Изделия из металлов широко используются в разнообразных производственных сферах. Они применяются для капитального строительства, создания временных конструкций, в механизмах и всевозможных приспособлениях, для изготовления дверей, гаражей, торговых комплексов, киосков, павильонов, решеток и других промышленных отраслях.
К прочности и долговечности продукции из металла предъявляются высокие требования. Чтобы улучшить эти характеристики, используются разные производственные технологии. Рассмотрим их подробнее.
Как повысить прочность металла?
Производство металлоизделий – это ресурсоемкие и сложные операции. Чтобы поднять свойства сплавов, широко применяются две основные технологии:
• термическая обработка. Это тепловой процесс, позволяющий повысить свойства и улучшить структуру металлов и сплавов.
• легирование. Оно основано на добавлении в металлы специальных элементов. Легирующие компоненты существенно улучшают свойства металлоизделий. К ним относятся медь, магний, алюминий, никель, титан и многие другие.
Эти технологии способны значительно поднять эксплуатационные свойства сплавов, в частности прочность и долговечность, как отдельных конструкций, так и частей деталей/механизмов. Рассмотрим их подробнее.
Легирование
Легирующие компоненты добавляются в результате плавки металла. Сталь может считаться низколегированной, если они составляют менее 3-ех процентов, среднелегированной – выше 3 и до 10-ти %, высоколегированной (более 10-ти %).
Легированная сталь, в зависимости от вида, становится:
• конструкционной (большой процент хрома либо магния);
• стойкой к коррозии и устойчивой к высоким температурам;
• хромистой и быстрорежущей. Она применяется в производстве оборудования для дерево- и металлообработки,
В процессе легирования сталь становится прочнее и долговечнее, поскольку:
• повышается твердость;
• улучшается производительность оборудования, длительность эксплуатации и надежность металлоизделий;
• поднимаются показатели сопротивляемости агрессивным действиям внешней среды, в частности кислотным и щелочным веществам, перепадам температур, влажности и пр.;
• улучшается стойкость к износу и технологические характеристики.
Термическая обработка
Цель этой операции – изменение свойств металлоизделий методом их нагрева, затем выдержки и максимально быстрого охлаждения. Это позволяет добиться необходимых механико-физических показателей.
Термическая обработка дает возможность повысить:
• сопротивление коррозийным процессам;
• твердость;
• износостойкость.
Это позволяет увеличить прочность и долговечность конструкций и изделий из различных сплавов.
Термическая обработка может быть:
1. химической. Поверхность материалов насыщают разнообразными элементами. Они улучшают эксплуатационные качества металлов. Для такого процесса используются высокие температурные режимы и долговременные выдержки. Самые применяемые виды химической обработки – это цементация (насыщение углеродом), азотирование (используется одноименный элемент), металлизация диффузионная. Также задействуются цианирование (углерод + азот) и поверхностное легирование. Последний вариант разделяют на хромирование, алитирование либо силицирование (кремний + азот + хром) с учетом насыщающих элементов;
2. термомеханической. Это относительно новая методика металлообработки. Она дает возможность улучшить механические качества по сравнению с традиционными способами: закалкой и отпуском. Технология основана на пластичной деформации. Также используется воздействие нагревом.
Варианты такой обработки сплавов, отличаются по режимам. Это время охлаждения, выдержка и температурные показатели нагрева.
Последний параметр зависит о количества углерода, имеющегося в стальном сплаве. Поэтому предварительно проверяют его наличие, перед подбором подходящего режима нагрева.
В процессе термообработки применяется отжиг. Это нагрев стали до определенных температурных показателей, которые позволяют добиться необходимых качеств, с сочетанием правильной выдержки, а затем и охлаждения. Он позволяет устранить неоднородную химическую структуру металла.
Также активно применяется закалка. Она представляет собой процесс нагревания стали, превышающий линию GSK на 40-50 гр. Цельсия и моментальным охлаждением впоследствии. Это даёт возможность улучшить твердость и показатели прочности стали.
При отпуске металл нагревается ниже линии температур PSK. Потом выдерживается в таком же режиме, и охлаждается в воздухе либо в масле. Цель процедуры – улучшить характеристики прочности стали. Температурные показатели нагревания – 90-600 гр. Цельсия. Точные параметры зависят от особенностей детали и требуемых эксплуатационных характеристик. Чем выше температура, тем ниже твердость и прочность, а вязкость, наоборот, больше. Отжиг может быть низко-, средне- и высокотемпературным. При первом варианте изделия отличаются высокой износостойкостью, но плохо выдерживают регулярные динамические нагрузки. Второй вариант позволяет создавать металлическую продукцию с высоким пределом выносливости. Третий – позволяет произвести детали с максимальным показателем вязкости и приемлемыми значениями пластичности и прочности.
Производство металлоизделий на стадии их термообработки требует наличия специального оборудования. Это приборы, контролирующие тепловые режимы, печи, клещи закалочные, бачки с водой или маслом, другие инструменты и технические устройства.
Проверка результатов термообработки осуществляется серией испытаний на прочность и другие характеристики. Для этого используются твердомеры, напильники и иные рабочие изделия.
