5. Металлохозяйственные товары

Металлы находят широкое применение в производстве товаров хозяйственного назначения, транспортных средств, мебели, строительных материалов. Это объясняется их высо­кими технологическими и эксплуатационными показателями.

К основным представителям металлохозяйственных то­варов относятся металлическая посуда, ножевые изделия и столовые приборы, ручные инструменты, приборы для окон и дверей.

5.1. Общие сведения о металлах и изделиях из них

Металлы — материалы кристаллической структуры, об­ладающие рядом специфических свойств: металлическим блес­ком; высокой электропроводностью и теплопроводностью; по­ложительным температурным коэффициентом электросопро­тивления; электронной эмиссией; при нормальных условиях находятся в твердом состоянии (исключением является ртуть).

По внешнему виду металлы подразделяются на черные и цветные. К черным металлам относят железо и сплавы на его основе, остальные металлы принято относить к цветным.

Черные металлы, используемые в производстве хозяй­ственных товаров, представлены двумя сплавами: сталью (сплав железа с углеродом, с содержанием последнего не более 2,14%) и чугуном (сплав железа с углеродом, с содер­жанием последнего более 2,14%).

Чугун выплавляют из железной руды в доменных печах.

Сталь получают из чугуна путем выжигания из него из­бытка углерода кислородом воздуха.

Стали классифицируют:

• по назначению: конструкционные и инструментальные;

• по качеству (содержание вредных примесей: серы и фосфора): обычного качества, качественные и высококаче­ственные);

• по составу: углеродистые и легированные (вводятся ле­гирующие компоненты: хром, никель, вольфрам, титан и др., примером таких сталей может служить нержавеющая сталь).

Стали обладают пластичностью, но при этом могут иметь и высокую твердость, которая с увеличением концентрации углерода возрастает. Свойства сталей могут корректировать­ся термической обработкой.

Чугуны подразделяют на: белые (передельные); серые (литейные); ковкие; высокопрочные и легированные. Наиболь­шее применение в производстве хозяйственных товаров име­ют серые чугуны (СЧ). Чугуны обладают большей твердо­стью и меньшей пластичностью в сравнении со сталями.

Цветные металлы классифицируют:

• по объемной массе: легкие и тяжелые (границей выс­тупает значение 5 г/см³);

• по температуре плавления: легкоплавкие (с темпера­турой плавления до 1539°С) и тугоплавкие;

• по химической стойкости: благородные, или химичес­ки стойкие (платина, золото, серебро, металлы платиновой группы: палладий, осмий, родий, рутений и иридий) и хими­чески нестойкие (все остальные).

Для изготовления бытовых хозяйственных товаров наи­более широко применяются алюминий и медь и сплавы на их основе. Рассмотрим их более подробно.

Алюминий — металл серебристо-белого цвета (марки А), легкий, легкоплавкий, обладает высокой электропроводнос­тью (уступает лишь серебру и меди) и химической стойкос­тью (на поверхности образуется защитная оксидная пленка). Для производства бытовых товаров хозяйственного назначе­ния используют алюминий технической чистоты и сплавы: деформируемые (основной представитель — дюралюминий

(марка АД, Д) — сплав алюминия с медью) и литейные (ос­новной представитель — силумин (марка АК, АЛ) — сплав алюминия с кремнием).

Медь — металл красно-розового цвета (марки М), легкоп­лавкий, тяжелый, пластичный, высоко электропроводный, хорошо паяется и сваривается. Ввиду малой механической проч­ности меди широкое распространение получили медные спла­вы: латунь (слав меди и цинка, марки Л), бронза (сплавы меди с другими металлами при условии, что цинк не является ос­новной добавкой; оловянные — БрО, безоловянные — БрА, БрАМ и др.), мельхиор (сплав меди и никеля, марка МН-19), нейзильбер (сплав меди никеля и цинка — МНЦ-15-20).

Ряд цветных металлов применяется для получения за­щитно-декоративных покрытий и в качестве легирующих компонентов (цинк, олово, никель, хром, титан и др.).

Процесс производства металлоизделий обычно включа­ет следующие этапы: формование и обработку изделий или их элементов; сборку изделий; нанесение защитно-декора­тивных покрытий и декорирование.

В производстве металлоизделий применяют: литье, пла­стическое формование, обработку резцами и абразивами.

При литье расплавленный металл заливают в земля­ные (земляное литье) или металлические (кокильное литье) формы, после охлаждения и затвердевания металл приобре­тает очертания формы. Методом литья получают изделия из чугуна, литьевых сплавов алюминия, бронзы.

Пластическое формование включает ряд способов, ос­новными из которых являются следующие: прокатка (обра­ботка холодного или горячего металла путем пропускания между вращающимися валами); ковка (деформация металла ударами молота); штамповка (формование изделия с помо­щью матрицы и пуансона), различают листовую, объемную и вытяжную штамповку, вырубку, гибку, пробивку; волоче­ние (применяют в производстве труб и проволоки); обработ­ка на давильных станках (в основном используют для полу­чения изделий с горловиной: бидоны, чайники и др.).

Обработка резцами и абразивалш включает следую­щие виды: точение; фрезерование; сверление; рубку; опилов­ку (обработка напильниками); крацовку (обработка вращаю­щимися металлическими щетками); галтовку (обработка во вращающихся барабанах совместно с абразивами); пескост­руйную и гидроабразивную обработки, шлифование, притир­ку, полирование.

Отдельные элементы составных изделий соединяются с помощью разъемных (винтовые, шпоночные, штифтовые) и неразъемных соединений (сварка, пайка, клепка, сшивка).

Нанесение защитно-декоративных покрытий. В связи с невысокой коррозионной стойкостью многих металлов и спла­вов на их поверхность наносят защитные покрытия. По своей природе все покрытия можно подразделить на металличес­кие, неметаллические и оксидные.

К металлическим покрытиям относят покрытия хромом, никелем, цинком, оловом (лужение) и другими металлами. Наносятся покрытия горячим способом (путем погружения изделия в расплав металла); плакированием (сцепление ме­тодом совместной прокатки основного и покровного метал­лов); химическими и электрохимическими способами.

Неметаллические покрытия включают покрытия органи­ческого происхождения (лакокрасочные, смазочные, полимер­ными пленками), которые обычно не обладают высокой меха­нической, термической стойкостью и неорганического проис­хождения (покрытия силикатной эмалью, фосфатирование).

Нанесение оксидных покрытий (оксидирование) приме­няется для защиты изделий их черных металлов ("вороне­ние"), изделий из алюминия и его сплавов (травление, ано­дирование). Данные виды покрытий могут дополняться ос­ветлением, покрытиями эмалью, красочными составами.

К специальным видам декорирования металлоизделий от­носят: деколь; шелкографию; трафарет; аэрографию (тониро­вание); гравировку (рельефное украшение изделия за счет снятия поверхности металла механическим, химическим или электрохимическим способами); чеканку (рельефный рисунок, полученный с помощью деформации металла); филигрань (ажурный или накладной декор, образованный проволочками или шнурами чаще из серебра или золота); чернь (сернистые соединения металлов образуют серо-черную пленку чаще на рельефных элементах изделий, под "старинное серебро").

Выбор вида металла (сплава), способ выработки, вари­ант защитно-декоративного покрытия и декорирования ока­зывают существенное влияние на показатели потребительс­ких свойств и цену готового изделия.