Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:
Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.
Про другие виды обработки будет рассказано ниже.
Читайте также: Чем и как сверлить глубокие и большие отверстия в металлических деталях
Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.
В зависимости от способа нагрева металла различают несколько групп сварочных технологий:
Дуговая сварка
С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.
Форма должна быть из металла температура плавления которого выше чем у сырья
Те металлы, которые имеют высокую степень плавкости, легко можно видоизменять, применяя формы. Этот способ называется литьем, он один из древнейших, но и сегодня остается актуальным и часто применяемым. Еще до нашей эры люди освоили и широко использовали литье.
Перед началом работы нужно изготовить форму. Выбор материала может быть любым удобным, например, из воска, песка, если предполагается изготовление нескольких одинаковых деталей форму можно использовать много раз. В том случае, когда будущее металлическое изделие будет иметь сложную конструкцию, целесообразно сделать несколько форм для разных деталей, а затем соединить их друг с другом посредством пайки.
Литье можно классифицировать по металлу отлива:
Литье в песчаные формы — широко используемый е промышленности метод литья
По конструкциям и материалам форм:
По способу литья:
После подготовки форм нужно привести металл к жидкой форме – расплавить. Сделать это можно в специальной печи, в древности металл плавили в котлах на костре. Температура плавления у разных металлов отличается, поэтому если нет автоматизированной фиксации нагрева, необходимо следить за процессом и после того, как металл станет жидким, его заливают в форму.
Литьё металла в домашних условиях
Когда материал затвердеет можно вынимать изделие из формы, для достижения идеально ровных поверхностей заготовку зачищают и шлифуют.
На этапе нагрева и плавления металла можно соединять различные компоненты, для получения улучшенных характеристик, например, медь с оловом образуют более прочный сплав – бронзу.
Читайте также: Назначение, элементы конструкции и геометрические параметры спирального сверла
Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.
Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.
Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.
Ультразвуковая обработка металла
К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.
К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.
Художественная чеканка
Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности металлического листа или самого готового изделия, например, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.
Технический прогресс не замедляет обороты, рождая потребность в новых профессиях. Среди них – science-художники и дизайнеры носимых энергоустройств. Появление этих профессий прогнозируют в 2021-2023 годах.
Специалист, использующий в своем творчестве научные достижения и данные исследований. Эта деятельность взаимодополняющая, когда творец может предложить работу, в которой отображена окружающая действительность, грядущие изменения. Важно, чтобы готовый продукт вызывал у зрителя или пользователя яркие эмоции.
Наглядный пример для иллюстрации – писатель Жюль Верн, придумавший и подробно описавший в своем романе подводную лодку задолго до ее появления. Иными словами, Science-art задает направление развития.
Носимые энергоустройства – товары и гаджеты, предназначенные для индивидуального использования. Все они генерируют энергию небольшой мощности. Дизайнер придумывает концепцию и форму, подбирает цвета и фактуры, с которыми пользователю будет комфортно взаимодействовать.
Читайте также: Прозвонка проводов с помощью мультиметра — что это значит и как выполняется
К носимым энергоустройствам относятся не только гаджеты, а и обувь, одежда, аксессуары. Появление профессии прогнозируют к 2025 году, но базовую подготовку можно получать уже сейчас.
Современный интерьер трудно представить без предметов декора, выполненных из металла. Это чеканные картины и литые скульптуры, кованные изделия и украшенные инкрустацией предметы.
Над изготовлением металлических изделий работают мастера, которые используют все многообразие приемов обработки металлов. На сегодняшний день существует несколько основных способов художественной обработки металлов, среди которых можно назвать следующие:
Чеканное изображение может получиться плоскорельефным, рельефным или объемным. Чеканка на металле выполняется двумя основными способами: выколачивается на готовой матрице и на смоляных резиновых, свинцовых или деревянных подушках киянкой или круглым молотком.
Второй способ заключается в надавливании и нажатии специальными стержнями — боями, которые называются пуасонами и чеканами.
Чеканка на металле
Читайте также: ГОСТ 19258-73 Стержни под нарезание метрической резьбы. Диаметры
Канфарение
Броши — инкрустация в технике дамаскин.
В процессе выполнения насечки рисунок наносится на поверхность изделия с помощью штихелей, которыми делаются углубления. Далее изготавливают отдельные детали для инкрустирования и вставляют их в заранее определенные места.
