Условия для изготовления металла

Металлы применяются практически во всех сферах. Сейчас известно большое количество однородных материалов и сплавов, которые обладают разными техническими характеристиками. Получение металлов — особый процесс, от правильности проведения, которого зависит качество готового материала.

Загрузка руды

Металлы — группа элементов, которые являются простыми веществами и обладают рядом характерных металлических свойств:

• электро- и теплопроводностью;
• высокой прочностью;
• большой удельной массой;
• высоким температурным коэффициентом сопротивления;
• ковкостью;
• характерным металлическим блеском;
• высокой пластичностью.

Для изменения свойств материала при производстве к его составу добавляются сторонние компоненты, которые называют легирующими добавками. С помощью этого способа можно получить материал с нужными техническими характеристиками.

Виды

Серьезной разницы между металлами, сплавами нет. Абсолютно чистых материалов не существует. Каждый из них содержит несколько компонентов. Металлы с наименьшим содержанием сторонних включений редко применяются в промышленных масштабах, поскольку не имеют требуемых технических характеристик.

Виды:

• железо, титан, уран;
• золото, серебро, платина;
• медь, алюминий, цинк;
• вольфрам, кобальт, никель;
• магний, бериллий, палладий;
• свинец, олово.

• Металлы можно разделить на благородные, цветные, черные.
• 
• Медное украшение

Способы получения и добычи

Добыча и обработка проводится на природных рудниках. Потом расходное сырье доставляется до литейного предприятия, где происходит его переработка в конечный материал. Способы получения:

1. Порошковый. При изготовлении сплавов используются порошки — смесь основных компонентов сплава по ГОСТу. С помощью специального оборудования порошок спрессовывается, ему придают определенную форму. После этого расходный материал спекают в промышленной печи.
2. Литейный способ. Все компоненты будущего сплава сначала расплавляются, а потом перемешиваются. Смесь должна застыть.

Природные источники

Самое большое количество металлов содержится в земной коре. Их соединения можно найти в разных продуктах питания, воде, воздухе, химических веществах.

Природные соединения

Природные соединения:

• сульфиды — киноварь, цинковая обманка, серный колчедан;
• хлориды — каменная соль, сильвинит;
• сульфаты — гипс, глауберова соль;
• карбонаты — магнезит, доломит, известняк, мрамор, мел;
• оксиды — красный, магнитный, бурый железняк;
• нитраты — чилийская селитра.

Основные природные соединения — руды, которые встречаются в разных областях земного шара.

Добыча руды

Способы добычи

Существует два способа добычи металлических руд:

1. Открытый. Подразумевает разработку огромного карьера, который углубляется к центру. С его глубины на карьерных самосвалах руда вывозится наверх, где проходит дальнейшую переработку. Средняя глубина карьеров — 300 метров. Для разработки применяются крупные экскаваторы, земснаряды, карьерная техника. Карьерный метод добычи металлической руды применяется только, если после проверки почвы в ней было обнаружено более 57% руды. Главный недостаток карьера — малая глубина разработки.
2. Закрытый. Подразумевает разработку шахт, которые могут уходить вниз на глубину нескольких сотен метров. Применяется, когда на поверхности после проверки было обнаружено менее 57% полезных руд. Внешне шахта напоминает колодец, который разветвляется в стороны на большой глубине. Главный недостаток — опасность для рабочих (частые обвалы, взрывы газов, большая вредность для здоровья).

Один из современных способов добычи металлической руды — СГД. Представляет собой гидромеханических метод добычи руды, который подразумевает создание глубокой шахты, снабженной трубопроводом с гидромонитором.

Струя воды под большим напором подается в трубопровод. С ее помощью откалываются горные породы, которые всплывают наверх шахты. Эффективность данного способа небольшая, но он полностью безопасен для людей.

Цех по производству металлических изделий

Металлоконструкции – популярный строительный материал, используемый при возведении различных сооружений. Организация собственного производства этих изделий возможна в России. Чтобы прочно занять свою нишу на рынке и получать стабильную прибыль, нужно грамотно подойти к открытию проекта, предварительно проработав бизнес-план.

С чего начать бизнес

Производство металлоконструкций – актуальное дело, требующее большого объема инвестиций из-за дорогостоящего оборудования.

Окупить эти вложения можно лишь при условии, что каналы сбыта будет хорошо отлажены. При достаточном количестве потребителей для окупаемости понадобится не более года.

Для этого необходимо вовремя провести рекламную кампанию и наработать клиентскую базу еще до запуска проекта.

Организация производства потребует решения ряда вопросов:

• анализ рынка и конкуренции в конкретной местности;
• составление детального бизнес-плана;
• выбор правовой формы и оформление предприятия в налоговом органе;
• приобретение площадей для производства или их аренда;
• наем персонала;
• покупка, монтаж и налаживание оборудования;
• поиск поставщиков сырья;
• рекламная компания, заключение договоров с клиентами.

