Человек за долгие века научился использовать различные устройства и технологии, чтобы обрабатывать металл. Поэтому к обработке можно отнести и литьё, и обработку металла под высоким давлением, и механическую обработку с помощью станков и инструментов, и сварку (которая тоже может быть разных видов).

Все эти методы могут применяться последовательно или комбинироваться друг с другом. С помощью металлообработки природное сырьё превращают в готовые изделия, которые нужны в самых разных областях промышленности, начиная от производства сельхозтехники и заканчивая строительством космических кораблей. Металлообработка деталей ведётся сегодня с помощью различных устройств, которые регулярно совершенствуются.

Методы металлообработки

Обработка металла, как уже упоминалось, может вестись различными методами. Рассмотрим их подробнее.

Литьё металла

Лить металл люди научились раньше всего. С этой целью металл плавят до жидкого состояния при высокой температуре. Металлические детали получают, заливая расплавленный металл в форму и потом остужая его.

Таким методом изготавливаются детали для различных машин и агрегатов, для станков и прочих технических устройств. Плавить и лить можно как чёрные, так и цветные металлы, а также всевозможные сплавы, в зависимости от того, какими свойствами должна обладать деталь.

Формы, в которые заливают металл, изготавливают из неплавких материалов. Выбор того или иного материала зависит от того, какой металл нужно плавить и при какой температуре. Полости и выемки внутри детали можно получить, применяя формовочные стержни. Когда металл остывает, стержень вынимается, а полость внутри детали остаётся.

Металлообработка под давлением

Металлические изделия ценятся благодаря своей прочности и другим свойствам. Чтобы изменить форму металлической детали, нужно очень высокое давление, которое в обычных условиях обычно не встречается. Поэтому высокое давление создают специально, чтобы придать нужную форму детали.

Такая обработка – по сути, контролируемая деформация металла. Металл имеет практически нулевую упругость. То есть если форму детали удалось изменить, то обратно она форму уже не поменяет. Именно поэтому, наряду с литьём, человек освоил применение всевозможных инструментов для изменения формы металла.

Кузнечное ремесло сочетало сразу два метода – изменение свойств металла с помощью высокой температуры (при нагреве металл становится мягче) и высокого давления (молот или пресс). Сегодня ковка часто бывает автоматизированной, а наряду с ней применяются и другие методы – например, волочение или прокат с помощью специальных станков. Кроме того, штамповка изделий или прессование – это тоже использование сверхвысокого давления.

Механическая обработка металла

Изготовление деталей на заказ чаще всего включает в себя множество механических операций. Это резка, сверление, распиливание заготовок, а также токарная, фрезерная, абразивная обработка с помощью специальных инструментов. Вручную металлические изделия могут быть обработаны любыми средствами – начиная от напильника и ручных свёрл и заканчивая высокоточным лазерным излучателем.

Инструменты, которые используются для механической обработки, часто находят применение в домашних условиях (напильник, дрель, ножницы по металлу). Однако большинство таких инструментов всё же используются исключительно в промышленности. С помощью очень точной обработки металлических изделий можно легко и сравнительно быстро получить деталь любой, даже самой сложной формы.

Сварка металла

Отдельно среди обработки металлов следует выделить сварку. Её характерная особенность в том, чтобы создать такие температурные условия, при которых металл будет не только плавиться и быстро остывать, но ещё и сплавляться (свариваться) между собой. Сварка – это процесс сваривания нескольких металлических частей в единую конструкцию.

Раньше использовалась исключительно электрическая сварка, при которой высокая температура обеспечивалась использованием тока высокой силы. Наряду с ней, сегодня применяются также газовая и лазерная сварка. Совершенствуя точность, экономичность и безопасность сварочного оборудования, удалось сделать процесс сварки доступным даже для людей, не имеющих специального технического образования.