Инкрустация по металлу
Филигрань
Скань может быть как скрученной из отдельных металлических нитей, так и гладкой проволочки, которой посредством вальцовки придают плоскую форму. Чаще всего скань делают из меди или серебра, гораздо реже применяют золото в виду его высокой стоимости.
Скань
Комплект украшений выполнен в технике финифть
На горячие эмали рисунок наносится пастой с помощью шпателя. Далее изделия просушивают, а затем подвергают процедуре обжига. Это позволяет придать эмалевому покрытию гладкость, блеск и прочность.
Комплект «Метелица» ( финифть)
Эмали различаются по уровню светопроницаемости: они могут быть прозрачными, полупрозрачными и глухими, то есть окрашенными в чистые однотонные цвета.
Живопись по эмали
Далее изделие обжигается при высокой температуре, а затем затвердевшую эмаль шлифуют до тех пор, пока ее слой не сравняется с уровнем поверхности металла. Таким образом получаются изделия удивительной красоты, выемки и узоры на которых заполнены участками цветной эмали.
Выемчатая эмаль
Эмаль по скани
После процесса обжига и тщательного шлифования пластины получается цветное изображение, ограниченное узкими полосками металлических перегородок, которые находятся в одной плоскости с эмалевой поверхностью.
Для изготовления изделий в технике перегородчатой эмали чаще всего применялось золото, в результате чего получались удивительно красивые и роскошные украшения и дорогостоящие предметы декора интерьера.
Перегородчатая эмаль
Ажурная ( витражная) эмаль
Затем ячейки и промежутки между перегородками заполняются прозрачной, слабо окрашенной эмалью. Прозрачной, чистой эмалью покрывают и изображения, выгравированные на металле. В результате обжига эмаль образует на поверхности металлического изделия красивую прозрачную пленку.
Ажурная эмаль
Выемчатая лиможская эмаль ( эмаль по рельефу).
Роспись по эмали ( финифть).
Чернь на серебре
Цельные изделия или детали формуют различными способами: отливкой в одностороннюю или двустороннюю песочную форму с применением опок, заполняемых формовочной смесью. Для изготовления сложных моделей используются цельные песчаные формы.
Литое изделие
В другом случае применяют способ кусковой формовки, при которой литейную форму получают из нескольких составных частей. Для образования пустотелых отливок в разъемную форму вкладывают песчаные болванки или используют способ литья с выплескиванием металла на стенки формы. В процессе изготовления ювелирных изделий практикуется литье под давлением.
Литье
Штампованные изделия из металла
Читайте также: Соединение ласточкин хвост: выпиливаем вручную своими руками по инструкции от мастера + типы и варианты применения соединения
Давильные работы ( образец изделия).
Токарная накатка — рифление
Кованые ворота
Многослойное травление металла
Изделие по мотивам картины » Охотники на привале» ( гальванопластика).
1) Камень прочно закрепляется гладким металлическим ободком.
Камень в прочном металлическом ободке
2) Боковые скошенные части камня захватывают остроконечными зубчиками.
Драгоценный камень в изделии закреплен с помощью зубчиков.
3) Камень приклеивают к поверхности драгоценного металла, обработанной штихелем.
Камень приклеен к металлической основе
Позолоченные ювелирные изделия
Таким образом, мы рассмотрели всевозможные способы художественной обработки металлов, которые позволяют мастерам делать уникальные украшения и предметы дизайна интерьера. На сегодняшний день новые технологии позволяют облегчить многие виды работ, а также делать большинство операций гораздо быстрее, чем в прежние времена.
Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»
Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:
Шлифовка металла
Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.
Обработка разогретого металла с помощью молотка – это ковка, она также является старейшим методом. Под равномерными ударами молота металлическая заготовка постепенно приобретает необходимый вид, однако, разные по составу сплавы ведут себя при ковке неоднозначно – появляются трещины, разрывы.
Горячая ковка — деформация раскаленного металла молотком
Степень податливости металла такой обработке измеряется в величине ковкости. В зависимости от этого параметра различают холодную ковку и горячую.
Драгоценные и цветные металлы (золото, серебро, медь) являются достаточно мягкими, поэтому их можно обрабатывать холодной ковкой.