Учитывая сезонность данного бизнеса, необходимо заблаговременно позаботиться о долгосрочных заказах.

Важным моментом в организации деятельности является поиск стартового капитала, его приблизительная сумма составит – 9 000 000 рублей. В затраты будут включены следующие статьи (руб):

• регистрация предприятия, сертификация продукции – 100 000;
• оплата аренды производственных площадей – 300 000;
• покупка оборудования – 8 200 000;
• приобретение сырья – 350 000;
• реклама – 50 000.

Сумма инвестиций может варьироваться в зависимости от конкретного региона, где планируется запуск производства.

Определение направления

Прежде чем определиться с направлением бизнеса, необходимо ознакомиться с перечнем металлических изделий и выяснить уровень спроса на них. В зависимости от назначения, конструкции могут быть нескольких видов:

• крановые;
• листовые;
• мостовые;
• большепролетные.

В зависимости от способа изготовления и составляющих элементов металлоконструкции могут быть:

• цельнометаллическими;
• смешанными;
• арочными;
• рамными;
• блочными.

Металлоконструкции, выступающие в качестве каркаса, используются для следующих сооружений:

• ангары;
• производственные цеха;
• складские помещения;
• автобусные остановки;
• спортивные комплексы;
• магазины и жилые дома;
• гаражи.

Помимо каркасов, предприятие по производству металлических изделий может выпускать такие виды продукции, как:

• садовая мебель;
• ограды;
• детские площадки;
• лавочки;
• лестничные клетки.

Определиться с направлением необходимо на самых первых этапах открытия проекта, чтобы иметь представление о будущей целевой аудитории.

Составление ассортимента

Составлять ассортимент нужно после проведения анализа рынка и деятельности конкурентов в конкретном регионе. Помимо этого, следует учесть несколько нюансов:

• спрос населения;
• типы построек в городе и их количество;
• количество конкурентов;
• средний доход потребителя.

На первых порах рекомендуется делать акцент на изготовлении некрупных изделий, таких как, ограды, лавочки и т.п. В дальнейшем, по мере развития бизнеса и налаживания клиентской базы можно постепенно расширять производство, увеличивая ассортимент.

Закупка сырья

Изготовление металлических конструкций осуществляется с использованием углеродистой или прокатной низколегированной стали.

Также с этой целью можно применять сплавы титана, но при этом следует учитывать, что его относительно высокая стоимость негативно отразится на себестоимости продукции.

При выборе сырья необходимо принимать во внимание особенности изготавливаемого из него изделия, его назначение и условия эксплуатации.

Компании, специализирующиеся на продаже металла, функционируют почти в каждом регионе. Перед тем, как заключить договор поставки, нужно провести мониторинг цен, сопоставить их с качеством, а также просчитать сумму транспортных расходов.

Сертификация

В РФ оформление сертификата на металлоконструкции происходит как в обязательном, так и в добровольном порядке. На основании проведенных исследований в аттестатном центре компетентная организация выдает документ, подтверждающий высокое качество и безопасность продукции.

Производство и реализация металлических изделий, входящих в состав определенных товарных групп, требует оформления свидетельства о качестве — сертификата соответствия нормам ГОСТ Р или ТР ТС. Данный документ является обязательным и подтверждает высокие технические характеристики изделий.

Кроме того, предприниматель может по собственной инициативе оформить сертификат на любой вид металлических конструкций. В этом случае потребителю будет гарантировано, что то или иное изделие изготовлено в соответствии с государственными стандартами ТУ или ГОСТ Р. При оформлении подобной документации стандарты качества заказчик выбирает на свое усмотрение.

Подбор помещения и персонала

Площадь для производства металлоконструкций не ограничится одним цехом с оборудованием. Предприятию понадобится:

• санитарный узел;
• комната для личных нужд персонала;
• склады, где будет храниться сырье и готовая продукция.

Производственный цех включает несколько участков, на каждом из которых выполняется конкретный вид работ:

• подготовительные работы;
• обработка;
• сборка;
• покраска.

Площадь цеха будет напрямую зависеть от видов выпускаемой продукции и производственных объемов. Например, изготовлением заборов, оград, решеток и т.п. можно заниматься в гараже, подключенном к электрическим коммуникациям.

Для производства крупных металлических конструкций потребуется площадь от 300 м2. Цены за аренду помещений значительно отличаются друг от друга в различных регионах.

В маленьком городе аренда составляет от 150 рублей за 1 м2, верхний предел у цены отсутствует.

Производственные площади должны быть оснащены всеми необходимыми коммуникациями:

• электричество;
• горячее и холодное водоснабжение;
• отопление;
• вентиляционная система.

Производственный цех должен находиться на первом этаже с удобными подъездными путями для подвоза грузовыми автомобилями сырья и транспортировки готовой продукции.

