали обыкновенного качества и качественные. Этот параметр влияет на возможность обработки такого металла давлением. Стали обыкновенного качества делятся на:

• материалы группы А (не могут быть подвержены обработке);
• материалы группы Б (могут быть подвержены штамповке и ковке);
• материалы группы В (подходят для сварки).

Качественные стали можно подвергнуть химико-термической обработке, и множеству способов обработки давлением.

Легированные стали – это сплавы, в которых присутствуют легирующие (изменяющие свойства) элементы. Количество «добавок» огромно: хром, никель, медь, марганец – это только малая часть списка. Каждый «ингредиент» в зависимости от количества очень серьезно меняет свойства стали. Поэтому особенности обработки будут зависеть только от состава.

При термических видах обработки у легированных сталей совсем иное время нагрева, скорость, время выдержки и метод охлаждения по сравнению с углеродистыми. Любой легирующий элемент понижает теплопроводность, поэтому нагревать такой металл нужно медленно, поэтапно, чтобы максимально снять все имеющиеся в материале напряжения. Нагревают такие материалы до более высоких температур без опасности перегрева. Охлаждать их нужно тоже плавными методами, например – на воздухе.

Это только самые общие сведения об обработке сталей. В этом вопросе существует множество нюансов, потому методику обработки для каждого материала должен разрабатывать специалист.

Очистка металлических поверхностей

Перед тем, как отправить на финальную обработку любое готовое изделие, его нужно очистить. Очистка металлических поверхностей производится для того, чтобы удалить с поверхности остатки металлической крошки, масел, растворов, при помощи которых обрабатывали заготовки и само изделие.

В процессе обработки металл проходит через множество процедур, и конечно, это сказывается на его внешнем виде. Очистка поверхности нужна еще и для того, чтобы снять следы коррозии, которые могут проявиться уже не этапе производства. Поскольку большинство изделий красятся или покрываются специальными антикоррозионными составами, важно удалить следы окисления очень хорошо, чтобы ржавение не пошло внутрь.

Существует несколько способов очистки поверхностей из металла. В первую очередь, это ручная чистка. Этот метод подразумевает использование только ручных инструментов и работу человека – затраты на такую очистку минимальны. Однако подходит он либо как черновой вариант перед другими видами очищения, либо для очень «чистых» изделий, загрязнения на которых совсем небольшие.

Для ручной очистки существуют молоточки, которые скалывают ржавчину, металлические щетки, наждачная бумага, разного рода скребки.

Когда ручной труд нецелесообразен, можно применить механическую чистку. Суть остается той же – металлические щетки, абразивные поверхности, очищающие молоточки или шлифовальные круги, но все это оборудование уже механизировано. Такая очистка быстрее и эффективнее, нежели ручная.

Самые современные способы очистки – абразивоструйные. Суть метода заключается в том, что специальный аппарат под высоким давлением подает сухой абразивный порошок на очищаемую поверхность. Аппаратом управляет оператор, который может регулировать силы давления струи и сам направляет поток в нужную сторону.

Такой вид очистки позволяет добиться впечатляющих результатов, однако он весьма дорогостоящий. Работа абразивоструйной установки проходит в специальном помещении, управлять аппаратом должен очень умелый сотрудник. Такая работа считается опасной и является вредной с точки зрения охраны труда. Главный риск – абразивная пыль. Часто, чтобы снизить количество разлетающейся пыли, в струю подают небольшое количество пресной воды.

По аналогичной схеме работают пескоструйные очистители (вместо абразивного порошка подают песок) или дробеструйные (используется мелкая металлическая дробь).

Очистке поверхности нужно уделить внимание и время, т.к. от этого этапа напрямую зависит качество покраски и долговечность изделия.

Шабрение металла

Какими бы точными не были современные станки, они не всегда могут сделать идеально ровные детали. В металлообработке до сих пор существуют операции, которые делаются исклюительно вручную. Одна из них – шабрение металла (иногда говорят «шабровка или «шабрвание»).

