Работа с металлом – это не только пыльные цеха и промышленные детали. В этом деле есть место и для искусства. Инкрустация металлом – популярный способ украшения деревянных или металлических поверхностей. Затейливый узор из металлических кусочков придает изделию дорогой и оригинальный вид.
Технология инкрустации
Изобрели эту технику еще в древнем мире: на самом деле она проста, требует только усидчивости и терпения. Инкрустировать металлом можно дерево, камень, кость, другой металл. Эта технология применялась и применяется для украшения мебели, предметов интерьера, холодного оружия или огнестрельного. Древние мастера любили сочетать разные по цвету металлы, например, бронзовое изделие, которое со временем позеленеет, инкрустировали серебром или золотом – получался контраст, а изготовленная вещь становилась только красивее с годами.
Как сделать
Неискушенным мастерам лучше всего начинать с инкрустации дерева. Делается это следующим образом.
На бумаге создается эскиз будущего орнамента или украшения, желательно размер в размер. Затем изображение переносится на дерево. Специальным резцом – штихелем – изображение прорезается на украшаемой поверхности. Канавки должны быть достаточно глубокими. Можно сделать их штихелем, можно выдолбить зубилом или вытравить химическим способом – выбор метода зависит от размеров заготовки. После этого подготавливается проволока, которой будет производиться инкрустация. Ее вытягивают и превращают в плоскую ленту.
Затем ленту боком укладывают в прорезанные канавки, аккуратно обрезая концы. После этого проволока вбивается в дерево при помощи небольшого молоточка. Поверхность ее как бы «растекается», плотно закрывает канавку и сливается с деревом. Затем рисунок зачищается наждачной бумагой, чтобы он не выделялся по высоте и ярче блестел.
Опытные мастера советуют не прорезать весь рисунок сразу: дело в том, что после вбивания молотком, поверхность дерева слегка расплющивается, и рисунок может «поплыть». Поэтому обычно инкрустаторы режут элемент за элементом, по одному.
Мы описали только одну из технологий, вбивание. Существуют еще методы «слить воедино» металл с деревом. Например, вплавление, когда в канавки заливается жидкий легкоплавкий металл. Застывая, он образует узор.
Есть и методика вклеивания, когда в углубления наносят специальный клей, и изображение, уже изготовленное другим методом, просто вклеивают в поверхность дерева.
Инкрустированные изделия не теряют своей актуальности. Эту технологию можно применять как для создания стилизованных под старину изделий, так и современных.
Многие люди при слове «металлопрокат» представляют себе большой металлический лист. Однако это понятие намного шире. Разберемся, что такое металлопрокат, как его изготавливают и где применяют.
Металлопрокат как группа изделий
Металлопрокатом называют изделия из различных сплавов, которые получают путем прокатывания. Прокатывают металл на специальных станках или станах.
Прокатка — один из способов обработки металлов давлением. Прокатный стан имеет двигатель и валки, которые двигаются и обжимают металлическую заготовку. Таким способом можно получить самые разнообразные изделия. Кроме того, в процессе прокатки меняется не только форма, но и химические и физические свойства исходного материала.
Изделия, получаемые методом прокатки, делят на два вида – сортовые и листовые. Листовые изделия, это понятно: лист, рулон, металлическая полоса. Они могут быть созданы методом холодной прокатки или горячей. Сортовые изделия – это уже не просто плоский металл. Это могут быть детали определенной формы – квадраты, круги из металла или фасонные изделия, такие как балки, уголки, рельсы.
Кстати, трубы – это тоже металопрокат. Просто обычно их выносят в отдельную группу – трубопрокат. Трубы делят на круглые и трубы другой формы в сечении.
Изделия, полученные методом проката
Швеллер, балка, уголок – знаменитая «троица» сортовых прокатных изделий, которые применяются в строительстве и при сборке различных металлоконструкций. Их преимущество в том, что они сразу идут в работу как готовые изделия, тогда как остальной прокат – всего лишь заготовка для дальнейшей обработки. Подробно о них мы писали в статье «Швеллер, балка, уголок – разбираемся в топовых изделиях из металла».