Изготовление высококачественных изделий способствует наращиванию клиентской базы и расширению бизнеса. Поэтому при выборе персонала необходимо принимать во внимание уровень квалификации работников. В штате предприятия будут состоять:

• управляющий;
• менеджер по закупкам и продажам;
• кладовщики;
• технологи;
• мастера смен;
• специалисты по работе с металлом;
• уборщик;
• сторож;
• бухгалтер.

Для доставки готовой продукции потребителю нанимают водителя с личным транспортом.

Этапы производства

Производство металлоконструкций осуществляется по следующему алгоритму:

• создание чертежа – разработка проекта, на основании которого будет изготовлено будущее изделие;
• подготовка необходимого сырья – выбор, закупка, доставка;
• обработка металла – разметка, резка, придание нужных размеров и формы;
• сварочные работы – выполнение необходимых отверстий, сварка элементов посредством специальных аппаратов;
• завершающие работы – покрытие антикоррозийными средствами, грунтовка и покраска.

Готовую продукцию перемещают для хранения на склад или сразу доставляют заказчику.

Необходимое оборудование и инструменты

Для изготовления металлических изделий понадобится следующее оборудование и приспособления (руб):

• станок для выполнения плазменной резки – 600 000;
• листогибочный пресс – 5 600 000;
• гидравлические пресс-ножницы – 1 050 000;
• шлифовальный станок – 85 000;
• установка для сверления отверстий – 150 000;
• стеллажи разборные – 35 000;
• аппарат автоматической сварки – 630 000;
• консольные стойки – 50 000.

Для закупки оборудования потребуется 8 200 000 рублей. Эта сумма может изменяться в зависимости от цен региона. При выборе станков рекомендуется отдать предпочтение отечественному производителю.

Несмотря на более низкую стоимость отечественных аналогов, зарубежное оборудование намного превосходит в качестве.

 Рекомендуем посмотреть существующих производителей металлоконструкций и произвести конкурентную разведку.

Производство стали – технология, этапы, оборудование

Производство стали сегодня осуществляется в основном из отработанных стальных изделий и передельного чугуна. Сталь представляет собой сплав железа и углерода, последнего в котором содержится от 0,1 до 2,14%.

Превышение содержания углерода в сплаве приведет к тому, что он станет слишком хрупким.

Суть процесса производства стали, в составе которой содержится гораздо меньшее количество углерода и примесей, по сравнению с чугуном, состоит в том, чтобы в процессе плавки перевести эти примеси в шлак и газы, подвергнуть их принудительному окислению.

Процесс производства стали

Особенности процесса

Производство стали, осуществляемое в сталеплавильных печах, предполагает взаимодействие железа с кислородом, в процессе которого металл окисляется.

Окислению также подвергаются углерод, фосфор, кремний и марганец, содержащиеся в передельном чугуне.

Окисление данных примесей происходит за счет того, что оксид железа, образующийся в расплавленной ванне металла, отдает кислород более активным примесям, тем самым окисляя их.

Производство стали предполагает прохождение трех стадий, каждая из которых имеет свое значение. Рассмотрим их подробнее.

Расплавление породы

На данном этапе расплавляется шихта и формируется ванна из расплавленного металла, в которой железо, окисляясь, окисляет примеси, содержащиеся в чугуне (фосфор, кремний, марганец).

В процессе этого этапа производства из сплава необходимо удалить фосфор, что достигается за счет содержания в шлаке расплавленного оксида кальция.

При соблюдении таких условий производства фосфорный ангидрид (Р2О5) создает с оксидом железа (FeO) неустойчивое соединение, которое при взаимодействии с более сильным основанием — оксидом кальция (CaO) — распадается, и фосфорный ангидрид превращается в шлак.

Чтобы производство стали сопровождалось удалением из ванны расплавленного металла фосфора, необходима не слишком высокая температура и содержание в шлаке оксида железа.

Чтобы удовлетворить эти требования, в расплав добавляют окалину и железную руду, которые и формируют в ванне расплавленного металла железистый шлак.

Содержащий высокое количество фосфора шлак, формирующийся на поверхности ванны расплавленного металла, удаляется, а вместо него в расплав добавляются новые порции оксида кальция.

Кипение ванны расплавленного металла

Дальнейший процесс производства стали сопровождается кипением ванны расплавленного металла. Такой процесс активизируется с повышением температуры. Он сопровождается интенсивным окислением углерода, происходящим при поглощении тепла.

Процесс производства стали в электропечах

Производство стали невозможно без окисления излишков углерода, такой процесс запускают при помощи добавления в ванну расплавленного металла окалины или вдувания в нее чистого кислорода.

Углерод, взаимодействуя с оксидом железа, выделяет пузырьки оксида углерода, что создает эффект кипения ванны, в процессе которого в ней снижается количество углерода, а температура стабилизируется.