Законодательная регламентация металлообработки

В России, как и во всём СНГ, основной регламентирующей документацией остаётся ГОСТ – Государственный стандарт. ГОСТы, классифицированные в категорию В, определяют требования к металлическим изделиям, а также к исходным материалам, к правилам металлообработки и к нормам техники безопасности при выполнении этих работ. Механообработка — имеет жеские нормативы ГОСТ и ТУ, а так же может сертифицироваться по системе ISO.

Международным стандартом является общеизвестный ISO, по которому в том числе сертифицируется продукция металлургических и металлообрабатывающих предприятий. Все регламентирующей документы существуют не «для галочки», а для регулирования уровня качества изделий. Следование стандартам позволяет избежать многих проблем и накладок при изготовлении металлических изделий.

Обработка металлических деталей

Как уже упоминалось, обработка металлических изделий может проводиться с помощью различных инструментов. Поэтому обработку деталей принято классифицировать по типу применяемых инструментов. Рассмотрим самые распространённые виды обработки.

Токарная обработка деталей

Любое точение, резка и выравнивание металлических деталей с помощью вращения – это токарная обработка. Токарная профессия насчитывает продолжительную историю со времён создания самых первых примитивных станков для обточки металла.

Сегодня заготовки металлических изделий обрабатываются высокоточными устройствами, в том числе станками с электронным управлением. Благодаря этому, даже детали с самого сложной формой можно получать в любом количестве за короткое время.

С помощью вращения подвижных деталей токарного станка можно придавать металлическим заготовкам цилиндрическую или коническую форму. Поэтому своё применение такая обработка находит при изготовлении огромного разнообразия деталей.

Фрезерная обработка деталей

Фреза – это инструмент с режущими поверхностями, который при работе совершает вращательные движения (как правило, с очень большой скоростью). Поэтому, в отличие от токарной, фрезерная обработка деталей – это высверливание отверстий и полостей и так далее.

Фрезерный станок был изобретён достаточно давно и с тех пор только совершенствуется, хотя основа его действия всё та же. Фреза вращается, а сама заготовка перемещается (вручную или автоматически) в нужном направлении и с нужной скоростью. За счёт этого удаётся изменить форму заготовки, проделав в ней отверстие или высверлив полость.

Расточная обработка деталей

Расточка – это процесс, похожий на фрезерную обработку, но более высокоточный. С помощью расточной обработки можно высверлить отверстие, выемку, канавку или полость внутри металлического изделия.

Для расточки используется специальное оборудование, поэтому в домашних условиях выполнить её невозможно. Расточка обеспечивает очень высокую точность, вплоть до долей миллиметра, поэтому изделия, полученные таким методом, находят применение в высокотехнологических областях. Кроме того, с помощью расточки устраняют шероховатости на металлической поверхности.

Лазерная обработка деталей

Самая точная обработка деталей на сегодняшний день возможна с применением высокотемпературного лазера. Сфокусированный луч лазера режет металл настолько точно, что ни один станок и уж тем более ни один ручной инструмент не смогут обеспечить настолько же высокоточной резки (вплоть до нанометров – миллиардных долей метра).

С помощью лазерной резки создаются детали для компьютерной и вычислительной техники. Этот метод имеет высокую стоимость, поэтому применяется он далеко не всегда, а лишь тогда, когда это действительно по-настоящему необходимо.

Перспективы металлообработки

С каждым годом инженеры создают всё более точные, технологичные и экономичны устройства для металлообработки. Станки и инструменты становятся более безотказными, безопасными, стабильными и энергосберегающими.

Наряду с совершенствованием уже имеющихся методов и технологий, создаются новые. Так, для получения изделий без малейших погрешностей, которые должны обладать идеальным качеством, металлообработка проводится в космосе, в условиях невесомости.

Помимо этого, металлические изделия сложной формы собираются посредством высокоточных станков, называемых также 3D-принтерами. Эти устройства способны изготовить изделие по эскизу, загруженному в виде компьютерного файла. Конечно, такая технология пока ещё находится на стадии экспериментальной разработки и отладки, но первые результаты уже есть. То, что раньше было фантастикой, сегодня становится реальностью, и металлообработка – совсем не исключение.