Арматура – прутья круглого сечения из низколегированной и углеродистой стали. Применяется для армирования (укрепления) бетонных конструкций. Собственно, наличием арматуры внутри и отличаются просто бетон и железобетон. Прутья могут быть гладкими или иметь ребра.
Стальной лист может иметь различную толщину и состав. Стальные листы применяются в машиностроении, судо- и самолетостроении, в строительстве, облицовке, создании бытовых принадлежностей (ложка, вилка, гаечный ключ – это сделано из листа).
Профнастил – особым образом согнутый лист, имеющий ребра жесткости. Самый популярный кровельный материал. Может так же применяться дли облицовки и других целей.
На рынке доступно такое большое количество станков, что в широком смысле их подразделяют уже на очень большие группы. Мало кто различает листогибочный станок и пресс – это все просто оборудование для гибки. Однако специалисты узкого профиля скажут – разница есть, и она существенная.
Различия двух машин
И листогибочный станок, и гибочный пресс предназначены для придания нужной формы металлу, создания сгибов на листовых заготовках. Сгибы делаются по определенной разметке, они имеют конкретную форму, глубину – все это просчитывается инженерами.
Многопереходную сложную гибку используют на различных производствах: в машиностроении, при создании стойматериалов, мебельной фурнитуры и крепежных элементов и т.д. И если лет 30 назад оператор листогиба после каждой операции вынужден был доставать, перемещать заготовку, менять параметры сгибания, то современная техника все делает сама.
Листогибочный станок считают подвидом гибочного пресса. Самое очевидное различие в том, что гибочный пресс используется для создания изделий из довольно толстого металла, а вот станок-листогиб удобен для придания формы большим металлическим тонким листам. Кроме того, при работе на прессе так или иначе металл повреждается, т.к пресс ударяет по поверхности. А вот станок ее не повреждает, происходит лишь деформация – растяжение снаружи и сжатие частиц металла внутри.
Современное гибочное оборудование может придавать удивительные по форме сгибы даже очень толстым листам. Практически не выпускаются однозадачные станки. Как правило, машины могут дополнительно отрезать лист, делать просечки, и т.д.
Принцип работы гибочного агрегата
Вне зависимости от названия, устройство у всех гибочных машин в целом одинаковое. Его рабочая часть состоит из узлов:
• формирующий элемент (гибочная балка, траверса);
• прижимной элемент (прижимная балка);
• привод (электрический, гидравлический, электромагнитный, ручной, электромеханический).
Прижимной элемент фиксирует заготовку, а траверса прижимается к ней с необходимым усилием, формируя изгиб.
Иногда различают аппараты со «свободной гибкой» и «калибровкой». «Свободная гибка» означает, что лист металла в момент сгибания уходит под действием траверсы вниз и как бы провисает воздухе. А при «калибровке» он жестко прижимается к нижней части, которая имеет нужную форму. «Свободная гибка» всегда менее точна, зато лучше подходит для толстых заготовок. Для тонких листов, где важны самые мелкие сгибы рекомендуют использовать метод «калибровки». Если для вас это важно, уточняйте у продавца станков, какой именно тип сгибания обеспечивает машина.
Один из любимых методов обработки у многих мастеров – дробеструйная обработка металла. Она имеет массу преимуществ перед пескоструйной. Разберемся в тонкостях технологии и в необходимом оборудовании.
Что такое дробеструйная обработка и зачем она нужна
Суть технологии заключается в том, что на обрабатываемую поверхность воздействует струя воздуха вместе с дробью – мелким абразивным материалом в виде шариков. Шарики могут быть чугунными, стальными, керамическими, стеклянными, пластиковыми и даже каменными.
Воздействие струей дроби относится к холодным методам обработки. Этот способ позволяет решить множество разных задач:
• Удалить с поверхности окалину и следы ржавчины.
• Удалить неровности, возникшие в результате предыдущей обработки металла.
• Отполировать поверхность и сделать ее матовой.
• Убрать оксидную пленку.
• Придать поверхности шероховатость (это необходимо для нанесения краски или других покрытий – улучшает сцепление с поверхностью).
По сути, все эти задачи успешно решает и пескоструйная обработка. Однако, адгезия (способность к связи с покрытием), получаемая после обработки дробью, намного выше. Сам процесс чище (вдохнуть дробинку проблематичнее, чем песчинку, поэтому для оператора тут меньше рисков), а учитывая, что нерасколовшиеся дробинки можно использовать повторно, получается весьма экономично. Учитывая, что дробинки крупнее песчинок, процесс более высокопроизводителен.
Список необходимого оборудования
Дробеструйная обработка может быть ручной, либо производиться в стационарной установке.
Для ручной обработки понадобится:
• Компрессор (этот аппарат подает сжатый воздух под давлением).
• Абразивоструйный аппарат (туда загружается абразив и смешивается со струей воздуха, поступающей из компрессора).
• Абразивоструйный рукав (толстый шланг, по которому воздушно-абразивная смесь поступает к обрабатываемой поверхности).
• Сопло (или «пистолет» — то, что оператор держит в руках, направляя струю).
• Запас непосредственно абразивного материала.
• Защитный костюм со шлемом для оператора
• Дыхательный фильтр для оператора.
В стационарной дробеструйной камере многое автоматизировано: все оборудование находится снаружи, а внутри – прорезиненные стены и решетчатый пол. Покрытие стен позволяет не повреждать их при попадании дробинок, а решетчатый пол «собирает» и просеивает дробинки, позволяя очищать их и использовать повторно, если они не повреждены. Так же такая камера очищает воздух, позволяя струйщику трудиться в чистоте и безопасных условиях.
Токарный станок – база для любого металлообрабатывающего производства. Существует несколько видов таких машин, в частности – лоботокарный станок. О его особенностях и поговорим в нашей статье.
Зачем нужен лоботокарный станок
Лоботокарный станок, как мы уже сказали – разновидность токарного. Это узко-специализированное оборудование, которое позволяет делать строго-определенные операции. Ось вращения лоботокарного станка всегда расположена горизонтально.
Такой станок предназначен для обработки больших по диаметру тел вращения. Это может быть конус, фасонная поверхность, цилиндр. Толщина деталей при этом может быть совсем небольшой. Лоботокарный станок используется для создания звездочек, фланцев, шкивов колеса, валов, труб, зубчатых колес. Он позволяет обрабатывать боковые части и кромки деталей. При помощи такой машины можно отшлифовать торцы, нарезать резьбу, проточить канавки или расточить внутреннюю поверхность заготовки.
Сегодня лоботокарные станки считаются не слишком популярными – на замену им пришли более производительные машины токарно-карусельного типа. Однако лобовые станки по-прежнему используются на небольших производствах (штучное) и в кустарном деле, в ремонтных мастерских.
Устройство лоботокарного станка
Если вы примерно знакомы с устройством токарного станка, представить, как работает лоботокарный будет нетрудно. У него:
• Нет задней бабки.
• Станина короткая и небольшая по высоте.
• Большой диаметр планшайбы – она может достигать 4 метров.
• Скорость вращения шпинделя относительно небольшая, но при этом на нем можно размещать детали большого размера.
• Шпиндель и суппорт — отдельные друг от друга.
• Ось вращения – горизонтальна.
На плите основания расположена передняя бабка и планшайба, а так же – суппорт с основанием. В передней бабке размещается коробка скоростей. Заготовка крепится на планшайбе при помощи болтов или прихватов. При этом в плите напротив планшайбы есть особая выемка, благодаря которой и становится возможным обрабатывать огромные по диаметру заготовки.
Иногда лоботокарный станок оснащают задней бабкой, что существенно расширяет его возможности. Несмотря на то, что лоботокарные станки не считаются передовым оборудованием, они впускаются с ЧПУ. Программа позволяет задать схему движения автоматических резцов, поддерживать интенсивность обработки.
