Обработка цветных металлов – технология и современные методы

 

Современные способы обработки цветных металлов

Уже много десятилетий большой популярностью для изготовления различных изделий пользуется обработка цветных металлов. Технологии и современные методы производства позволяют ускорить сам процесс, а также повысить качество конечного продукта.

Классификация цветных металлов

Цветные металлы обладают характерным оттенком и высокой пластичностью. Их добыча осуществляется из земной породы, где они находятся в очень небольшом количестве. Обработка цветных металлов затратное по силам и финансам производство, но оно приносит огромную прибыль. Изделия из них обладают уникальными характеристиками, недоступными при их изготовлении из чёрных материалов.

Все цветные металлы делятся на несколько групп по своим свойствам:

• тяжёлые (олово, цинк, свинец);
• лёгкие (титан, литий, натрий, магний);
• малые (сурьма, мышьяк, ртуть, кадмий);
• рассеянные (германий, селен, теллур);
• драгоценные (платина, золото, серебро);
• радиоактивные (плутоний, радий, уран);
• тугоплавкие (ванадий, вольфрам, хром, марганец).

Выбор группы используемых в производстве цветных металлов зависит от желаемых свойств конечного изделия.

Основные свойства

Медь – пластичный металл с хорошей теплопроводностью, но низким уровнем сопротивления электричеству. Обладает золотистым цветом с розовым отливом. Её редко используют самостоятельно, чаще добавляют в сплавы. Применяют металл для изготовления приборов, машин, электрической техники.

Бронза – самый популярный сплав с медью, производится добавлением олова и химических веществ. Полученное сырьё обладает прочностью, гибкостью, пластичностью, его легко ковать и оно с трудом поддаётся износу.

Алюминий – хорошо проводит электричество, относится к пластичным металлам. Обладает серебристым оттенком и малым весом. Непрочный, но стойкий к коррозии. Используется в военном деле, пищевой промышленности и на смежных производствах.

Цинк – довольно хрупкий цветной металл, но стойкий к коррозии и пластичный, если его нагреть до температуры 100–150 ºC. При его помощи создаётся устойчивое к коррозии покрытие на изделиях, а также различные стальные сплавы.

При выборе цветного металла для будущей детали необходимо учитывать его свойства, знать все преимущества и недостатки, а также рассмотреть варианты сплавов. Это позволит создать максимально качественное изделие с заданными характеристиками.

Использование защитного покрытия

Чтобы сохранить первоначальный вид и функциональность изделия, а также защитить его от атмосферной коррозии, применяются специальные покрытия. Обработка изделия краской или грунтовкой – наиболее простой и эффективный метод защиты.

Для достижения большего эффекта на очищенный металл наносят грунтовку в 1–2 слоя. Это защищает от разрушения и помогает краске лучше держаться на изделии. Выбор средств зависит от вида цветного металла.

Обработка алюминия производится грунтовками на основе цинка или уретановыми красками. Латунь, медь и бронза не требуют дополнительной обработки. При возникновении повреждений проводится полировка и нанесение эпоксидного или полиуретанового лака.

Способы нанесения защитного слоя

Выбор методики нанесения покрытия зависит от вида цветного металла, финансирования предприятия и желаемых характеристик изделия.

Самым популярным способом обработки цветных металлов для защиты от повреждений считается гальваника. На поверхность изделия наносится защитный слой из специального состава. Его толщина регулируется в зависимости от температурного режима, при котором будет эксплуатироваться деталь. Чем более резкий климат, тем больше слой.

Особенно популярен гальванический метод обработки деталей в строительстве домов и машин. Существует несколько разновидностей покрытия.

Хромирование – проводится с использованием хрома и сплавов на его основе. Деталь становится блестящей, металл после обработки устойчив к действию высоких температур, коррозии и износу. Особенно популярен метод в промышленном производстве.

Анодирование – проводится с использованием тока, действие которого вызывает образование плёнки при обработке алюминия, магния и подобных им сплавов. Конечное изделие устойчиво к действию электричества, коррозии и воды.

Никелирование – проводится с использованием смеси никеля и фосфора (до 12%). После покрытия детали подвергают термообработке, что увеличивает стойкость к коррозии и износу.

Метод гальванической обработки деталей довольно дорогостоящий, поэтому его применение для малых производств затруднено.

