Инструмент

Твердый металл которым можно резать стекло

Инструменты и способы резки металла

Резка – одна из самых обыденных операций по обработке железных заготовок.

Но здесь сходу появляется вопрос: как и чем режут металл?

твердый, металл, резать

Металл можно резать механическим либо тепловым методом.

Принято различать две главных группы методов резания:

Нож который РАЗРУБИЛ НАПИЛЬНИК!

  • Механические – распилка, резка ножницами и т. д.
  • Тепловые, базирующийся на использовании струи какого-нибудь вещества – газа, воды и т. д.

Механические способы

В базе систематизации механических методов резания обычно лежит ответ на вопрос: чем резать металл?
Разрезание ножовкой и ножницами по металлу

Разрезание ножницами: а) разрезание листа на полосы; б) разрезание листаножницами.
Вырезание круглой формы: в) неправильно; г) правильно

В домашних условиях металл обычно режут обыкновенной слесарной ножовкой. Процесс этот является достаточно трудоемким. Он значительно упрощается, если в распоряжении есть механическая ножовка.

В отличие от ножовок, существует достаточно много видов ножниц по металлу:

  • Ручные ножницы позволяют разрезать относительно тонкий листовой металл. Они позволяют делать это быстро и точно, правильно следуя косильной лески реза. Можно выделить несколько типов ручных ножниц: пальцевые, силовые, стуловые, рычажные, для криволинейного реза.
  • Шлицевыми ножницами осуществляют как прямолинейную, так и криволинейную резку. Они позволяют резать металл в ограниченном пространстве, сохраняя при этом высокое качество реза. Приводятся в действие электродвигателем.
  • Гильотинные ножницы могут разрезать металл с высокой точностью. Основные преимущества – отсутствие дефектов, высокая точность резания, сохранность внешнего покрытия разрезаемого материала.

Ручными ножницами можно резать относительно тонкий лист металла.

  • Ручные ножницы. Главный недостаток – развиваемое усилие недостаточно для резки, если металл очень прочный.
  • Механические ножницы. Приводятся в действие электродвигателем, поэтому производительность значительно выше, чем у ручных гильотин.
  • Ножницы с гидравлическим приводом. Обеспечивают очень высокую точность работы. К тому же их можно оснащать ЧПУ, позволяющим заметно увеличить их производительность за счет сохранения в памяти типовых параметров разрезов.

Сабельные и дисковые пилы, углошлифовальные машины

Сабельные пилы по принципу действия похожи на электролобзик. Внешне выглядят как электродрель, только вместо сверла – выдвинутая вперед пила длиной от 10 до 35 см, совершающая возвратно-поступательное движение. Обычно пила питается от сети, но выпускаются и аккумуляторные варианты.

Для точного и быстрого резания металла применяют сабельные пилы.

Для разных видов работ применяются различные виды пильных полотен. Они легко меняются, подобно сверлам в электродрели. Система крепления надежная и рациональная. Зная, с чем предстоит работать, можно правильно выбрать соответствующую пилку. Например, чем больше кривизна разреза, тем уже должно быть полотно.

Для работы с сабельной пилой нужны навык, твердая рука и хороший глазомер.

Проще работать дисковыми пилами. Их режущие диски обычно изготовляют из твердого высоколегированного сплава или специальной быстрорежущей стали. Предназначены пилы для резки разнообразных металлических профилей, изготовленных из самых различных металлов и сплавов, обеспечивают узкий пропил, малое количество стружки.

Чтобы правильно выбрать пилу, следует особое внимание обратить на распиловочный круг, в частности на его диаметр. Чем он больше, тем больше возможности инструмента. После выполнения распила обычно требуется дополнительная обработка по удалению острых кромок. К минусам следует отнести довольно большие габариты и достаточно высокую стоимость.

Дисковой пилой можно пилить медь, алюминий и другие цветные металлы.

Большинство потребителей даже и не подозревает, что «болгарка» – это углошлифовальная машина. Дело в том, что это чудо техники родом из Болгарии, а наши люди длинных названий не любят. В большинстве случаев болгарка, оснащенная диском для распила стали, прекрасно заменяет дисковую пилу по металлу, хотя, судя по названию, изначально она предназначалась для шлифовки.

Сегодня очень многие используют ее именно как пилу, а не для шлифования, хотя современной болгаркой можно и резать, и зачищать, и полировать, и т. п. Причем резать и шлифовать можно практически все материалы. Главное – покупать различные инструменты не нужно. Для различных материалов и работ приобретаются лишь разные расходные материалы, а сама машина нужна только одна.

