9001:2015
14001:2015
ISO 45001
Работаем по всей России
  1. Главная
  2. Блог

Холодная обработка металлов: суть, особенности, используемые методы, плюсы, минусы

6.3.2023

Для производства металлических изделий применяют разные способы. Один из них — холодная обработка металлов. Она проводится без значительного термического воздействия, поэтому не провоцирует структурных критических изменений, не уменьшает прочность.

Метод имеет особенности, которые нужно учитывать при выборе материала, а также при достижении конечных параметров заготовок. В этой статье рассмотрим принцип технологии, её отдельные виды.

Что такое холодная обработка металла

Холодная металлообработка — это не обработка металлов холодом, а технологии, при которых не используется нагревание до критических температур. Термическое воздействие щадящее. Температурные значения либо комнатные, либо повышенные, но не достигающие показателей, при которых начинается рекристаллизация с перестройкой кристаллической исходной решётки, с измельчением зерна при полиморфном превращении. Глубина, интенсивность, температуры определяются с учётом пластичности.

Обработка металлов в холодном состоянии предполагает давление, провоцирующее пластическуюдеформацию. Необратимо смещаются, меняются межатомные связи. В понятие такой механической металлообработки входят разные заготовительные процессы из разряда слесарных работ. Для воздействия используются специальные острые, тупые инструменты, а также профессиональные станки с различными рабочими элементами.

Главная задача — придание исходным заготовкам конечных габаритов, форм, степени шероховатости или гладкости. Разница в размерах начальных и полученных изделий называется припуском. Это удаляемый слой металла.

Виды холодной обработки

Холодная обработка металлов — не одна конкретная технология, а разные работы. Их виды:

  • Сверление. Заготовка фиксируется в неподвижном состоянии. На неё воздействует сверло, которое в продольном направлении продвигается вглубь детали, вращаясь вокруг своей оси. Получается сквозное либо несквозное отверстие.
  • Точение. Заготовка крепится на вращающемся рабочем инструменте станка. К этой крутящейся вокруг оси детали подводится резец, снимающий поверхностный тонкий слой материала, придающий нужную степень гладкости. Этот способ подходит для изделий из категории тел вращения.
  • Фрезерование. Используется оборудование с фрезами. Это рабочие инструменты, которые, как при сверлении, тоже вращаются, углубляются в заготовку. Но они имеют не только заострённый конец, но ещё и боковые поверхности с зубцами. Фрезы двигаются продольно, а также назад, вперёд, вправо, влево. Это позволяет получать детали заданных размеров, конфигураций: червячные или зубчатые колёса, детали с резьбой.
  • Шлифование. Применяют абразивные материалы. Например, при круглой шлифовке заготовка быстро вращается. Рабочий инструмент с абразивом перемещается по её поверхности возвратно-поступательно, удаляя все шероховатости, снимая тонкий верхний слой для требуемой степени гладкости. Обычно шлифовка выполняется на финишном этапе, иногда перед покраской. Этот вид металлообработки применяют для продольных пазов.
    блок услуг
  • Строгание. Обрабатываемое металлическое изделие крепится в станке. По его поверхности с высокой скоростью вперёд-назад перемещается резец. Иногда двигается не рабочий инструмент, а заготовка. При каждом проходе снимается поверхностный металлический слой.
  • Гибка. Это сгибание прутков, труб, других заготовок под определёнными углами с заданными радиусами, отбортовка с формированием закруглённых приподнятых кромок (бортов), роликовая правка.
  • Деформирование сдвигом либо срезом. К этой категории работ относят вырубку, пробивку, резку (поперечную, продольную), перфорирование, пробивку.

Металлообработка давлением

Самый распространённый способ холодной обработки металлических заготовок — это воздействие давления. Оно позволяет без интенсивного нагревания получать заданные конечные параметры — геометрию, габариты. Ниже изучим виды обработки разных металлов давлением.

Ковка холодным способом

Обычно ковка осуществляется со значительным нагреванием, но при холодной технологии термического воздействия нет (оно допускается в отдельных зонах сгибания, без критических температур).