Дополнительные методы

Металлизация напылением относится к бюджетным вариантам. На поверхность изделия наносится расплавленная смесь при помощи воздушной струи.

Существует также горячий метод нанесения защитного слоя. Детали погружаются в ванну, внутри которой находится расплавленный металл.

При диффузионном методе защитный слой создаётся в условиях повышенной температуры. Таким образом, состав проникает в изделие, чем повышает его устойчивость к внешним воздействиям.

Нанесение на цветной металл, из которого выполнена деталь, другого, более стойкого, называют плакированием. Процесс подразумевает литьё, совместную прокатку, пресс и дальнейшую ковку изделия.

Современные технологии обработки

Существует несколько основных методов обработки цветных металлов. Они делятся на несколько групп в зависимости от технологии и температурного режима: горячие и холодные, механические и термические.

Самые популярные из них:

• сварка (термическая, химическая, газовая, дуговая, электрическая, контактная);
• отливка; с использованием станков (гравировка, фрезеровка, токарное производство, шлифовка, гидроабразивная и плазменная резка); (штамповка, прессовка, волочение, прокат, ковка).

Для грамотного выбора методики обработки нужно знать несколько параметров используемого цветного металла:

• теплоёмкость;
• теплопроводность;
• наличие или отсутствие реакции с воздухом при нагревании;
• изменение механических свойств при повышенной температуре.

Если правильно высчитать и учесть все показатели, то изделие будет служить долго, а его свойства будут полностью отвечать заявленным.

Видео по теме: Обработка цветных металлов

Обработка цветных металлов

Немногие из курса школьной программы помнят, что цветными металлами принято называть большинство природных металлов. В эту категорию не входят лишь железо и его разнообразные сплавы. Добыча цветных металлов является более дорогостоящей по сравнению с железом, а кроме того, большее внимание уделяется и их обработке. Несмотря на то, что цветные металлы и все действия по их добыче и обработке никак не назовешь дешевыми, преимущества этих полезных ископаемых очевидны.

Человек активно использует цветные металлы, они с успехом применяются для создания элементов различных инженерных коммуникаций, металлоконструкций, элементов оборудования и техники, а также в других промышленных сферах.

Польза применения новых методик обработки

Производители не спешат отказываться от этого сырья, несмотря на то, что сегодня есть возможность использовать полимеры, которые являются более дешевыми. Однако есть вполне реальная возможность сделать стоимость товара ниже. Объясняется это тем, что цветные металлы можно обрабатывать более оперативно и качественно за счет использования новейших технологий.

Предприятия, занятые в сфере обработки металлов, зачастую измеряют свою рентабельность использованием новейших производственных технологий. Известно, что чем активнее задействует то или иное предприятие инновационные обрабатывающие методики, тем большей эффективности оно способно достигнуть. Продукция, при создании которой используются такие технологии, в конечном итоге производится быстрее, стоит дешевле и реализуется в более короткие сроки.

Применение современных технологий по обработке цветных металлов помогает промышленному предприятию сократить затраты, оптимизировать штатное расписание, снизить стоимость производственного процесса. Кроме того, использование технологических методов способствует повышению экономических показателей, заботе об окружающей среде и снижению расходов сырья и ресурсов.

Разнообразие цветных металлов

Весь цветмет может быть разделен в соответствии со своими химическими и физическими показателями. В частности, наука уже давно сгруппировала цветные металлы следующим образом:

• тяжелые;
• легкоплавкие;
• тугоплавкие;
• драгоценные;
• радиоактивные;
• малые;
• редкоземельные;
• рассеянные.

Несмотря на то, что все перечисленные металлы относятся к категории цветных, большинство их используется в промышленности лишь в ограниченных объемах. Наиболее востребованными металлами является всего несколько элементов, а именно:

Эти три металла являются самыми популярными во всех сферах, касающихся механической обработки. Популярность их обусловлена специфическими характеристиками. Так, алюминий – металл пластичный, обладает отличной электропроводностью. Медь обладает малой электросопротивляемостью, зато она превосходный проводник теплоэнергии и также является пластичным металлом. Кроме того, медь с древних времен известна как материал, идеально подходящий для создания разнообразных сплавов, что позволяет ей оставаться востребованной в строительстве, машиностроении, электротехнике, создании разнообразных приборов.

