Что такое изготовление металла: Виды, процессы и применение

Металлообработка превращает сырые металлы или полуфабрикаты в конечные продукты путем резки, формовки и литья. Процесс начинается с сырья, которое мы режем, гнем и соединяем, чтобы получить готовые детали для декоративного, промышленного и конструкционного использования.

Крупномасштабные проекты, такие как нефтяные буровые платформы, корабли и мосты, а также более мелкие компоненты, например, двигатели, и даже ювелирные изделия - все это изготавливается с помощью металлообработки.

Эта статья знакомит с определением, преимуществами и недостатками, процессами, основными типами и областями применения металлообработки, читайте дальше вместе!

Плюсы и минусы изготовления металлоконструкций

Изготовление металлоконструкций имеет множество преимуществ, которые делают его популярным выбором для широкого спектра отраслей. В то же время у него есть и недостатки, поэтому здесь мы подробно рассмотрим эти преимущества и недостатки в сравнении.

Плюсы изготовления металлоконструкций

Высокая прочность: Металлические изделия, как правило, обладают высокой прочностью и долговечностью, что делает их пригодными для использования в несущих конструкциях или в условиях высоких нагрузок.

Высокая точность: Современные технологии, такие как обработка с ЧПУ, обеспечивают микронную точность, что позволяет использовать их для изготовления прецизионных деталей в аэрокосмической промышленности и производстве медицинского оборудования.

Хорошая электро- и теплопроводность: Идеально подходит для электроники, передачи энергии и теплообмена.

Высокая легируемость: Может быть сформирован в сложные формы посредством ковки, литья, штамповки и т.д.

Возможность вторичной переработки: Металлы можно переплавлять и использовать повторно, что делает их экологически чистыми и ресурсосберегающими.

Широкое применение: Используется в таких отраслях, как строительство, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, робототехника, полупроводниковая промышленность и др.

Минусы изготовления металлоконструкций

Высокая стоимость: Сырье, оборудование и технологии обработки дорогостоящие, особенно высокопроизводительные сплавы, такие как сталь, алюминий 7075, титан, инвар, стеллит и ковар.

Сложно обрабатывать: Некоторые металлы, такие как титан и вольфрам, очень твердые и требуют специальных инструментов и технологий, что повышает сложность производства и снижает эффективность.

Тяжелый вес: Многие металлы (сталь) имеют высокую плотность, что увеличивает стоимость доставки и сборки.

Подвержен коррозии: Некоторые металлы (железо) склонны к окислению и ржавчине, что требует дополнительной обработки поверхности, например, гальванического покрытия или покраски.

Высокое энергопотребление: Такие процессы, как плавка и ковка, требуют высоких температур и давления, потребляя значительное количество энергии.

Вопросы безопасности: При обработке могут использоваться высокие температуры, металлическая стружка или токсичные пары, что требует соблюдения строгих мер безопасности.

Наш опыт показывает, что изготовление металлических изделий имеет преимущества при крупносерийном и долгосрочном производстве. Первоначальные затраты на изготовление металлических изделий могут превышать затраты на изготовление пластиковых изделий, но их долговечность и универсальность часто стоят вложенных средств.

Как происходит изготовление металлоконструкций?

Производство металла состоит из нескольких этапов, в ходе которых сырой металл превращается в готовые изделия.

1. Выбор материала

Исходя из требований проекта, выберите сталь, алюминийИли медные листы из мастерской.

2. Выбор машины и процесса

Собственно производство включает в себя резку металла с помощью лазерного резака или ленточной пилы, гибку металла на листогибочном станке и соединение деталей с помощью сварки. Наши станки с ЧПУ обеспечивают точность резки в пределах 0,005 мм, что позволяет создавать сложные формы.

3. Послефинишная обработка

Процесс производства также включает в себя постобработку, необходимую для защиты и повышения прочности металла и улучшения его внешнего вида. Штамповка создает отверстия в листовом металле, а штамповка формирует определенные узоры на металлическом листе.