Для этой технологии подходят ковкие металлы, относительно вязкие, мягкие, обладающие высокой пластичностью. Операции выполняются вручную либо на мощном оборудовании, оснащаемом молотами с гидравлической, паровыми приводами, пневматикой.

Методика подходит для пластичных низкоуглеродистых сталей, меди, бронзы, алюминия. Деталям сильными ударами или прессованием придаются формы. Структура материала практически не меняется, остаточное напряжение, снижающее прочность, не образуется (значит, его не нужно снимать термическим воздействием).

Способом холодной ковки изготавливают элементы балконных и оконных оригинальных и классических решёток, садовой мебели, уличных фонарей, интерьерных или ландшафтных украшений и аксессуаров, фигурных ограждений.

Прокатка

Прокатка представляет собой металлообработку обжиманием без нагрева. Операции выполняются на прокатных станках, оснащаемых системами валков. Технология для получения нужных профилей, для уменьшения габаритов сечений.

Востребованы три разновидности прокатки:

  • Поперечная. Подходит для тел вращения, например, для втулок, шаров, колёс, цилиндров, валов. Они вращаются, пропускаются через валки, крутящиеся в идентичных направлениях. При их сближениях заготовка деформируется. Перемещение продольное отсутствует.

  • Продольная. Такая методика — самая распространённая, применима для производства лент, листов, гнутых профилей, фольги, плит. Заготовка подводится к крутящимся в разных направлениях валкам, попадает в зазор между ними, обжимается по своей высоте, обретает конфигурацию калибра — свободного пространства между рабочими деталями. Прокатываемое продольным способом изделие движется вперёд, поступательно.

  • Поперечно-винтовая. Это комбинация двух способов, подходящая для трубных полых изделий. Тело цилиндрической формы проталкивается между валками, движется поступательно, вращается. Все точки заготовки (кроме осевых) перемещаются по траектории винта.

Волочение

Это протягивание предмета с фасонным профилем через фильеру — волоку. Метод применим для проволок. Заготовки — катанки. Они пропускаются в зазоры между фильерами. Получается проволока нужного диаметра.

По особенностям технологии волочение делится на мокрое с жидкими эмульсиями и сухое с мылами-порошками. По степени обработки метод бывает чистовым, черновым. По количеству проходов волочение делят на однократное, многократное. При последнем сечение сокращается постепенно, за несколько циклов.

Прессование

Этот способ подойдёт только для пластичных, относительно мягких металлов. Заготовки прессами продавливаются сквозь отверстия стальной высокопрочной матрицы. Получаются полые либо цельные профили с постоянными или периодическими сечениями, с рёбрами снаружи или внутри. Конечные детали применяют в авиации, машиностроении.

Холодное прессование подходит только для пластичных сплавов и металлов, например, меди, чистого алюминия, олова. Для никеля, титановых составов используют горячее.

Объемная штамповка

Она предполагает получение посредством штампования объёмных изделий: посуды, деталей механизмов. Для заготовительных процессов используются закрытые штампы либо открытые. Последние отличаются зазором между подвижными элементами: через него удаляется избыточный материал (облой, который на конечных этапах убирается механически). Закрытые штамповочные элементы зазоров лишены. Весь материал остаётся внутри таких форм. Облой не образуется. Но важно правильно рассчитать объём заготовки с учётом конечных размеров, формы изделия.

Листовая штамповка

Так производят изделия из ленточных, полосных, листовых заготовок. Выделяют операции двух видов. Первый — разделение. Он включает пробивку, вырубку, отрезку. Второй — придание форм. Доступны вытяжка, гибка, раздача, отбортовка, чеканка.

Листовую штамповку осуществляют на кривошипных, гидравлических станках-прессах. Их инструменты — это матрица (основа-камера) и двигающийся пуансон. Благодаря их точному настраиваемому положению можно получать изделия с заданными параметрами, не требующие дальнейшей обработки. Так изготавливают составляющие автомобильных кузовов, корпусов оборудования и бытовой техники, а также элементы электроники.