Что касается цинка, то, благодаря его повышенной устойчивости к коррозии, металл этот применяется для разработки покрытий с антикоррозийным эффектом. Нередко его добавляют в стальные сплавы. Металл довольно хрупок, однако при нагревании до 150 градусов становится пластичным.

К популярным цветным металлам относят и бронзу, которая, по сути, самостоятельным химическим элементом не является. Она представляет собой сплав олова и меди. Разнообразные дополнения придают бронзе отличные физические свойства, в том числе, ковкость, гибкость, устойчивость к изнашиванию.

Цветные металлы и новейшие методы их обработки

Перечисленные материалы могут обрабатываться самыми разными способами, которые условно можно разделить на механические, горячие, холодные. Методов достаточно много, но наиболее актуальными в настоящее время остаются:

• сварка;
• отливка;
• обработка станочная;
• обработка под давлением.

В настоящее время известно несколько вариантов сварки, в том числе, дуговая, газовая, химическая, контактная и другие. Отливка относится к горячим способам обработки. Станки, предназначенные для резки металлов, позволяют осуществлять шлифовальную и токарную обработку, плазменную резку, фрезеровку и прочие виды работ. Не менее популярна и механическая обработка цветных металлов с использованием давления. К ней относятся прокат, прессовка, волочение, штамповка.

В зависимости от особенностей металла и его характеристик, нужно выбирать и способ обработки. Здесь учитываются изменяющиеся при нагревании свойства, теплопроводность, взаимодействие с атмосферными газами (в случае термической обработки), а также теплоемкость. Следует уделять также внимание и защите продукции из цветмета в будущем. Для этого многие детали покрывают лакокрасочными материалами.

Обработка цветных металлов

Цветные металлы — большая категория мягких и пластичных металлов. Сюда входят олово, цинк, медь, никель, алюминий, магний и т.п. Они представляют 75 % всех химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева. В отличие от черных металлов, цветные имеют характерный оттенок и не содержат в своем составе железо и его сплавы.

Цветные металлы добываются с трудом. Они находятся в земной коре в минимальном количестве и практически не встречаются в чистом виде. Переработка нежелезных металлов и производство из них изделий требуют больших не только энергетических, но и финансовых затрат. Однако по диапазону механических, физических и химических свойств им нет равных.

Ковкость и немагнитность, теплопроводность и термостойкость, прочность и коррозийная устойчивость — главные характеристики цветных металлов, благодаря которым они служат незаменимым сырьем в различных отраслях промышленности и обеспечивают развитие электроники, энергетики, авиа– и машиностроения, космонавтики и т.д. Большинство промышленных изделий готовится из алюминия, меди и цинка.

Популярные виды цветных металлов

Алюминий — легкий и гибкий металл серебристого цвета. Имеет высокую электропроводность, но низкую степень прочности. Проявляет стойкость к атмосферной коррозии, поэтому используется в пищевой, военной и другой промышленности.

Медь — пластичный золотистый металл с розоватым оттенком. Обладает хорошей теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Образует сплавы со многими металлами, которые широко применяются в строительстве, электротехнике и приборостроении.

Цинк — хрупкий нержавеющий металл бело–голубого цвета. Основной компонент антикоррозионных покрытий. Приобретает пластичность при нагревании до 100–150 °C. Участвует в извлечении золота, серебра и других благородных металлов из чернового свинца.

Защитное покрытие металла

С течением времени некоторые цветные металлы могут разрушиться. Обычно поверхность металла повреждается под воздействием кислорода или при регулярном контакте с водой. Во избежание негативных последствий специалисты рекомендуют заранее обрабатывать детали и покрывать их защитными средствами с учетом физико–химических способностей каждого элемента.

Лакокрасочные материалы — наиболее эффективный способ защиты цветных металлов от ржавления. К ним относятся краски, грунтовка и универсальные препараты «3 в 1».

Грунтовка — лучшее средство против атмосферной коррозии. Грунтование проводится перед окрашиванием металла в один или два слоя. Защищает от окисления и обеспечивает устойчивое сцепление краски с основанием.

В большинстве случаев на изделия из алюминия наносятся уретановые краски или грунтовые составы на цинковой основе. Медные, латунные и бронзовые детали подвергаются защитной обработке в процессе производства и, как правило, дополнительно краской не покрываются. В случае разрушения заводское покрытие полностью удаляют, поверхность металла полируют и наносят полиуретановый или эпоксидный лак. Защитное покрытие сохраняет металл от различных повреждений и наделяет неповторимым блеском.