Название технологии происходит от названия основного рабочего инструмента, н называется шабер (от немецкого термина schaben – «скрести», «скоблить»). Суть ее состоит в соскабливании в поверхности металла тончайших кусочков, в десятые, а то и сотые миллиметра. В результате на обработанной поверхности образуется рисунок, а сама деталь становится идеально ровной по толщине. Рисунок же делает саму поверхность слегка шероховатой, что позволяет, например, хорошо удерживать масло между деталями. Шабрение часто используется там, где нужно идеально подогнать друг под друга два вращающихся или постоянно трущихся элемента. Кроме этого шабрение используется при производстве измерительного инструмента, частей точных приборов, подшипников. Шабрение относят к финальной слесарной обработке металлических изделий.

Шабрение выполняется при помощи…краски! На ровную поверхность (для этого существуют специальные поверочные плиты) валиком наносится тонким слоем краска (обычно пигмент смешивают с простым машинным маслом). Затем деталь, требующая шабрения пркладывается к поверочной плите. Там, где отпечатки более яркие – есть выступы, вот их-то и нужно «соскоблить». Взяв особым образом шабер, мастер аккуратно соскабливает пятна краски, стараясь не задевать неокрашенные зоны. Сначала нужно «соскрести» самые яркие пятна, а затем – менее яркие. Процедуру можно повторять несколько раз до тех пор, пока отпечатки будут минимальны.

Очень часто мастерам приходится делать «пришабривание» — то есть, подгон одной детали к другой, например, бабки к токарному станку. В этом случае краской мажут сначала одну поверхность, а затем – с нее «отпечатывают» рисунок на вторую. Мастеру сразу становится видно, где на поверхности металла выступы или впадинки. Такая работа позволяет добиться максимального контакта деталей друг с другом, а значит – увеличить отдачу от любого механизма.

Опытные мастера советуют растирать краску перед нанесением на детали. Это позволяет добиться тончайшего слоя, а значит – более точного шабрения. Многое зависит от опыта и мастерства человека. Он должен уметь оказывать разное давление на инструмент и чувствовать, где нужно приложить больше усилий, а где – совсем чуть-чуть.

Способы упрочнения металла (наклеп и нагартовка)

Создавая любую машину или механизм, люди хотят, чтобы она работала дольше, меньше подвергалась износу и реже требовала ремонта. Существует много разных технологий «продления жизни» металлическим изделиям. Различные способы упрочнения металла помогают сделать износоустойчивым само сырье.

Часто для придания металлу дополнительной прочности используют методы наклепа и нагартовки. Эти два процесса рассматривают в паре, т.к. по сути это одно и то же.

Наклеп представляет собой изменение свойств металла вследствие пластической деформации. Такая деформация происходит при температуре ниже, чем температура рекристаллизации, благодаря чему возникают изменения в кристаллической решетке вещества. Измененная решетка имеет свои дефекты, которые выходят ближе к поверхности. Это и есть наклеп. Наклепанный металл становится твердым и прочным – и это главный плюс. При этом материал становится менее пластичным, и он гораздо сильнее подвержен окислению.

В разных процессах к наклепу относятся по-разному. Бывает, что наклеп – нежелательный эффект. Обычно такое происходит при резке, когда края детали от нагрева резака наклепываются. Встречаются детали, на которых наклеп произошел вследствие эксплуатации (крутящиеся, нагревающиеся узлы). Существуют различные технологии, чтобы избежать наклепа или уменьшить его.

Но для определенных производств наклеп подходит очень хорошо в качестве способа упрочнения. Если нужна твердая и прочная деталь, которой не нужна растяжимость и мягкость (как например, пружине), то можно смело сделать наклеп, а точнее – нагартовку. Нагартовкой называется осознанно-сделанный наклеп, который не произошел случайно, а был сделан специально в целях упрочнения металла.