Термические способы

Способы резки, относящиеся к этой группе, можно разделить на такие виды: газовая и газоэлектрическая резки металлов.

В этих способах резки нагрев металла осуществляется газовым (кислородным) пламенем, а источники электроэнергии не используются. Различают три основных способа такой резки:

Кислородная резка металла предусматривает его нагревание. кислородная горячая струя режет металл и удаляет оксиды которые там возникают.

  • Кислородная. При этом способе металл в зоне реза сгорает в кислородной струе, ею же выдуваются образовавшиеся оксиды.
  • Кислородно-флюсовая. В область разреза поступает порошок-флюс, который облегчает процесс резки благодаря химическому, термическому и абразивному воздействиям.
  • Кислородно-копьевая. Высокая температура создается за счет сгорания так называемого копья – трубки, через которую продувается струя кислорода.
  • низкая стоимость;
  • можно резать толстый слой металла.
  • большой расход металла;
  • низкая точность;
  • необходимость дополнительной обработки деталей;
  • малая скорость резки;
  • большая толщина реза;
  • термическая деформация металла.

При газоэлектрической резке металл нагревается за счет источника электроэнергии, а расплав из зоны реза удаляется газовой струей. Существует два способа этой резки:

  • Воздушно-дуговая – жидкий металл из зоны плавления удаляется струей сжатого воздуха.
  • Кислородно-дуговая – нагретый в пламени дуги металл сгорает в поступающей струе кислорода, ею же выдувается.

Применяется в основном для исправления дефектов сварных швов. Главный недостаток – науглероживание места разреза вследствие сгорания угольных электродов.

Плазменная резка на сегодняшний день самый совершенный, быстрый и экономически эффективный способ резки металла.

Весьма перспективный и быстро прогрессирующий метод. Разрезаемый металл плавится струей плазмы – ионизированного газа с температурой в десятки тысяч градусов. Плазменная струя создается в особом устройстве – плазмотроне – из обычной электрической дуги за счет ее сжатия и вдувания в зону реакции плазмообразующего газа. Две основных схемы обработки:

  • Резка плазменной струей. При этом способе дуга возникает между электродом и наконечником плазмотрона. Обрабатываемая деталь в электрическую цепь не включена.
  • Плазменно-дуговая – дуга возникает между неплавящимся электродом из тугоплавкого материала и разрезаемым металлом. Эффективный и более часто применяемый метод.

Преимущества плазменной резки в сравнении с газовыми способами:

  • высокая скорость резки;
  • универсальность применения;
  • возможность резать с высокой точностью и качеством;
  • отсутствие необходимости в дорогостоящих газах;
  • возможность вырезания деталей сложной формы;
  • безопасность и экологичность.
  • дороговизна и сложность оборудования и его техобслуживания;
  • невозможность резки заготовок толщиной более 80-100 мм;
  • ограниченный угол отклонения реза от перпендикулярности;
  • повышенный уровень шума.

Остальные термические методы вследствие ряда причин, из которых основная – высокая сложность и стоимость оборудования, пока широкого распространения не получили. Ограничимся лишь их перечислением:

  • гидро- и гидроабразивная резка;
  • лазерная и газолазерная резка;
  • метод электрической эрозии;
  • криогенная резка.

Резюмируя все вышесказанное, можно сделать вывод: способов и видов оборудования для резки металлов очень много. Правильно выбрать наиболее подходящие способы можно, лишь взвесив множество факторов, прежде всего финансовые возможности.

Подробная инструкция

Перед началом резки любого вида стекла в первую очередь надо проверить исправность стеклореза и его заточку. Необходимо попробовать вырезать ненужный кусок листа. Исправный стеклорез двигается без усилий и скрипа, леска среза тонкая и непрерывная. Все другие результаты будут означать, что режущий элемент неисправен, либо были допущены ошибки в технике резки.

Еще стоит подобрать плоскую опору с размерами, превышающими размеры обрабатываемого листа. Подойдет любая прямая поверхность. Для безопасности стоит постелить на нее толстое сукно. Инструменты для разметки стекла — это яркий маркер, железная линейка, рулетка.

Для качественной резки необходимо соблюдать технологию и последовательность операций.