Методы нанесения покрытия

Защитные металлические покрытия могут наноситься несколькими методами: гальваническим, диффузионным, горячим, металлизацией напылением, плакированием и т.п.

Гальваника. Самый известный способ защиты металла. Основывается на нанесении специальных антикоррозионных металлических и химических средств на поверхность изделия. Слой защитного покрытия зависит от климатических условий. При резком климате — толщину слоя увеличивают. Гальваника широко применяется в строительстве и машиностроении. В гальваническом производстве применяются такие виды покрытия, как никелирование, анодирование, хромирование и некоторые другие.

Никелирование — равномерное покрытие металла тонким слоем никеля с добавлением до 12% фосфора. Для повышения коррозионной устойчивости и износостойкости изделия проводится термообработка. Никелирование бывает химическим, электрохимическим и «черный никель».

Анодирование — образование защитной или декоративной пленки алюминиевых, магниевых и подобных сплавов под воздействием тока. Обработка наделяет поверхность изделия электроизоляционностью, водостойкостью и антикоррозийностью.

Хромирование — процесс нанесения хрома и его сплавов на поверхность изделий. Металл не тускнеет и становится коррозионно–, износо– и жаростойким. Покрытие используется в машиностроении и разных отраслях промышленности.

Металлизация напылением. Процесс распыления поверхности расплавленных металлических изделий с помощью воздушной струи.

Горячий метод. Погружение изделий в ванну, наполненную расплавленным металлом.

Плакирование. Покрытие основного металла другим металлом, который проявляет наибольшую устойчивость к агрессивной среде. В процессе плакирования проводится литье, совместная прокатка, прессование и ковка.

Диффузионный метод. Покрытие наносится под воздействием высокой температуры. Оно проникает в поверхностный слой основного металла и наделяет изделия защитными свойствами.

Технологии обработки цветных металлов

Обработку изделий осуществляют с учетом свойств металла, из которого они изготовлены. Большинство цветных металлов обладают высокой теплопроводностью, при нагревании проявляют снижение механических свойств и взаимодействует с атмосферными газами, поэтому обрабатываются холодными или горячими, термическими или механическими методами. Например, холодная обработка выполняется в температурных условиях ниже температуры рекристаллизации, а горячая обработка — выше температуры рекристаллизации.

К числу самых распространенных обработок цветных металлов относятся отливка, сварка, механообработка на металлорежущих станках и обработка давлением. Последняя технология наиболее востребована в промышленности. Она охватывает прессовку, штамповку, прокатку, волочение и ковку.

Прессовка. Применяется для обработки алюминия, меди, свинца и олова. Заготовки продавливаются через матрицу. Прессовка используется в производстве труб, прутков и профилей разной сложности.

Штамповка. Изделия помещаются в металлические формы заданных параметров и изготавливаются под прессом.

Прокатка. Заготовки обрабатываются под давлением. Металл проходит между валками и вращается в разных направлениях. В результате меняется профиль заготовки и уменьшается площадь поперечного сечения. Таким способом получают рельсы, балки, изделия сортового и трубного металлопроката.

Волочение. Металл протягивается через матрицу в холодном виде. Технология направлена на сокращение площади поперечного сечения и увеличение длины заготовки. Улучшает свойства поверхности металла.

Ковка. Изделие приобретает форму в результате последовательных ударов инструментов по металлической заготовке. Различают ручную и машинную ковку. Первая используется в производстве мелких деталей, а вторая — на гидравлических прессах, пневматических или паровоздушных молотах.

Обработка цветных металлов и выбор защитного покрытия — занятие специалистов. Доверьтесь профессионалам и закажите цветные металлы и сплавы на нашем сайте. Стоимость товара за 1 кг зависит от вида материала и варьируется от 135 до 2200 рублей. Подробнее об условиях покупки цветного металла в Москве и регионах России можно узнать здесь.

Источник https://promzn.ru/obrabotka-metalla/sovremennye-sposoby.html

Источник https://optimahold.ru/stati/obrabotka-cvetnyh-metallov

Источник https://ferrolabs.ru/blog/obrabotka-tsvetnykh-metallov/