4. Контроль качества

Конечный продукт проходит прецизионное тестирование и проверку качества на протяжении всего производственного процесса, чтобы гарантировать соответствие деталей промышленным стандартам.

Основные виды технологий изготовления металлических изделий

Теперь, когда мы узнали, как работает производство металла, давайте рассмотрим основные виды технологий, используемых в этой отрасли.

Промышленное изготовление металлоконструкций

Промышленное производство металлов - это технический процесс формирования, резки, соединения, обработки поверхности и других операций с металлическими материалами, такими как сталь, нержавеющая сталь и алюминий, с помощью механических, термических или химических методов для изготовления деталей, структурных частей или конечных продуктов.

Она является основным звеном мировой обрабатывающей промышленности и широко используется в аэрокосмической, автомобильной, строительной, энергетической и других отраслях. Среди производимой продукции - блоки двигателей, оболочки из алюминиевых сплавов, стальные балки и башни ветряных турбин.

Изготовление металлоконструкций

Производство металлоконструкций является основой многих масштабных проектов. Металлоконструкции создают металлические каркасы, которые поддерживают здания, мосты и другие сооружения для таких отраслей, как строительство, аэрокосмическая промышленностьВ автомобильной промышленности требуются высокопрочные конструкции.

Инженеры выбирают конкретные материалы, такие как углеродистая сталь, нержавеющая сталь или алюминий, исходя из требований к нагрузке и факторов окружающей среды - сталь остается наиболее распространенным выбором в конструкциях благодаря соотношению прочности и веса и экономичности. Затем эти материалы режут, сваривают и собирают в соответствии с точными инженерными спецификациями, используя такие методы, как сварка TIG и MIG, строго придерживаясь промышленных стандартов.

Давайте рассмотрим некоторые виды металлических деталей, которые могут использоваться в конструкционных проектах:

Конструкционные стальные элементы, такие как двутавровые, двутавровые, трехгранные, угловые и тавровые балки, являются важными компонентами, которые поддерживают строительство мостов.

Соединители и крепежи обычно используются для жестких соединений в узлах стальных конструкций.

Металлические подшипники, такие как подшипники скольжения и сейсмические подшипники, обычно используются для сейсмоизоляции мостов или оборудования.

Стальные лестницы и перила часто изготавливаются из нержавеющей или оцинкованной стали, и к ним предъявляются определенные требования по долговечности и прочности.

Изготовление металлоконструкций для коммерческих целей

Изготовление металлоконструкций - это процесс обработки металлических материалов в стандартные или индивидуальные изделия в соответствии с рыночным спросом.

По сравнению с конструктивными элементами, коммерческие металлические детали, как правило, меньше, точнее и гибче в производстве. Они обычно используются в строительстве и отделке, электронике и бытовой технике, медицинском и пищевом оборудовании, а также в других областях.

Ниже перечислены распространенные металлические изделия:

• Металлические навесные фасады
• Перила
• Оборудование
• Рама для электромобиля
• Корпуса
• Радиатор
• Стеллажи для хирургических инструментов
• Оборудование для пищевой промышленности

В дополнение к трем технологиям изготовления металла, представленным выше, существуют также изготовление металла на заказ (для создания прототипов), изготовление декоративного металла, изготовление листового металла и изготовление электрического металла.

Основные процессы при изготовлении металлических изделий

Металлообработка превращает сырье в готовые изделия с помощью различных технологий. Мы в DEK используем эти ключевые процессы, чтобы соответствовать промышленным стандартам и обеспечивать своевременную доставку для наших клиентов.

Кастинг

Литье - один из основных процессов изготовления металла.

Основное определение: Литье относится к сложным деталям из сплавов, изготовленным путем заливки расплавленного металла в специально разработанные формы, которые охлаждаются и застывают, приобретая определенную геометрическую форму. К основным видам литья относятся литье в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям и литье под давлением.

Процесс:

1. Создание полостей в пресс-форме
2. Заливка расплавленного материала
3. Охладите и затвердейте
4. Снимите литое изделие

Применение: легкие детали двигателей, вращающиеся детали шасси для автомобильной промышленности; лопатки турбин, детали топливных систем, детали шасси для аэрокосмической промышленности; корпуса аппаратов МРТ и рамы компьютерных томографов для медицинской промышленности.