Кроме того, к всплывающим пузырькам оксида углерода прилипают неметаллические примеси, что способствует уменьшению их количества в расплавленном металле и приводит к значительному улучшению его качества.

На данной стадии производства из сплава также удаляется сера, присутствующая в нем в форме сульфида железа (FeS). При повышении температуры шлака сульфид железа растворяется в нем и вступает в реакцию с оксидом кальция (CaO). В результате такого взаимодействия образовывается соединение CaS, которое растворяется в шлаке, но раствориться в железе не может.

Раскисление металла

Добавление в расплавленный металл кислорода способствует не только удалению из него вредных примесей, но и увеличению содержания данного элемента в стали, что приводит к ухудшению ее качественных характеристик.

Чтобы уменьшить количество кислорода в сплаве, выплавка стали предполагает осуществление процесса раскисления, который может выполняться диффузионным и осаждающим методом.

Диффузионное раскисление предполагает введение в шлак расплавленного металла ферросилиция, ферромарганца и алюминия. Такие добавки, восстанавливая оксид железа, снижают его количество в шлаке. В результате растворенный в сплаве оксид железа переходит в шлак, распадается в нем, высвобождая железо, которое возвращается в расплав, а высвобожденные оксиды остаются в шлаке.

Производство стали с осаждающим раскислением осуществляется путем введения в расплав ферросилиция, ферромарганца и алюминия. Благодаря наличию в своем составе веществ, обладающих большим сродством к кислороду, чем железо, такие элементы образуют соединения с кислородом, который, отличаясь невысокой плотностью, выводится в шлак.

Производство стали в мартеновских печах

Регулируя уровень раскисления, можно получать кипящую сталь, которая не полностью раскислена в процессе плавки.

Окончательное раскисление такой стали происходит при затвердевании слитка в изложнице, где в кристаллизующемся металле продолжается взаимодействие углерода и оксида железа.

Оксид углерода, который образуется в результате такого взаимодействия, выводится из стали в виде пузырьков, также содержащих азот и водород. Полученная таким образом кипящая сталь, содержит незначительное количество металлических включений, что придает ей высокую пластичность.

Производство сталей может быть направлено на получение материалов следующего типа:

• спокойных, которые получаются, если в ковше и печи процесс раскисления полностью завершен;
• полуспокойных, которые по степени раскисления находятся между спокойными и кипящими сталями; именно такие стали раскисляются и в ковше, и в изложнице, где в них продолжается взаимодействие углерода и оксида железа.

Если производство стали предполагает введение в расплав чистых металлов или ферросплавов, то в результате получаются легированные сплавы железа с углеродом.

Если в стали данной категории необходимо добавить элементы, которые имеют меньшее сродство к кислороду, чем железо (кобальт, никель, медь, молибден), то их вводят в процессе плавки, не опасаясь за то, что они окислятся.

Если же легирующие элементы, которые необходимо добавить в сталь, имеют большее сродство к кислороду, чем железо (марганец, кремний, хром, алюминий, титан, ванадий), то их вводят в металл уже после его полного раскисления (на окончательном этапе плавки или в ковш).

Необходимое оборудование

Технология производства стали предполагает использование на сталелитейных заводах следующего оборудования.

Участок кислородных конверторов:

• системы обеспечения аргоном;
• сосуды конверторов и их несущие кольца;
• оборудование для фильтрации пыли;
• система для удаления конверторного газа.

Участок электропечей:

• печи индукционного типа;
• дуговые печи;
• емкости, с помощью которых выполняется загрузка;
• участок складирования металлического лома;
• преобразователи, предназначенные для обеспечения индукционного нагревания.

Участок вторичной металлургии, на котором осуществляется:

• очищение стали от серы;
• гомогенизация стали;
• электрошлаковый переплав;
• создание вакуумной среды.

Участок для реализации ковшовой технологии:

• LF-оборудование;
• SL-оборудование.

Ковшовое хозяйство, обеспечивающее производство стали, также включает в себя:

• крышки ковшей;
• ковши литейного и разливочного типа;
• шиберные затворы.

Производство стали также предполагает наличие оборудования для непрерывной разливки стали. К такому оборудованию относится:

• поворотная станина для манипуляций с разливочными ковшами;
• оборудование для осуществления непрерывной разливки;
• вагонетки, на которых транспортируются промежуточные ковши;
• лотки и сосуды, предназначенные для аварийных ситуаций;
• промежуточные ковши и площадки для складирования;
• пробочный механизм;
• мобильные мешалки для чугуна;
• оборудование для обеспечения охлаждения;
• участки, на которых выполняется непрерывная разливка;
• внутренние транспортные средства рельсового типа.

Производство стали и изготовление из нее изделий представляет собой сложный процесс, сочетающий в себе химические и технологические принципы, целый перечень специализированных операций, которые используются для получения качественного металла и различных изделий из него.