Таблица температуры плавления самых распространенных металлов
Читайте также: Как выкрутить шпильку: 25 эффективных способов и приемов
Железо и сплавы на его основе поддаются ковке только в разогретом состоянии. Нагрев происходит в специальной печи до температуры 1000оС, затем металл можно деформировать, гнуть, в общем, придавать нужную форму.
На основе принципов ковки была выработана техника художественной обработки – просечка. Она заключается в придании листу металла ажурного вида.
Холодная ковка – изменение формы изделия посредством ударов молотка различной силы. В результате этого металл быстро утрачивает пластичность, уплотняется и появляется наклеп. Следующим этапом является отжиг, который используется для удаления образованного наклепа.
В современных условиях холодная ковка часто используется в ювелирной отрасли.
Ручная художественная ковка металла
Декоративная отделка – заключительный этап работы с изделием. Он может подразумевать следующие действия:
Оксидирование. Способ нанесения на изделия тончайшей пленки во время химической или электрохимической реакции. Преимущественно применяется для предметов из серебра или покрытых им изделий. Пленка может быть цветной или бесцветной.
В качестве необходимого реагента, помогающего создать прозрачную основу, используют двухромовокислый калий. Финальный этап процесса – аккуратная полировка мягкой щеточкой для придания блеска.
Инкрустация (тауширование, насечка) – технология декорирования работы мастера рисунками или узорами из благородных (золото, серебро) или цветных (олово, медь, бронза) металлов.
Орнамент наносится на такую же металлическую поверхность либо древесину, янтарь, кость, перламутр и т. д. С помощью специального инструмента создаются выемки в исходном материале, в которые впоследствии вставляются заранее подготовленные инкрустированные элементы.
Скань – технология художественной обработки металлов, подразумевающая создание тонких, сплетенных между собой ниточек. Эти плетеные заготовки соединяют воедино, припаивая их к обрабатываемому изделию. Если скань набирается на металлическую основу, такой метод называют филигранью.
Нити для этого способа могут представлять собой как тонкую скрученную веревочку, так и оставаться в виде гладкой проволоки, которой можно в процессе работы придать плоскую форму. Серебро и медь для создания проволоки используют чаще, золото из-за своей дороговизны – реже.
В то время как мотор постоянно вращается, специалист берет стальной стержень с овальным наконечником и прижимает болванку к шаблону. Так исходный материал приобретает желаемый облик.
Иногда для того, чтобы украсить продукт работы мастера, на него наносят оттеночное покрытие.
Рекомендуем статьи
Виды художественной обработки металла, которые мы рассмотрели в статье, позволяют изделиям из металла стать истинными произведениями искусства, будь это предмет интерьера или нательное украшение.
Хотя многие способы известны с древности, современное производство позволяет некоторые из них упростить и ускорить. Благодаря этому каждый из нас может стать обладателем изящного и красивого изделия.
Украшение изделий из драгоценных металлов также в некоторой степени сродни обработке, наиболее распространены филигрань и эмалирование.
В зависимости от замысла ажурный узор может напаиваться на металл, может приобрести рельефную форму
Филигрань достаточно древняя техника. Сам термин состоит из двух латинских коней – «филюм» – означает нить, а «гранум» – переводится как зерно. Филигрань – совокупность переплетенных между собой тонких нитей, украшенных горошинами. Эта техника впервые была использована еще в древнем Египте во втором тысячелетии до нашей эры.
С тех времен и по сегодняшний день филигрань является исключительно ручной работой. Различают множество техник, они названы в честь городов или местности, где получили широкое распространение. Но обобщенно их можно классифицировать следующим образом:
Развитие филигранного искусства, приостановленное монголо-татарским нашествием, вновь приходит к расцвету в XV-XVI вв
Напайная филигрань – простейший способ украшения металлических изделий. Она представляет собой проволочный узор, с декоративными элементами, который припаивается к листу металла, он будет выступать как фон. Может использоваться и просечная (выпильная) филигрань, когда после спайки основание удаляют, выпиливая его.
Может быть эмалированная филигрань, когда после спайки узора с основанием пространство заливается эмалью. Ажурная техника представляет собой спайку элементов проволоки между собой, без использования фона, таким образом, изделие становится похожим на кружево.
Объемная филигрань представлена в таких изделиях, как вазы, кубки коробки, ларцы и прочее. Чтобы получить такой предмет сначала подготавливают элементы, которые затем соединяются между собой спайкой или крепятся к основанию.