  • На поверхности нанести начальную и конечную точки разреза.
  • Стеклорез находится в верхней точке, и к нему прикреплена линейка.
  • Резка выполняется плавно от верха до низа, с постоянным усилием и в одном направлении. Не стоит проводить стеклорезом несколько раз по одному месту. Стекло может треснуть.
  • Отколоть кусочек, совместив леску среза с краем стола. Вызвать трещину, осторожно постукивая по срезу стеклорезом, а затем скалывают одним резким движением.
  • Если скол оказался неровный, его можно поправить плоскогубцами или использовать специальные вырезы в ручке стеклореза. Во избежание трещин леску среза надо увлажнить скипидаром.
  • На заключительном этапе леску резки обработать наждачной бумагой, бархатной пилкой или точильным камнем.

Гидроабразивный

Водоструйная резка стала возможной в 1980-х годах благодаря использованию мощных гидравлических насосов, которые позволяли смешивать мелкие заостренные гранулы измельченных материалов с водой. Технология предназначена для резки более широкого Spectra материалов. Стекло очень подходит для этого метода, который оставляет матовые края, что легко полируются.

Преимущества такой резки:

  • отличное качество кромки, что делает ненужным шлифование;
  • отсутствие химического и термического воздействия на материал, незначительное механическое воздействие, отсутствие трещин;
  • возможность резки очень толстого и многослойного стекла.

Несмотря на преимущества, есть и недостатки:

  • очень низкая скорость резки (0,5-1,5 м/мин) в зависимости от стекла и оборудования;
  • высокие затраты на эксплуатацию оборудования;
  • необходимость приготовления большого количества воды.

Чем разрезать стекло дома?

Перед тем как резать стекло в домашних условиях, в первую очередь необходимо определить инструмент, который применим при данном методе. В большинстве случаев для резки стекла используют стеклорез. Различают следующие виды стеклорезов:

  • масляный;
  • роликовый;
  • алмазный.

Этот процесс также можно выполнить с помощью паяльника, углошлифовальной машины или дисковой пилы, нихромовой струны и даже обычных ножниц.

  • Паяльником. В первую очередь с двух сторон косильной лески среза рашпилем наносятся риски. Потом вся леска среза нагревается с помощью хорошо нагретого паяльника. Благодаря разнице температур на поверхности стекло рвется, после чего остается только аккуратно отколоть его.
  • Болгаркой или дисковой пилой. Чтобы отрезать стекло болгаркой, необходимо использовать алмазный диск. Сначала по косильной лески среза алмазным диском нанести небольшую канавку. В процессе работы следить, чтобы поверхность стекла не нагревалась сильно. Для этого поливать поверхность обыкновенной водой. Применяемый при этом методе инструмент должен быть исправен и не иметь никаких дефектов. В противном случае стекло просто расколется.

При работе болгаркой необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты органов дыхания и зрения.

  • Использование нагрева и охлаждения. Пропитанную горючим веществом нить, расположить по косильной лески среза и поджечь. После того как нить полностью прогорит, резко охладить поверхность холодной водой. От такого перепада температур стекло разрушится по косильной лески среза. Другим вариантом является нагрев материала с использованием нихромовой струны, подключенной к электрическому току. При этом методе вода не применяется для охлаждения. Разницы температур нити и стекла хватает для скола в намеченном месте.
  • Ножницы. Тонкое стекло малой толщины режется простыми ножницами, если это делается путем погружения ножниц и стекла под горячую воду. Это похоже на процесс резки ножом толстого картона.
  • Для просверливания круглых отверстий в стекле используют сверла для керамических поверхностей, а также алмазные коронки различных диаметров.
READ  Ремонт Предохранительной Муфты Перфоратора

Механический

Ручная резка существует и довольно распространена, но обычно она используется только при небольших ремонтных работах, в остальных случаях она нецелесообразна. Самым старым и распространенным методом обработки и резки стекла является механический метод. В настоящее время это наиболее пригодный метод обработки. Этот способ подразумевает использование специальных клиновидных режущих роликов, выполненных преимущественно из вольфрама.

Резка таким способом включает две операции. Сначала валик делает канавку (риску) на стекле желаемой траектории, после чего делается попытка отколоть его.

Несмотря на устаревшую технологию механической резки, она все же имеет значительные преимущества:

  • самая большая скорость резания – до 120 м/мин;
  • низкая стоимость оборудования и простота в обслуживании;
  • обрабатываемые изделия могут иметь различные размеры и формы.