Чаще всего для достижения этой цели используют деформационный наклеп (здесь мы понимаем под этим термином нагартовку). Упрочнение происходит благодаря воздействию внешних сил. Различают центробежно-шариковый и дробеметный наклеп. В специальных установках размещают детали или заготовки. При центробежно-шариковом методе около деталей вращается обод, из которого под воздействием центробежной силы вылетают металлические шарики, которые ударяют основной материал, формируя наклеп. При дробеметном наклепе на поверхность воздействуют потоком дробинок, которые летают по камере с огромной скоростью.

Нагартованные детали активно используются в автомобилестроении, авиационной отрасли, при создании установок для добычи нефти. На рынке есть огромный ассортимент оборудования, позволяющего производить нагартовку деталей самых разных типов и размеров.

Пескоструйная обработка металла

Для проведения самых разных работ с металлом или готовыми изделиями из него важна чистота. Чем чище рабочие поверхности, тем лучше на него лягут покрытия, тем эстетичнее будет готовое изделие. Пескоструйная обработка металла – один из самых популярных способов очистить предметы любой формы.

Пескоструйная обработка – это вид абразивной чистки. В быту это можно сравнить с тем, как мы очищаем металлическую мойку или поверхность плиты чистящим порошком. Твердые частицы порошка снимают верхний слой, сформированный загрязнениями и налетом. При пескоструйной обработке принцип тот же, только масштабы другие.

Этот вид работы позволяет очистить металл от ржавчины, окалины, загрязнений, и, что немаловажно, обезжирить – убрать следы масел и т.д. Технология пригождается как на производстве, так и в ремонтных мастерских, т.к. перед началом восстановительных работ любую деталь нужно очистить. Очень актуальна пескоструйная очистка в автомастерских (очистка кузовов перед покраской, очистка колесных дисков и т.д.), в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Производится обработка следующим образом. В специальном помещении включается пескоструйный аппарат. Он представляет собой шланг с насадкой, который ведет к резервуару с песком. Компрессор подает сжатый воздух, благодаря чему частицы песка вылетают наружу со скоростью до 600 км/ч. Аппаратом вручную управляет оператор. Он направляет струю песка туда, куда необходимо.

Работа оператора, кстати, очень опасна для здоровья. Ему приходится работать в среде, полной пыли, поэтому он работает в особом защитном костюме и шлеме, закрывающем лицо, глаза и органы дыхания.

Пескоструйная обработка:

• Доступна по цене.
• Производится быстро.
• Подходит для деталей любых форм и размеров.
• Подходит не только для металла, но и для каменных поверхностей, бетона, дерева и т.д.

В зависимости от состояния поверхности и того эффекта, которого нужно достичь, различают глубокую, среднюю или легкую обработку. Делается это путем регулирования давления, под которым подается воздух. При легкой степени очистки с поверхностей уделяются видимые загрязнения, окалина, ржавчина. Средняя производится чуть глубже. А при глубокой очистке металлические поверхности становятся блестящими или белыми – без единого следа. К примеру, заржавевшие вентиляционные решетки можно очистить до блеска при помощи песка, загрунтовать и выкрасить – он будут выглядеть как новые.

Как закаляют сталь

Если твердости исходного металла для какого-либо изделия недостаточно, его закаляют. Это один из главных способов термообработки металла. Остановимся подробнее на том, как закаляют сталь, и какой эффект от этого процесса.

Суть процесса закаливания состоит в том, чтобы нагреть металл до определенной температуры, а затем – резко охладить. Физико-химические свойства железа таковы, что после таких процедур кристаллическая решетка вещества меняется. Как говорят металлурги, оно «приобретает структуру мартенсита».

Мартенситом называют особую микроструктуру сплавов, пресыщенный твердый раствор углерода в железе. Под микроскопом мартенсит имеет игольчатую форму. Его структура неравновесна, и в разных ее местах существуют большие внутренние напряжения. Это и придает закаленной стали ее основные свойства:

• твердость;
• износоустойчивость;
• низкую пластичность;
• сравнительную хрупкость.