Производство металлов. Производство чугуна, стали, алюминия, меди

Металлургия в первоначальном значении — искусство извлечения металлов из руд. Возникла металлургия в глубокой древности: при раскопках были найдены следы выплавки меди, датированные 7–6-м вв. до н.э.

На следующем этапе развития металлургии человек научился получать из руд железо. К 1-му тысячелетию н.э. железо стало наиболее распространенным среди используемых человеком материалов.

К середине 14 века появились первые доменные печи. В Англии в 1740 г . появилась тигельная плавка — первый способ производства стали. В 1856 г. был впервые осуществлен бессемеровский, в 1864 г . — мартеновский, а в 1878 г.

— томасовский процессы производства стали.

Медь начали массово производить, когда в 1866 г . Семенников В. А. изобрел конвертирование штейна.

Металлургия — наука, изучающая теоретические и технологические основы промышленных способов получения металлов и сплавов.

Некоторые металлы (золото, платина, серебро, медь) могут встречаться в виде самородных, остальные металлы входят в состав различных минералов (горных пород) в виде оксидов, сернистых, углекислых и других химических соединений.

Общее содержание металлов (по массе) в земной коре составляет около 15 %, в том числе: алюминия — 7,45 %, железа — 4,2 %, магния — 2,1 %, титана — 1 %, хрома — 0,02 %, меди — 0,01 %, никеля — 0,008 %.

Все процессы, которые лежат в основе получения металлов и сплавов из химических соединений, подразделяют на две основные группы: пирометаллургические и гидрометаллургические.

Пирометаллургические процессы — высокотемпературные способы получения металлов и сплавов, осуществляемые при сжигании топлива, экзотермических реакциях, термической диссоциации летучих соединений, металлотермии (алюмотермии, магнийтермии), электроплавке, электролизе расплавов и т. п.

Гидрометаллургические процессы — способы получения металла посредством выделения его из растворов без нагрева до высокой температуры (ниже 300 ° С). Данный метод, например, используют для извлечения меди из бедных окисленных и самородных руд слабыми растворами серной кислоты с последующим выделением из раствора металлической меди.

Иногда в отдельную группу выделяют электрометаллургические процессы, основанные на получении металлов или сплавов при помощи электрического тока.

При этом данные процессы могут являться либо пирометаллургическими (когда для извлечения металлов из руд и концентратов, их производства и рафинирования используется тепловой эффект электрических явлений), либо гидрометаллургическими, основанными на электролизе водных растворов.

Материалы, необходимые для осуществления металлургических процессов. Исходными материалами для производства металлов являются шихтовые материалы и огнеупоры.

Шихтой называют совокупность исходных материалов, необходимых для плавки, взятых в рассчитанном массовом соотношении. При производстве металлов в состав шихты входят руды или исходные металлы, топливо и флюсы.

Руда — это природное минеральное сырье, содержащее металлы или их соединения в концентрациях и формах, приемлемых для промышленного использования. Помимо соединений извлекаемого металла, руда содержит пустую породу, в составе которой нужный металл отсутствует. Например, железные руды могут содержать лишь до 50…60 %, а медные — 2…4 % основного элемента в исходном сырье.

Топливо может являться не только источником тепла, но и реагентом, восстанавливающим металл из его оксидов и других соединений.

Основными видами топлива при производстве металлов являются каменный уголь, кокс, природный газ, мазут и др.

Топливо содержит свободный углерод, углеводороды, соединения серы, кислорода, азота, различные минеральные соединения, переходящие при сгорании в золу, и др.

Флюсы — это материалы, вводимые в шихту, которые в процессе плавки взаимодействуя с пустой породой руды, золой топлива и вредными примесями, образуют легкоплавкий шлак.

Огнеупоры — это материалы и изделия на основе минерального сырья, обладающие способностью противостоять действию высоких температур (выше 1 500 °С). Они применяются для создания защитной внутренней облицовки (футеровки) металлургических печей, разливочных ковшей, химических аппаратов, ванн и т. д.

• Помимо высокой термостойкости огнеупоры должны обладать химической стойкостью, контактируя с жидким металлом, и постоянством объема при резких перепадах температур.
• Подготовка шихты включает обогащение руды, агломерацию и окатывание.
• Процесс обогащения руды состоит из следующих основных этапов:
• 1) дробление и сортировка руд по крупности с целью получения оптимальных для плавки размеров кусков руды;
• 2) обогащение руды — получение концентрата с более высоким содержанием металла.

При обогащении руд используются способы, базирующиеся на различии физико-химических свойств содержащихся в руде минералов по сравнению с пустой породой (плотности, магнитной восприимчивости, смачиваемости поверхности различными жидкостями). К этим способам относятся промывка руды, гравитационное обогащение, магнитная сепарация и флотация.

Агломерация — это процесс изготовления кускового пористого офлюсованного материала (агломерата), заключающийся в спекании шихты. При агломерации одновременно происходит удаление из шихты вредных примесей (сера, частично мышьяк и др.).