Редуцирование

Это формовка под давлением с ротационным обжатием. Заготовки могут размещаться и обрабатываться двумя способами. Первый — обжим вращающимися валами. Второй — вращение заготовки с формовкой пуансоном. При обжиме или вращении деталь уплотняется, её поверхность меняется.

Выделяют редуцирование таких видов: правка для получения требуемой геометрии оси, гибка для изготовления пружин, всестороннее обжатие труб, накатка наружной/внутренней резьбы.

Какие металлы поддаются обработке холодного типа

Обработке без нагревания поддаются не все металлы (сплавы), а только пластичные. К ним относят бронзу (включая алюминиевую), никелевые составы, некоторые стали (ферритные, низкоуглеродистые, аустенитные), латунь, медь, алюминий без легирования, его смеси с магнием, марганцем. Прочные, твёрдые металлы холодной обработке не подвергаются.

Плюсы и минусы холодной обработки

Холодная обработка металлических заготовок имеет достоинства и недостатки. Её плюсы:

  • увеличиваются пределы эластичности, прочности;

  • материалы, не упрочняемые термически, становятся более прочными после холодной обработки;

  • улучшается конечное качество поверхности, достигается оптимальный допуск на размеры;

  • увеличивается твёрдость материалов.

Минусы:

  • может создаваться остаточное напряжение, которое делает металлы более хрупкими (для упрочнения, повышения пластичности обычно применяют отжиг);

  • такая металлообработка подходит для пластичных сплавов, металлов;

  • возможно искажение структуры зёрен металлов, её фрагментирование (для восстановления исходных свойств требуется термическое воздействие);

  • для производства крупных изделий путём холодной обработки нужны большие временные, энергетические, денежные, трудовые, материальные затраты.

Химическая обработка металла

К холодным технологиям некоторые специалисты относят химическую обработку — покрытие поверхностей металлов разными составами для упрочнения, предотвращения коррозии. При таких манипуляциях обычно сначала химически удаляется поверхностный слой, зачем создаётся защита — плёнка.

Покрытие формируется разными методами: распылением тонких струй под невысоким давлением, полным погружением в раствор на определённое время, гидроструйной обработкой. Выделяют травление, фторирование, цинкование, оксидирование, воронение, анодирование, нитрирование, хромирование.

Правила охраны труда

Сотрудники нередко подвержены воздействию негативных факторов. Это травмирование движущимися рабочими инструментами, вредные испарения. Риски возникают обычно при несоблюдении мер безопасности, нарушении технологий.

Для безопасности сотрудникам нужно соблюдать несколько основных правил:

  1. Изучать инструкции перед работами на станках.

  2. Использовать средства индивидуальной защиты при контактах с вредными материалами.

  3. Ограждать потенциальные источники травм, не допускать случайных контактов с ними. При невозможности ограждения можно применять двуручное управление, кнопки аварийных отключений, сигнализацию станков.

  4. Грамотно организовать рабочие места: с отдельными зонами для хранения и отходов, на допустимом расстоянии от транспортировочных агрегатов, с деревянными трапами по периметру оборудования.

  5. Проверять исправность станков, надёжность фиксации рабочих инструментов перед каждым включением.

Где делают холодную обработку

Холодная обработка в домашних условиях невозможна. Она осуществляется только на технически оснащённых предприятиях, где установлены профессиональные станки, используются современные технологии с соблюдением всех правил. Доверять работы следует специалистам с соответствующим образованием, высокой квалификацией, достаточным опытом.

Холодную обработку разных металлов недорого, оперативно, качественно выполняет компания Profbau. Обратитесь к нам, чтобы получить изделия с высокой точностью форм, размеров. Мы предлагаем индивидуальный подход, осуществляем мелкосерийное производство образцов и нестандартных деталей, выпуск или металлообработку крупных партий заготовок.

Вас могут заинтересовать услуги

Читайте также