Резка

Резка - это основа обработки металла. Перед отделкой металлические материалы часто режут, чтобы разделить большие куски металла на более мелкие пригодные для использования части.

К распространенным методам резки относятся резка шлифовальным кругом, газовая резка, резка пилой, плазменная резка, лазерная резка и гидроабразивная резка.

Перфорация

Пробивка - это процесс разделения материала в полой части детали с неповрежденным материалом между пуансоном и инструментом для получения отверстия соответствующего размера, который обычно используется в крупносерийном производстве металлических деталей.

Для создания точных отверстий в листовом металле используются специализированные перфораторы, которые позволяют выполнять различные задачи в легкой и тяжелой металлургии.

Рисование

При волочении металл протягивается через конический штамп под действием растягивающей силы, в результате чего образуются тонкие металлические формы с точными размерами.

Эта техника превращает плоские листы в полезные формы, такие как цилиндрические сосуды и контейнеры, похожие на коробки.

Сгибание

Гибка - это технология обработки металла, которая в основном используется для сгибания металлических материалов в определенные углы и формы. Гибка является основным процессом формовки металла, и ее суть заключается в точном контроле углов, радиусов и пружинящего отката.

Сравнительная таблица характеристик изгиба для семи металлов

Сварка

Сварка, обычно относящаяся к сварке металлов, - это процесс изготовления, при котором два отдельных объекта соединяются в единое целое с помощью нагрева, давления или того и другого одновременно. Это создает силы связи между материалами на атомном уровне для достижения единой структуры.

Исходя из состояния металлических материалов в процессе сварки, методы сварки делятся на три основных типа: сварка плавлением, сварка давлением и пайка. Распространенные методы сварки включают сварку вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), сварку металлическим электродом в среде инертного газа (MIG) или газометаллическую дуговую сварку (GMA) для удовлетворения различных потребностей проекта.

Сварка TIG:

Обеспечивает превосходный контроль над подачей тепла, что делает его идеальным для соединения тонких металлических листов и сварки корневым проходом. Он особенно подходит для сварки таких металлов, как алюминий и магний, которые склонны к образованию тугоплавких оксидов.

Сварка MIG:

Похожие на Сварка TIGЗа исключением того, что вместо вольфрамового электрода в горелке используется расходуемая металлическая проволока. Проволока подается автоматически с катушки при помощи ролика с моторным приводом в соответствии с требованиями сварки, а источником тепла является электрическая дуга постоянного тока.

GMAW (газовая дуговая сварка металлов):

Означает использование расходуемого электрода с защитным газом для выполнения сварки с узким зазором.

Обработка

Обработка - это еще один метод металлообработки, направленный на удаление материала с заготовки и придание ей нужной формы. Давайте рассмотрим основные процессы, включая фрезерование, точение и сверление, для создания точных металлических деталей.

Фрезерование

Фрезерование - это метод высокоточной обработки, при котором для разрезания заготовки используется вращающийся многогранный инструмент. Основной целью фрезерования является увеличение скорости съема металла (MRR), что может быть достигнуто путем значительного увеличения скорости резания или подачи на зуб для достижения более высокой производительности.

Существуют различные виды фрезерования, включая торцевое, плоское, угловое, формообразующее и другие.

Поворот

Токарная обработка - это часть механической обработки. Токарная обработка использует токарные резцы для вращения заготовок и применяется в основном для обработки симметричных вращающихся корпусных деталей, таких как детали валов, внутренние и внешние цилиндрические поверхности дисковых деталей, конические резьбы.

К наиболее распространенным токарным операциям относятся торцевание, прорезание канавок, отрезание, нарезание резьбы, сверление, растачивание, накатка и нарезание резьбы.

Бурение

Сверление - это процесс обработки с ЧПУ, в котором используются вращающиеся сверла для создания точных отверстий в заготовках. Оно необходимо для деталей, требующих отверстий для крепежа или внутренних каналов.