При изготовлении бытовой техники, мебели, стройматериалов, решеток, декоративных изделий часто требуется создание отверстий в заготовках. Для этого используется такая методика как пробивка металла. Мощное оборудование просто выбивает отверстие из листа – быстро и точно.
Методика координатной пробивки металла
Координатно-пробивные работы – это создание в металлических листах отверстий разного размера и формы. Данный вид работ позволяет создавать сложные изделия. Пробивка относится к штамповочным работам.
Работа выполняется на координатно-пробивном станке. Последний крепко зажимает деталь и перемещает ее, согласно заложенной программе. Внизу, под листом, находится матрица, а сверху – пуансон и прижимное кольцо. Кольцо плотно прижимает к матрице заготовку и пуансон пробивает отверстие. Количество пуансонов в каждом инструменте разное – если их много, то лист можно буквально изрешетить за секунду. Чем больше пробивного инструмента заложено в станке, тем он производительнее.
Для пробивки некруглых, фигурных отверстий, используется особый поворотный инструмент. Кроме непосредственно координатной пробивки станки могут выполнять и другие виды работ, например:
• Неполную пробивку (когда отверстие сделано, но весь металл остается на месте — такая технология часто используется для создания решеток в корпусах бытовой техники, например).
• Пуклевку (метод пробивки, когда края отверстия как бы вытягиваются вниз или вверх), получается отверстие с «носиком», которое в дальнейшем успешно используется для крепежа.
• Формовку (выдавливание рельефа на поверхности материала).
Координатно-пробивные станки
Мы считаем, что такое оборудование должно быть производительным и высокоточным. Хотя существуют и совсем небольшие домашние модели пробивных станков. Для производств стоит выбирать самые современные и «умные» модели. На что обращать внимание при выборе?
Во-первых, максимальная толщина обрабатываемого металла. У ряда моделей эта величина доходит до 8-9 мм. Смотрите на максимальное количество ударов в минуту (производительность вашего станка), размеры рабочей зоны (от этого зависит максимально возможный размер детали на изготовление) и усилие вырубки.
Существуют станки, способные выполнять еще ряд полезных операций с металлом. На выходе деталь получается полностью готовой. Кроме пробивки, они могут прямо на месте делать гравировку, кернение, гибку краев, обработку пуклевок и накатку резьбы. Для серийного производства – незаменимая вещь, которая окупит себя в короткие сроки.
Среди способов резки металла выделяется газовая: такой метод не требует дорогостоящего оборудования и работать можно буквально в полевых условиях. Рассмотрим подробнее такой процесс как резка металла пропаном.
Не пропаном единым
При газовой резке используются обычно два вида газов. В нашем случае – пропан и кислород. Суть способа заключается в том, что смесь кислорода и пропана нагревает металл до температуры его горения. После этого под давлением подается струя режущего кислорода, которая воспламеняется от контакта с поверхностью. Благодаря этому, одна часть заготовки отделяется от другой.
Преимущества и недостатки
Пропановая резка во многом удобна, но имеет и свои недостатки.
Преимущества метода:
• Линия реза может быть совершенно любой формы, любого вида.
• Нет требований к помещению, в котором проводится такого типа работа.
• Процесс резки достаточно быстрый.
• Резак легко транспортируется в любое место.
• Удачное соотношение цена/качество.
Недостатки метода:
• Самый главный недостаток: далеко не каждый тип металла можно разрезать при помощи газового резака. Температура горения металла должна быть ниже, чем температура плавления. Поэтому так режут обычно только чугун и углеродистую сталь.
• После газовой резки качество кромок ниже, нежели при других способах раскроя. Вследствие плавления и активного горения на краях среза образуются окалина, неровности, шероховатости, зацепы.
• Вытекает из предыдущего: после газовой резки детали требуют механической обработки (зачистки).
• Возможны линейные отклонения реза.
Резка пропаном может быть разделительной, поверхностной и ударной. Из названия можно понять, что разделительная резка применяется для раскроя металла на части (отделение их друг от друга), поверхностная – для зачистки поверхности, когда нужно удалить неровности, канавки и т.д. Ударная резка применяется для создания в металле отверстий.