Существуют самые различные режимы закаливания стали – в каждом случае он подбирается специалистом отдельно, исходя из химического состава сырья. В зависимости от количества легирующих добавок, концентрации углерода и других факторов, у сталей меняются критические температурные отметки, столь важные для закалки. Все это влияет и на скорость нагрева и охлаждения.

Вне зависимости от выбранного режима, сталь закаляют в следующей последовательности:

• Нагрев до определенной температуры.
• Выдержка.
• Охлаждение с контролируемой скоростью.

Нагрев, в зависимости от изделия, его формы и размеров производят в печах или соляных ваннах. Для некоторых сплавов обязательно присутствие газов, которые спасут металл от потери углерода при нагревании – допустить этого никак нельзя, иначе теряется весь смысл операции.

Охлаждение производится в разных средах, на их выбор тоже влияет марка стали. Какие-то стали охлаждаются в воде, какие-то в масле, какие-то в растворе селитры. Состав воды способен влиять на процесс охлаждения, т.е. замедлять и ускорять его. Поэтому в воду часто добавляют различные вещества, чтобы повлиять на процесс. Достаточно часто используется, например, сода.

Если это нужно, специалисты могут использовать прерывистую закалку, охлаждая металл в разных средах. Например, сначала в воде, а затем – в масле. На некоторых производствах используется воздушное охлаждение при помощи специального вентилятора.

Азотирование стали

Среди всех способов обработки металлов, азотирование стали выделяется особо. Этот относительно простой метод позволяет не только сделать изделия прочнее, но и защищает их от коррозии.

Азотирование представляет собой нагрев стали до высоких температур в среде с высокой концентрацией аммиака. Нагретая поверхность стали насыщается азотом, благодаря чему изменяет свои свойства в лучшую сторону.

Перед началом процедуры металл закаляют и производят высокий отпуск. Обычно это делают с заготовками. После этого металл обрабатывают механически, непосредственно создавая детали и узлы. Далее детали обрабатывают специальным раствором, чтобы насыщение азотом произошло там, где это нужно, а на остальные части детали азот не попал.

Само по себе азотирование делается чаще всего в печи. В печь устанавливают специальный герметичный контейнер, заполненный деталями или механизмами, которые нужно азотировать. Далее контейнер разогревают д о 500-600°С и подают внутрь него аммиак из баллона. Под воздействием высокой температуры аммиак разлагается на водород и азот. Чистый (атомарный) азот попадает на разогретую поверхность металла и путем диффузии смешивается с его частицами. В результате на поверхность металла образуются соединения азота – нитриды, обладающие суперпрочностью. После азотирования никакой другой обработки металлу для увеличения твердости не требуется. Остается лишь провести финишную обработку.

Наиболее успешно азотирование происходит на легированных и углеродистых марках стали. Металлы, имеющие в составе алюминий, хром, молибден образуют самые прочные и устойчивые к износу азотированные покрытия.

Чтобы процесс прошел успешно, важно обратить внимание на:

• Длительность выдержки металла в азотистой среде.
• Давление, под которым подается аммиак.
• Температура процесса.

Можно дополнительно ускорить процесс, проведя его в 2 этапа. Сначала азотировать металл при температуре не выше 525°С, а затем – повторить процесс при температуре 600-620°С. Это позволит получить азотированный слой нужного значения почти в 2 раза быстрее, однако никак не повлияет на его прочность – этот показатель будет таким же, как если бы делать все за один подход.

Как уже было сказано выше, азотирование – несложный процесс, но он достаточно длительный и затратный по финансам. Но даже эти недостатки не помеха: азотирование активно используется в машиностроении, станкостроении и других сферах, где требуются прочные и устойчивые к окислению металлические детали.