К числу распространенных операций относятся точечное сверление, глубокое сверление, развертывание и зенкерование. ЧПУ обеспечивает высокую точность и согласованность при выполнении всех производственных операций.

Ножницы

Ножницы - это процесс изготовления металла, при котором плоский лист разрезается на нужные формы или размеры путем приложения усилия сдвига, в основном используется для прямолинейной резки.

Этот процесс совместим с различными металлическими материалами, включая алюминий, сталь, нержавеющую сталь, латунь и бронзу. Он обеспечивает быструю резку с чистыми краями, что делает его особенно подходящим для крупносерийного производства.

Ковка

Ковка Это метод обработки, при котором давление прикладывается к металлической заготовке посредством удара молотом, прессования или прокатки, вызывая пластическую деформацию для получения поковок с определенными механическими свойствами, формами и размерами.

Штамповка

Штамповка преобразует плоские металлические листы в определенные формы с помощью давления и удара.

Штамповка позволяет обрабатывать металл сложных геометрических форм, подходит для крупносерийного производства, с коэффициентом использования материала более 90%.

Четыре типа процесса штамповки

Из каких металлов обычно изготавливают изделия?

Различные свойства металлов играют решающую роль в области обработки, причем каждый металл обладает уникальными характеристиками, которые влияют на производственные операции и применение. Давайте рассмотрим некоторые широко используемые металлы и причины, по которым они подходят для изготовления металлоконструкций.

Сталь

Сталь - один из самых распространенных металлов в нашей металлической системе, обладающий прочностью, долговечностью и пластичностью. Она широко используется в строительстве, автомобилестроении и промышленности.

Высокая прочность: Подходит для высоких нагрузок, широко используется в конструктивных элементах и механических деталях.

Обрабатываемость: Сталь легко поддается обработке в сложные формы с помощью различных процессов, таких как ковка, штамповка, резка, сварка и т.д.

Износостойкость: Благодаря легированию или закалке можно добиться высокой износостойкости, пригодной для изготовления инструментов и пресс-форм.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь - это высококоррозионностойкий сплав, широко используемый в отраслях, где требуются гигиеничность, прочность и долговечность. Она незаменима в строительстве, медицинском оборудовании и пищевой промышленности.

Высокая коррозионная стойкость: Устойчив к ржавчине и пятнам благодаря содержанию хрома, идеально подходит для суровых условий эксплуатации.

Прочность и долговечность: Сохраняет структурную целостность под нагрузкой, используется в мостах, зданиях и машинах.

Гигиенические свойства: Непористая поверхность идеально подходит для медицинских инструментов и кухонных приборов.

Обрабатываемость: Можно сваривать, резать и формовать, хотя для некоторых сортов требуются специальные инструменты.

Алюминий

Алюминий - легкий, универсальный металл, известный своим превосходным соотношением прочности и веса и устойчивостью к коррозии. Он широко используется в аэрокосмической промышленности, упаковке и транспорте.

Легкий вес: Примерно на треть меньше веса стали, идеально подходит для самолетов и автомобилей.

Устойчивость к коррозии: Образует защитный оксидный слой, подходит для наружного и морского применения.

Проводимость: Отличный тепловой и электрический проводник, используется в линиях электропередач и теплообменниках.

Возможность вторичной переработки: 100% можно перерабатывать без потери качества, что делает его экологически чистым.

Медь

Медь - это высокопроводящий и ковкий металл, необходимый для изготовления электропроводки, водопровода и электроники.

Электропроводность: Лучший среди недрагоценных металлов, крайне важный для проводки и схем.

Теплопроводность: Используется в теплообменниках, радиаторах и посуде.

Антимикробные свойства: Убивает бактерии, что делает его полезным в больницах и системах водоснабжения.

Пластичность: Легко вытягивается в проволоку или забивается в листы, не ломаясь.

Латунь

Латунь - это медно-цинковый сплав, который ценится за внешний вид, похожий на золото, обрабатываемость и акустические свойства. Используется в музыкальных инструментах, фурнитуре и декоративных изделиях.