Окатывание — это процесс окусковывания измельченной и увлажненной шихты во вращающихся барабанах с последующим обжигом полученных шарообразных комков (окатышей) в шахтной печи.

1.2. Производство чугуна

Чугун — железоуглеродистый сплав, содержащий более 2,14% С, до 2% Mn , до 4% Si, а также Р и S . В легированных чугунах могут быть и другие элементы. Чугун является конструкционным литейным материалом и исходным материалом для получения стали.

Исходные материалы для доменного процесса. Чугун выплавляется в доменных печах. Исходными материалами для его получения являются железные руды, топливо, флюсы и огнеупоры.

Железные руды — природные минералы, содержащие оксиды железа и пустую породу. В состав пустой породы входят оксиды

кремния SiO 2 (кремнезем), алюминия Al 2O3 (глинозем), кальция СаО и магния MgO. Содержание Fe в рудах составляет 30…65 %. Для получения чугуна используются следующие виды железных руд:

1) магнитный железняк (магнетит), содержащий до 70 % Fe

в виде оксидов FeO (магнитная окись железа) и Fe2O3;

2) красный железняк (гематит), содержащий 55…60 % Fe в виде оксида Fe2O3;

3) бурый железняк (гетит

Изготовление металлических изделий: технологии и этапы производства

СОДЕРЖАНИЕ

Металлические изделия широко используются во многих современных сферах: от промышленности до быта. Они представлены огромным перечнем, начиная микроскопическими деталями для часов и заканчивая огромными элементами конструкций зданий. Чтобы придать им нужную форму и определенные характеристики, применяются сложные методы производства и высокоточные операции.

Изготовление металлических изделий осуществляется на оснащенных специальным оборудованием заводах. Процесс чаще всего является автоматизированным, поэтому происходит практически без участия человека. Существует большое количество технологий производства, которые дают возможность создавать предметы с разными функциями и характеристиками.

5 технологий изготовления металлических изделий

Для изготовления металлических изделий на заводах применяются разные операции – штамповка, ковка, литье, металлообработка. В зависимости от размера и конфигурации, а также назначения элемента выбирают тот или другой тип обработки.

Каждый способ обладает достоинствами и недостатками и требует соблюдения технологии. Расскажем про самые распространенные методы обработки сырья.

Литейное производство

Эта технология работы с металлом чаще всего используется в промышленных масштабах. В заранее созданную форму выливают расплавленный металл и получают заготовку.

Метод не позволяет производить готовую деталь из-за несовершенства лекала, необходимо доработать изделие на токарном станке. Для выполнения сложных элементов нужно выбрать способ воздействия на металл либо быть готовым к доработке детали на оборудовании.

Для промышленного производства сложных элементов технология литья отлично подходит. Она лежит в основе изготовления мелких металлических изделий, которые не получится сделать механически. Посредством литья производят запчасти разного размера и веса. Для метода используют металлические формы и специальные смеси.

Обработка резанием

Подобный метод чаще всего применяется в машиностроении, так же как и отливка, прокат и штамповка запчастей.

Резание является механическим видом обработки и выполняется путем снятия с помощью специального оборудования верхних слоев металла с заготовки с образованием мелкой стружки. В результате снятия излишков материала получаются новые грани деталей. Метод достаточно прост.

В настоящее время резание не так часто применяется в производстве металлических изделий, потому что увеличилась точность исходных заготовок для выполнения запчастей.

: «Автомобильный ножничный подъемник»

Среди технологий с использованием специальных инструментов можно выделить протягивание, сверление, точение фрезерование. Для работы берут металлические заготовки, форма которых максимально подходит для готового элемента. Для этой цели используют сверлильные, токарные и фрезеровочные станки.

Сварка деталей

Метод подразумевает изготовление металлических изделий и конструкций путем соединения двух элементов при плавлении металлических компонентов. Технология применяется в машиностроительной сфере для производства необходимых элементов.

В других областях промышленности также используют сварку, если конструкции изделий этого требуют. Это зависит от ряда факторов:

• способы производства заготовки;
• особенности сборки детали;
• качество обработки.

Сварка является сложным методом обработки металла, поэтому и не всегда ей нужно пользоваться. Если нет возможности выполнять сборочно-сварочные работы, механизировать операции и проводить последующую доработку готовых изделий, то не стоит применять технологию на производстве. Нужно выбрать менее трудоемкий способ.

Обработка давлением

Технология обработки металлических изделий включает в себя множество способов. Так как металл очень пластичный, то с помощью давления можно придавать ему разные формы, не разрушая материал. Обработку давлением применяют в разных отраслях промышленности.

: «Оборудование для сварочных работ»

С целью изготовления деталей из металла при помощи давления используют такие операции:

• штамповка;
• прокатка;
• волочение;
• ковка;
• прессование.

Данная технология недорогая по сравнению с другими способами обработки металлов, поэтому подходит многим предприятиям. Давление позволяет производить большой объем деталей в короткое время.

Одним из недостатков метода является вероятность бракованной продукции, потому что в данном случае она выше, чем при других методах обработки. Также заготовки могут расколоться или пойти трещинами.

Механическая обработка

В процессе обработки с помощью инструментов с заготовки срезают лишний металл. Совместное применение нескольких методов помогает выполнить следующие задачи:

• сделать из заготовки деталь любой формы;
• выполнить необходимое количество отверстий;
• сделать изделие более эстетичным при помощи строгания и шлифования.

Все это достигается в результате применения механической обработки металлических элементов.

Такая технология обработки предполагает производство небольшого количества качественных деталей, что исключает использование дополнительных техник. Число бракованных изделий в этом случае также снижается, потому что каждому элементу уделяется много внимания.

Детали из стали

Сталь получают путем плавления железной руды и углевода с добавлением посторонних примесей с целью изменения характеристик и свойств полученного материала. Процесс введения дополнительных металлов в сталь называется легированием. Поэтому все стали делят на легированные и углеродистые.

Главные свойства стали:

• устойчивость к разрушению;
• твердость;
• износостойкость;
• доступность и экономичность.

Металл применяется при изготовлении готовых металлических изделий хозяйственного назначения, строительных инструментов, станков, кухонных принадлежностей и много другого. Если выполнять детали по индивидуальному заданию, можно учесть все особенности будущего изделия, подобрать подходящий сплав стали, который будет отлично справляться со своим назначением и прослужит долго.

: «Металлические стеллажи для склада»

Отличительными характеристиками легированной стали являются устойчивость к коррозии, окислению и гигиеничность. Сплав разумно применять для выпуска изделий, которые будут подвергаться воздействию воды, солнца, перепадов температуры и другим агрессивным факторам.

Изделия из нержавеющей стали прослужат долго. Материал используют в медицинской сфере и пищевой промышленности, потому что его поры не накапливают бактерии, и сталь удобно дезинфицировать.

Детали из бронзы

Бронза производится путем сплавления меди и других металлов. В нее также могут быть включены легирующие добавки.

Главные достоинства бронзы:

• устойчивость к истиранию;
• долговечность и прочность;
• ковкость;
• антикоррозионная устойчивость;
• гигиеничность;
• стойкость к вредному воздействию соленых растворов и некоторых органических кислот.

Из металла выполняют детали для машиностроительной, транспортной, авиационной сферы, для ракетостроения и судостроения. Также из бронзы делают компоненты для электронной техники, которая работает в морской воде, для химической аппаратуры.

В материале очень маленькие поры, в нем не скапливается грязь и вредные микроорганизмы. Бронзу можно использовать для производства сантехники, но для массового выпуска она не годится, так как слишком дорого стоит.

Самые популярные виды бронзы:

• бериллиевая бронза обладает упругостью и электропроводностью. Металл применяется для деталей электротехники и инструмента;
• оловянная бронза применяется в разных сферах и устойчива к воздействию соленой воды;
• алюминиевая бронза похожа на оловянную, но по цене дешевле. Материал применяется для изготовления металлических декоративных изделий для интерьера;
• кремниевая бронза обладает упругостью, пластичностью и тягучестью, не поддается влиянию низких температур. Материал применяют для производства деталей для электроники, машин и оборудования для применения в суровых условиях севера.

Детали из латуни

В основе сплава латуни – медь с легирующих элементом – цинком. Материал обладает хорошей пластичностью, которая снижается при температуре более 300 градусов.

Если в латуни, помимо меди и цинка, есть дополнительные элементы, ее характеристики определяют посторонние включения. Металл хорошо обрабатывается при помощи ковки и чеканки, но отлить его практически невозможно.

Главные качества латуни:

• легкая обработка и возможность исполнения сложных элементов;
• долговечность и износостойкость;
• хорошая антикоррозионная устойчивость;
• не повреждается в агрессивной среде;
• сохраняет пластичность при низких температурах.

Из латуни делают декоративные элементы, предметы интерьера, сувениры. Латунь необходима для производства подшипников, труб, шестеренок и проволоки. Сплав требуется для выпуска маленьких приборов, а также больших машинных устройств.

: «Оборудование для СТО»

В настоящее время латунь применяется для производства деталей в системах охлаждения, переходников, сантехнического оборудования, крепежа.

Детали из чугуна

Чугун содержит железо и углерод в большем выражении, чем в стали. В металл добавляют и другие примеси. Чугун – это продукт черной металлургии.

Главные качества чугуна:

• небольшая цена;
• хорошие литейные свойства;
• выносливость к нагрузкам;
• твердость и прочность;
• хорошая теплоотдача;
• переносимость низких температур;
• устойчивость к влаге.

Если в чугун добавляют легирующие компоненты, то металл становится жаропрочным, износостойким, коррозионноустойчивым. Металл часто применяется не только для литья небольших деталей, но и больших и увесистых изделий разной толщины. Свойства чугуна позволяют выливать его в заготовки разной формы и сложности. Из металла можно сделать очень точные изделия с минимальным процентом брака.

Чугун необходим для производства разных деталей – корпусов автомобилей, насосов, водосточных систем, люков для канализации, дверей, крыш. Из металла получаются красивые кованые декоративные элементы, скульптуры, винтовые лестницы, решетки, заборы, фонари, множество деталей для украшения дома и интерьера.

Из чугуна делают сантехническое оборудование, которое удобно в использовании и служит долгие годы. Хорошими считаются именно чугунные изделия – ванны, трубы отопления, раковины, мойки.

: «Размещение товаров на складе»

В отопительных системах принято использовать чугунные трубы и батареи по причине того, что материал нагревается и долго остывает. Также из чугуна делают посуду для приготовления пищи.

С целью повышения прочности, немагнитности, улучшения других качеств сплава в него стали добавлять графит. Так появился серый чугун. Материал применяют для изготовления деталей в автомобильной, нефтегазовой отраслях, в системах водоснабжения.

Этапы изготовления металлических изделий

Создание изделий из металлов – это отдельная отрасль производства, при котором требуется соблюдение собственной технологии и этапов обработки. Также на предприятиях необходимо придерживаться правил и прочих технических условий.

Если во время производства металлических деталей были допущены ошибки, это отразится негативно на эксплуатационных характеристиках материала. Расскажем про основные этапы изготовления металлических элементов.

Проектирование

Обычно создание изделий из металлов предполагает использование стандартных схем и технических условий, поэтому параметры деталей имеют похожие размеры. Иногда появляются индивидуальные заказы, которые требуют разработки собственного проекта по требованиям заказчика.

При изготовлении художественных металлических изделий на заказ также необходим проект будущей детали. Для этого необходимо разработать чертежи, провести расчеты. Потребуется учесть все особенности изделия.

Когда свое одобрение на производство детали дадут специалисты, изучив техническую документацию, она передается в цех. Ее могут делать в большом количестве или в единичном экземпляре.

Выбор материалов

За этапом проектирования или параллельно с ним идет подбор сплава для производства детали. Каждый материал, марка стали или чугуна имеет собственные характеристики, влияющие на способ обработки и дальнейшую эксплуатацию.

: «Гибочные прессы»

Выбирая тот или иной материал, инженер должен понимать, что будет с заготовкой при фрезеровании и шлифовке, не начнется ли деформация, не покорежит ли деталь потом. Проектировщик должен предвидеть изменения материала под воздействием химических веществ, высоких температур и прочего.

Формовка

Этап является сложным в исполнении и включает в себя множество операций по производству изделий. Формовка выполняется несколькими методами:

• литье – сплав нагревают до жидкого состояния и заливают в форму;
• ковка – заготовку из чугуна или стали подвергают давлению, намеренно повреждая и придавая изделию нужную форму и характеристики;
• прессование — для изменения заготовки используют тяжелый пресс с матрицей конкретного вида, воздействуя на холодный или нагретый сплав. Этот же способ применяют при изготовлении изделий из металлических порошков;
• прокат – пропуск заготовки через тяжелые валы, они растягивают и сжимают металл, придавая нужную форму;
• механическая обработка бывает разная, в зависимости от необходимых параметров будущей детали. Это может быть фрезерование, токарные операции, резка и прочее.

Термообработка

Большая часть готовых металлических изделий рассчитаны на высокие температуры, большие нагрузки. Они должны обладать прочностью, устойчивостью к химическим веществам и агрессивным средам, механическим и динамическим воздействиям и другому. Для достижения указанных свойств применяют термообработку.

Высокие температуры преобразуют структуру детали без изменения химического состава. Например, разогрев стали смягчает ее для резки, не давая ей раскрошиться от фрезы. Кроме термонагрева, используют термохимический метод, когда на химическую структуру материала влияют извне.

Шлифовка

В конце производства поверхность металлической детали необходимо выровнять. Для этого выполняют шлифовку или полировку. Обработку производят при помощи станков и абразивных средств разного калибра. Верхний слой металла снимает вращающийся вал со шлифовальными кругами.

Степень шероховатости детали устанавливается по желанию заказчика. Не все изделия требуют идеально гладкой поверхности. Тогда шлифовку можно не проводить с целью удешевления готового изделия. Изготовление и производство металлических стальных изделий может завершать покраска.

: «Что такое гидравлический пресс. Принцип работы»

Металлоизделия встречаются практически в любой сфере деятельности человека. Там, где требуется специфическое оборудование и инструмент, без них не обойтись. Металл – прочный, износостойкий и относительно недорогой материал прочно вошел в жизнь современных людей. Без него уже невозможно представить никакую деятельность человека.