Газовая резка требует высокой квалификации от мастера. Заготовки нужно тщательно очистить от ржавчины и грязи. Важно, чтобы подача кислорода была непрерывной – только так срез будет ровным и аккуратным. Есть некоторые нюансы при работе с толстолистовым металлом: мощность струи регулируется сообразно толщине заготовок. Мастер должен точно знать, какое давление кислорода выставить в каждом конкретном случае, выбрать нужную скорость резания, предотвратить попадание искр на заготовки. Только в этом случае линия среза будет качественной, а применение этого метода оправдает себя.
Изобретение нержавеющей стали, конечно, большой прорыв: сталь, которая не подвержена коррозии служит дольше, а сфера ее применения немного шире, чем у обычной. При этом, нержавеющая сталь требует к себе повышенного внимания. Ржавеет ли нержавейка, и как предотвратить этот процесс – рассмотрим в нашей статье.
Почему не ржавеет?
Нержавеющая сталь – это, прежде всего, высоколегированный материал. Главный «борец со ржавчиной» это хром. Чем выше процент содержания этого вещества в металле, тем выше его коррозионная устойчивость. В обычных условиях эксплуатации коррозионно-стойкими считаются стали, в которых 13% хрома, для использования в агрессивной среде потребуется металл с 17-ю процентами. Кроме хрома в составе могут быть и другие добавки: никель, марганец, медь.
Причина образования некрасивого рыжего налета на металлических изделиях – контакт железа с воздухом. Т.е. чтобы железо заржавело, вовсе необязательно его мочить водой: именно кислород вступает в реакцию с молекулами стали. Результатом реакции становятся окислы, которые со временем разрушают поверхность металла, делают ее пористой и рыхлой. Ржавчина идет вглубь и разъедает металл насквозь.
Нержавейка (сталь с высоким содержанием хрома) тоже вступает в контакт с кислородом. Однако молекулы хрома имеют свойство образовывать на поверхности достаточно толстую (по химическим меркам) оксидную пленку. Она-то и защищает металл от коррозии. При этом оксидная пленка очень мало реагирует с другими веществами в окружающей среде, поэтому ее часто называют «пассивным слоем».
Почему ржавеет?
Ничто не вечно, поэтому даже нержавеющая сталь со временем может заржаветь. Но этот процесс существенно ускоряется, если за изделиями из нержавейки неправильно ухаживать.
Причина появление окислов – разрушение пассивного слоя. Из-за чего это может происходить?
• Хрома в металле меньше, чем должно быть. Чтобы избежать таких ситуаций, сырье нужно закупать у проверенного поставщика, который предоставляет все подтверждения, сертификаты и другую документацию на продукт.
• Контакт нержавеющей стали с обычной. Простое железо постоянно реагирует с кислородом, поэтому и на нержавейке реакция усиливается. Не стоит допускать, чтобы изделия из обычного металла и нержавеющего обрабатывались одним инструментом (нужно менять шлифовальные круги, например), чтобы стружка или пыль с обычной стали попадала на нержавеющую.
• Использование проволоки из обычной стали для сварки.
• Попадание на поверхность хлора, фтора, йода. Никогда не стоит чистить изделия из нержавейки с применением хлорсодержащих средств!
• Попадание на поверхность абразивных струй.
Для сохранения свойств, нержавейке нужна чистота. Изделия нужно мыть после использования и протирать насухо.
Коррозия – вечный спутник изделий из стали. Разберемся, какие виды коррозии металлов существуют, чем отличаются и чем опасны.
