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;
- механическая обработка с использованием станков (гравировка, фрезеровка, токарное производство, шлифовка, гидроабразивная и плазменная резка);
- обработка с использованием высокого давления (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
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://ferrolabs.ru/blog/obrabotka-tsvetnykh-metallov/