Устойчивость к коррозии: Устойчив к потускнению, подходит для использования в морских и водопроводных системах.

Обрабатываемость: Мягче стали, легко поддается литью, ковке и полировке.

Акустическое качество: Используется в колоколах, духовых инструментах и гильзах для боеприпасов.

Эстетическая привлекательность: Полированная латунь используется для изготовления светильников, ювелирных изделий и антиквариата.

Применение изготовления металлических изделий

Металлообработка используется во многих отраслях промышленности по всему миру. Ниже перечислены некоторые из областей, в которых может применяться изготовление металлоконструкций:

Аэрокосмическая промышленность

Металлообработка имеет решающее значение в аэрокосмической отрасли для производства самолетов, космических аппаратов и двигательных установок. Основные области применения включают:

Самолеты: Из алюминиевых и титановых сплавов изготавливаются панели фюзеляжа, лонжероны крыла и ребра жесткости, чтобы сбалансировать прочность и вес.

Компоненты двигателя: Из высокотемпературных сверхпрочных сплавов изготавливают лопатки турбин и камеры сгорания.

Точные системы: В гидравлических и топливных системах используются фитинги с ЧПУ и сварные трубки.

Аддитивное производство: 3D-печатные металлические детали уменьшают вес спутников и беспилотников.

Автомобили

От традиционных автомобилей до электромобилей - производство металла обеспечивает массовое производство и инновации:

Конструкции кузова: Стальная штамповка формирует автомобильные двери, капоты и устойчивые к столкновениям рамы.

Силовые агрегаты: Блоки двигателей с ЧПУ и кованые коленчатые валы обеспечивают долговечность.

Батареи для электромобилей: Алюминиевые корпуса с лазерной резкой защищают аккумуляторные модули от ударов.

Пользовательские детали: Роботизированная сварка позволяет собирать выхлопные системы и компоненты подвески.

Медицина

Точное изготовление металлических изделий обеспечивает безопасность и функциональность в здравоохранении:

Хирургические инструменты: Из нержавеющей стали изготавливают скальпели, пинцеты и имплантаты.

Диагностическое оборудование: Медные сплавы защищают аппараты МРТ от помех.

Протезы: Титановые стержни обрабатываются на станках с ЧПУ для создания легких, биосовместимых конечностей.

Инструменты для стерилизации: В автоклавах и хирургических лотках используется коррозионностойкая сварка.

Энергия

Изготовление металлических изделий позволяет использовать возобновляемые и традиционные энергетические системы:

Нефть и газ: Трубопроводы изготавливаются из высокопрочной стали, чтобы выдерживать давление.

Ветряные турбины: Секции башен прокатываются и свариваются из стальных листов.

Солнечные фермы: Алюминиевые рамы поддерживают фотоэлектрические панели, обеспечивая их коррозионную стойкость.

Ядерный: Радиационно-стойкие циркониевые сплавы подвергаются механической обработке

Электроника

Миниатюрные металлические детали позволяют создавать современные устройства:

Электрическая схема: Медь вытравливается в проводящие дорожки на печатных платах.

Радиаторы: Алюминиевые ребра отводят тепло от процессоров и светодиодов.

Разъемы: Позолоченные латунные контакты обеспечивают надежную передачу сигнала.

Заключение

Благодаря вышеизложенному введению мы узнали о преимуществах и недостатках обработки металлов, обработке, типах, процессах, металлах и областях применения.

Чтобы обеспечить высокое качество компонентов, необходимо понимать различные производственные процессы и выбирать правильные материалы для достижения точных результатов. DEK обеспечит вас всем необходимым для обработки металла. Наша команда воплотит ваши идеи в реальность благодаря первоклассным технологиям, сервису и своевременной доставке.

Независимо от того, нужны ли вам металлические детали на заказ, разработка прототипа, мелкое или крупносерийное производство, передовые производственные возможности DEK обеспечивают конкурентоспособные цены, быстрые сроки выполнения заказа и превосходную точность.