Эмаль представляет собой вещество, получаемое в процессе расплавления стекла или иных неорганических материалов, которые имеют окисный состав. Эмаль наносят на металл в жидком состоянии и оставляют застывать.
Разнообразие цветовой гаммы и возможность рисовать на эмали делают эту технику востребованной и популярной вот уже многие века. Изделия с добавлением эмали встречаются наиболее часто в ювелирном искусстве, а также в предметах домашнего интерьера.
Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:
Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.
Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.
Ковка
Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.
Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:
С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.
Искусство нанесения эмали известно со времени древнего Египта и всегда требовало исключительного мастерства и высокой профессиональной культуры. Составы эмалей, способы их приготовления и методы их нанесения всегда держались в секрете.
Эмаль представляет собой легкоплавкое сложное стекло сложного состава, предназначенное для наплавления на металл. Цвет эмалей – самый разнообразный и достигается за счет введения в сплав соответствующих красителей. Различают эмали холодные и горячие, прозрачные и непрозрачные.
Выбивание рельефа на металлическом листе небольшой толщины или пластине называется чеканкой. Этот процесс осуществляется с помощью молотка и специального стержня. Вследствие ударов молотка по стержню он оставляет на пластине след или придает ей объемный вид. Молотки называются разгонными, а метал предварительно подвергается холодной прокатке, чтобы получилась нужная толщина.
Художественная чеканка изделий требует высокой точности из-за сложности форм, соответственно, нужен материал, хорошо поддающийся обработке
Это начальный этап, подготовительный, по его окончании приступают непосредственно к художественному декорированию. Это очень тонкая и кропотливая работа, для нее используют целый набор стержней различной формы и величины, они называются чеканы. Намного проще выполнять чеканку на нескольких небольших пластинах, которые потом можно соединить в единый объемный предмет способом пайки.
Еще в древности был придуман способ чеканной выделки фигур. Он состоит из нескольких процессов, вначале тонкие листы металла, в основном драгоценного, разгоняются по жестяной или бронзовой модели, затем с помощью чеканов придается форма или рисунок, по окончании листы аккуратно снимаются с формы и спаиваются между собой.
Часто художественная обработка металла чеканным способом может сочетать в себе процессы гравировки, литья и резьбы.
Читайте также: Как забить гвоздь в бетонную стену: полезные советы и рекомендации
Техника чеканки бывает трех видов:
Традиционный способ чеканки – по тончайшему листу стержнями, а завершают обработку и дополняют художественную форму литым изделиям двумя другими способами. Современные техники литья позволяют добиться идеальных форм и рисунков изделия, однако, часто могут возникнуть различные дефекты:
Тиснение представляет собой процесс чеканки с использованием матричных досок, которые называют басменными, от них и другое названия технологии – басма. Процесс тиснения осуществляется следующим образом: подготавливается деревянная матрица, которая будет отображать рельеф будущего изделия.
Басменная доска
Тонкий золотой или серебряный лист накладывается на матрицу, сверху покрывается более толстым свинцовым листом. Удары, наносимые молотком, приходятся на свинцовую подушку, которая уплотняется и приобретает рельеф матрицы, повторяя все контуры, объемы и рисунки. Точно такую же форму принимает и металл, зажатый между свинцовой прокладкой и матрицей.
Когда процесс тиснения окончен, свинцовую подушку убирают и аккуратно снимается слой металла – басма, она имеет более мягкие черты рисунка, чем у матрицы, как бы сглаженные. Чем толще будет слой листа, тем более сглаженным получится изображение, поэтому не рекомендуется использовать для басмы металл более 0,3 мм.
Басму, как технологию чеканки, используют для оковки изделий, таких как иконостасы, рамы, переплеты книг, ларцов, для создания портретных изображений.
Технология чеканки по металлу
Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.
Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.
Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:
Лазерная резка
В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов
Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.
Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.
Цинкование металла
С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.
Каждый мастер, занимающийся этим делом на профессиональном уровне, должен в совершенстве знать все разновидности и особенности профильного сырья. Работа выполняется с применением черных и цветных металлов.
В основном используются следующие виды материалов:
Также для инкрустации применяют серебро, олово и алюминий.
Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:
Термическая обработка стали
Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.
Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.
Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.
Отжиг
Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.
При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.
Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве