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.
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.
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.
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.
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.
Металлоконструкции используются в самых разных направлениях человеческой деятельности. Одним из таких направлений являются ограждения из металлоконструкций, которые остаются не только одними из самых эффективных вариантов в плане эксплуатации, но достаточно надежными, а также разнообразными, почему именно этот материал многие и используют, чтобы огородить собственную территорию наиболее удобным и практичным способом.
Причем эти металлоконструкции аналогично могут быть самых разных видов: стальной лист, профильная труба, пруты, сетка-рабица и многое другое. То есть, ограду можно сделать не только того вида, какого хочется, но и из того материала, который больше всего нравится. Специалисты рекомендуют комбинированные заборы, в которые входят одновременно и профильный лист, и металлическая сетка. Удобство таких ограждений заключается еще и в том, что их можно собирать самостоятельно.
Одним из самых популярных вариантов являются сетчатые ограды, сделанная из вышеупомянутой сетки-рабицы, которая отличается не только простой установки и функциональностью, но и низкой стоимостью, позволяя прекрасно зонировать пространство всего участка. Очень часто ее используют для животных.
Второе эффективное ограждение территории происходит при помощи профильного листа, который способен полностью закрыть участок, снижая не только шум. Монтаж такой конструкции аналогично прост. В процессе монтажа такой ограды потребуются следующие предметы: саморезы, столбы, рулетка, лаги, уровень и листы.
Третий распространенный вариант – это забор из металлического штакетника. Сам штакетник делается из оцинкованной стали, который отличается своей прочностью. Кроме штакетника, для установки забора потребуются следующие вещи: опоры, шуруповерт, лаги, саморезы, рулетка. Дополнительной обработки не потребуется. Штакетник продается в таком формате, что готов сразу к эксплуатации.
Из положительных сторон конструкций следует выделить следующие моменты. Во-первых, это простота ухода, которая поможет эксплуатировать забор долгие годы. Во-вторых, это универсальность, которая выражается не только в назначении, но и в формах, а также в сочетаемости с другими материалами. В-третьих, это доступность в цене. Вариантов существует большое количество, поэтому выбрать можно тот, который будет соответствовать бюджету.
Применение металлоконструкций в строительстве носит разноплановый характер. Современное строительство сложно представить без металлоконструкций, которые выполняют те или иные функции в процессе создания того или иного объекта.
Металлоконструкции могут использоваться для организации уличных ограждений, могут применяться для создания каркаса у здания в виде колонн, прогонов и пластин. Аналогично данный материал может помочь сделать инженерные конструкции: мосты, эстакады и путепроводы. Кроме того, из металлоконструкций можно подготовить стены, кровлю у зданий, а также металлочерепицу. Плюс с металлоконструкциями можно получить соответствующие резервуары, а также иные емкости.
Назначение металлоконструкций самое разнообразное. Точно так же, как и виды металлоконструкций, которые могут быть пяти основных вариаций: комбинированные, сварные, литые, клепаные, а также болтовые. Эта классификация подразделяет металлоконструкции по способу работы с ними.
Положительных сторон у металлоконструкций, которые эксплуатируются в строительстве, достаточно много. Во-первых, использование металлоконструкций – это процесс современных технологий, который позволяет доставлять сами конструкции в уже готовом виде, чтобы собирать их одним или несколькими вышеупомянутыми способами.
Во-вторых, процесс сборки не является длительным. Как правило, на него необходимо тратить по минимуму не только времени, но и трудовых ресурсов. В-третьих, металлоконструкции являются настолько универсальными, что с ними можно работать в любое время года. Вне зависимости от погоды. Это очень удобно, так как проект можно реализовать даже зимой. Все это автоматически сокращает общие сроки работ.
В-четвертых, металлоконструкции являются более легкими, чем железобетонные. Вес каркаса позволяет экономить на подготовке фундамента и проведении земляных работ. В-пятых, металлоконструкции полностью экологичны, что дает возможность их применять потом даже повторно. В-шестых, металл совместим с покрытиями: краска, цинкование, а также полимеры. В-седьмых, металлоконструкции не имеют такого свойства, как возгорание. Кроме того, металл можно покрывать соответствующими огнезащитными материалами.
В итоге, можно сказать, что металлоконструкции имеют максимально эффективное соотношение прочности и стоимости, а выбор стали позволяет реализовать самые сложные проекты.
Металлоконструкции из трубы являются теми изделиями, которые отличаются своей прочностью, а также надежностью в процессе эксплуатации. Такие элементы используются в различных сферах промышленного и гражданского назначения. Как правило, металлоконструкции из трубы бывают трех основных видов: круглые, профильные и квадратные.
Назначения у любого из трех видов следующие: реализовать нестандартные решения в дизайне, создать сооружения максимальной надежность и безопасности, возвести каркасы помещений и зданий на большом пространстве, смонтировать кровлю. Все эти направления стали возможны, так как данный тип металлоконструкций отличается следующими показателями: относительная легкость материала, долговечность в процессе эксплуатации, максимальное удобство в ходе транспортировки, достойный и эстетичный вид, относительная простота в ходе монтирования, возможность быстро собирать тот или иной объект, плюс можно не опасаться просадки каркаса.
Металлические конструкции из трубы используются очень часто для создания ферм. Это обусловлено теми особенностями, которыми обладают именно эти помещения. Хотя фермами можно не ограничиваться, создавая самые разнообразные объекты. Специалисты отмечают, что можно разработать не просто ферму, а конкретные теплицы под растения. Аналогично можно сделать душ, столб, скамейки, ворота, а также столики. То есть, все те предметы, которые являются частью декоративного оформления площадки в саду или у коттеджа. Кроме того, можно сделать беседки, гаражи и даже мостики. Настолько универсальные металлоконструкции из трубы.
Главный плюс данной продукции в том, что с ней можно работать самостоятельно, не обращаясь за помощью к специалистам. При правильном расчете можно получить не только положительный результат, но и те конструкции, которые прослужат долгие годы своим владельцам.
Что касается технологии изготовления, то производители металлоконструкций делают, как правило, два вида труб: бесшовные, а также электросварные. Если первый вид подвергается деформации при помощи прессования или прошивания, то при втором подходе стальной лист пропускается через специализированное профилегибочное оборудование. В итоге, замыкающий шов просто сваривается. Затем проводится термообработка изделий, которая значительно повышает технические, а также эксплуатационные показатели.
Цинкование металлоконструкций является крайне важным процессом, создающий существенный защитный слой, который предотвращает появление коррозии на поверхности. Как правило, цинкование применяется в отношении стали. Сам процесс может быть трех основных видов: гальваническое цинкование, холодное и горячее. Все процессы цинкования проводятся в соответствии со стандартами ГОСТ. Любой из видов цинкования может активно применяться как в промышленных сферах, так и гражданских. Расход цинка напрямую зависит только от общей площади поверхности детали, которая обрабатывается, а также в зависимости от химического покрытия.
Одним из самых эффективных и распространенных методов цинкования является горячий способ, который считается одним из самых действенных вместе с гальваническим методом. При этом, по сравнению с электрохимическим цинкованием, горячее является значительно более экономичным способом. Данная технология рассчитана на то, что объект после горячего цинкования способен прослужить несколько десятилетий.
У данного метода есть целый ряд преимуществ, которые следует выделить: обработать можно даже детали самой сложной формы и конструкции, в дальнейшем не потребуется постоянная покраска труб, что особенно актуально для тех элементов, которые находятся в стенах или под землей. Цинковое покрытие способно самостоятельно восстанавливаться, если в его адрес было произведено механическое воздействие, а сам процесс горячего цинкования помогает устранить различные негативные дефекты. Плюс, горячее цинкование является устойчивее в несколько раз, если в дальнейшем объект обработки будет взаимодействовать с различными жидкими веществами.
В процессе подготовки металлоконструкции важно обезжирить, промыть, просушить, чтобы потом в два основных этапа провести горячее цинкование: обработать поверхность, а затем опустить ее в расплавленный цинк, чтобы произошло обволакивание металла. Причем обезжиривание должно проводиться при температуре в районе 75 градусов. Для соблюдения технологии крайне важно иметь мощную вытяжку, чтобы удалять вредный пар, а после обработки деталь должна охлаждаться. Само оборудование обязано обеспечить необходимую скорость для погружения детали. В процессе горячего цинкования выдержка составляет от 5 до 10 минут, а охлаждение может выполняться естественными или принудительными методами.
Предельные состояния металлоконструкций – это такие форматы, когда объекты из металла уже перестают соответствовать эксплуатационным требованиям, а также противостоять негативным внешним воздействиям. Специалисты выделяют два основных вида предельных состояний. Первая группа подразумевает, что эксплуатация полностью невозможна, что приводит и к разрушению элементов из металла. Разрушение может приводить к потере конфигурации, к сдвигам соединений. В определенных случаях, если был проведен капитальный ремонт, теоретически возможна и дальнейшая эксплуатация таких сооружений.
Кроме того, первая группа по характеру предельных состояний делится еще на две дополнительных подгруппы:
1. Когда несущая способность теряется вообще.
2. Когда к эксплуатации конструкция непригодна.
Вторая группа предельного состояния добавляет трудностей для нормальной эксплуатации металлоконструкций, которые в таком случае, могут прослужить просто меньше времени, хотя их эксплуатация еще может продолжаться. Такое предельное состояние характеризуется трещинами, вибрациями и колебаниями. Если такие проявления появились, то следует продумывать либо реконструкцию, либо восстановление. И если при втором варианте диагностике и ремонту подвергаются лишь неисправные элементы, то при первом необходимо пересматривать все детали в комплексе.
Специалистами аналогично разработан и метод определения предельного состояния, существующий еще с середины ХХ века в нашей стране, который должен определить пластические свойства материала, особенность работы конкретных конструкций, а также нагрузки на конструкцию. Именно правильный расчет и должен не допускать появления предельного состояния.
Вышеупомянутые группы могут наступить из-за внешней нагрузки, а также из-за характеристик металла и условий его эксплуатации. Как правило, если предельное состояние наступило, то металлоконструкцию не только нельзя использовать, но еще это и нецелесообразно делать. Проще заменить ее полностью, чтобы она не подвела в процессе эксплуатации.
В итоге, правильное определение предельного состояния поможет не только грамотно эксплуатировать металлоконструкции, но и вовремя остановить использование, если конструкция уже вышла из строя или не соответствует полностью стандартам, которые необходимо соблюдать, чтобы здание из металла было безопасным, а также эффективным в плане выполнения собственных функций, без которых смысл использования пропадает.