По внешнему виду
Механизм возникновения коррозии мы подробно описали в статье «Ржавеет ли нержавейка?» . Вкратце, причина возникновения ржавчины – окисление поверхности металла из-за контакта с кислородом. По способу распространения на поверхности различают коррозию:
• равномерную и неравномерную (пленка окислов равномерно покрывает металл или образуется «пятнами» в определенных местах); • избирательную (когда рыжий налет появляется в определенных местах, как правило в тех, где контакт с кислородом по каким-то причинам сильнее); • питтинг (язвенная коррозия, коррозия «точками») – когда поверхность покрывается маленькими ямками, как сыпью. Часто такой вид коррозии проявляется, если в металле есть внутренние напряжения, которые выходят наружу, микротрещины. Питтингу часто подвержены изделия, использующиеся в морской воде, в соляной кислоте. • растрескивающую (одновременно с окислением поверхности происходит ее разрушение вследствие механических воздействий); • подповерхностную (реакция происходит под внешней поверхностью, когда частицы металла реагируют с частицами кислорода, рассредоточенными внутри). Внешне сначала она незаметна, однако в дальнейшем приводит к вспучиванию, расслоению, растрескиванию изделия.
Все неравномерные виды коррозии (питтинги, точки, избирательное окисление) значительно более вредны для металла, нежели равномерное окисление. Они ведут к истончению поверхности в определенном месте, а значит, разрушению изделия.
По механизму возникновения
Различают также коррозию химического происхождения и электрохимического. Химическая коррозия – это процесс, когда частицы металла и кислорода реагируют и образуют химическую связь. Она может протекать как в жидкостной среде, так и в газовой. Обычное ржавение лежащего без дела металлического предмета – химическая коррозия.
Электрохимическая коррозия происходит в среде электролитов, когда внутри системы образуется электрический ток. Под действием двух полюсов – катода и анода – частицы из металла вымываются, связываются и выпадают в осадок. Такой вид окисления, как правило, происходит на различных производствах.
Вне зависимости от вида, коррозия приносит как прямые, так и косвенные убытки, поэтому профилактика ржавчины – наиважнейшая задача всех, кто работает с металлом.
За тысячи лет существования человечество изобрело множество способов обрабатывать металл. Свойства металлов столь разнообразны, что позволяют буквально превращать один материал в совершенно другой. Вопрос, для чего нужна обработка металла, многогранен: попробуем разложить все по полочкам.
В широком понимании обработка металлов нужна для того, чтобы создать из них какие-то изделия. Все способы обработки металлов делят на большие группы.
Обработка металлов давлением
Это способы обработки, при которых на металл воздействуют механической силой. На заготовку самыми разными способами воздействуют внешние силы, благодаря чему она переживает пластическую деформацию – принимает нужную человеку форму, вид, иногда даже – слегка меняет внутреннее строение. Для чего нужны основные виды обработки металлов давлением:
• Прокатка – прохождение заготовки между вращающимися валками. Так получают листы, фольгу, ленты, плиты, металлический профиль.
• Прессование – выдавливание из заготовки детали нужной формы и профиля. Так получают детали очень большой массы и размера, в частности, для судо-и авиастроения.
• Ковка, штамповка – нагретый металл ударяют бойком, придавая ему нужную форму. При ковке заготовка лежит свободно, а при штамповке – в специальной форме, штампе. Ковка применяется для штучных изделий а штамповка широко распространена в машинстроении.
• Волочение – заготовки протягиваются через отверстие, в результате чего их толщина уменьшается, а длина увеличивается. Так из кусков стали получают проволоку, пруты, трубы.
Термическая обработка металлов
Это обработка металлов и сплавов при помощи температуры. Целью всех этих манипуляций является изменение свойств самого металла, изменение кристаллической решетки вещества. Металлы, в зависимости от цели и состава, нагревают до определенных температур, а затем охлаждают разными способами: в воде, масле, на воздухе и тд. В результате материал получается более твердым, либо более пластичным, мягким, хрупким – смотря какие свойства ему нужны. К термической обработке относят: отжиг, закалку, отпуск, нормализацию.
Химическая обработка металлов
Данный способы обработки нужны для придания дополнительных свойств изделию – например, твердости и устойчивости к коррозии. Это распыление (какого-либо вещества), погружение (в раствор какого-либо вещества), травление и т.д.
Мы перечислили лишь самые основные способы обработки металлов, в реальности их намного больше. Все они необходимы для того, чтобы из руды или простого листа металла создать изделие – нужной формы, вида, функционала. Это целая наука, изучению которой в университете посвящают несколько лет.