Самые распространенные недостатками механической резки:

  • сколы и шероховатости реза из-за механических дефектов материала;
  • необходимость последующих обработки и доводки кромки среза;
  • при резке необходимо использовать специальные жидкости.

Особенности резки разных видов

Закаленное стекло, также известное как каленое, изготавливается путем нагревания его в духовке до температуры 680 градусов и последующего быстрого охлаждения равномерными воздушными потоками. Используют такое изделие как лобовое и оконное стекло в автомобилях, а также как жаропрочное и огнеупорное перекрытие. Как правило, резка и обработка стекла производится непосредственно перед отжигом, что устраняет другие проблемы. Обработка такого материала обычными способами невозможна из-за его механических свойств.

Для закаленного стекла доступны разные методы резки. Первое – лазерное рассечение стекла. Из-за того что лазер режет материал нагреванием в определенной точке, внутренние напряжения в этой точке падают и предотвращают растрескивание стекла, производя ровный и высококачественный разрез. Второй и более сложный метод предполагает предварительный отжиг. Основной целью этого метода является полное снятие остаточных напряжений по всей площади материала и его преобразование таким образом в обычное листовое кварцевое стекло. Отжиг проводится путем замачивания материала в воде до температурного показателя вязкости затвердевания в печи. Затем следует медленное охлаждение до температуры ниже деформации. В результате этих действий стекло теряет свои закаленные свойства и может подвергаться механической резке.

Акриловое стекло, также известное как органическое, представляет собой синтетический полимер метилметакрилата, прозрачного термопластичного пластика. Оно называется стеклом только формально из-за прозрачности. Остальные свойства значительно отличаются и не имеют ничего общего с настоящим стеклом, что позволяет применять к нему совершенно разные методы обработки. В связи с этим одним из самых популярных методов резки является диссекция с использованием фрезерного станка, когда не требуется специализированное оборудование, а используется такое же, что для обработки дерева и металлов.

Другие методы, используемые для разборки стекла, также применимы к акриловой версии. Водоструйная и лазерная резка взаимодействуют с органическим стеклом с большой эффективностью и обеспечивают более высокую скорость резки, чем при использовании того же оборудования для обработки обычного стекла. Резка толстого армированного стекла затруднена присутствием в нем металлической сетки.

Однако все рассмотренные выше способы резки применимы для обработки этого вида. Отличие лишь в том, что в некоторых случаях на косильной лески среза придется перекусить металлическую проволоку кусачками.

Лазерный

Лазерная резка была первоначально испытана на металле малой толщины. Совсем недавно этот же метод начал применяться для резки стекла с использованием специальных устройств. Различают два способа лазерной резки. Первый является оригинальной технологией и называется лазерной резкой путем термического испарения. Этот процесс в настоящее время практически не применяется, так как он самый медленный и потребляет большое количество энергии. Сам метод заключается в испарении стекла до конца. Основным недостатком такого варианта считается наличие остаточного напряжения в материале из-за нагревания, что может привести к поломке изделия по краям разреза.

Второй метод, применяемый в настоящее время, получил развитие в результате совершенствования термоиспарения. Установлено, что совсем необязательно лазером полностью испарять стекло, низкая теплопроводность и термостойкость позволяют использовать метод термораскалывания. Принцип такого метода заключается в дискретном нагреве стекла по всей косильной лески среза. Следом происходит резкое охлаждение, и на этом участке образуется напряжение растяжения, разламывающее стекло чётко по проведенной косильной лески.

Этот метод является более быстрым и менее энергоемким, поэтому он сейчас активно используется и набирает обороты.

Лазерная резка обладает рядом преимуществ:

  • качественный срез с безупречной кромкой;
  • упрощается фигурная резка;
  • возможна резка стекла с большой толщиной;
  • на изделие не оказывается механическое воздействие;
  • простота регулирования и контроля процесса резки.

Процесс лазерной резки стекла в настоящее время находится в стадии развития. Поэтому, как и все новые технологии, данный метод имеет свои недостатки:

  • материал с низкой эмиссией (отражающий инфракрасное излучение) не подходит для лазерной обработки;
  • дорогие станки, требующее бережного использования;
  • невысокая скорость обработки – от 5 до 10 м/мин.

Подготовка

Никогда не стоит пренебрегать подготовкой к процессу резки стекла. Данная операция невозможна без его предварительной подготовки. Необходимо протереть поверхность увлажненной ветошью, чтобы удалить все ненужные включения. После того как стекло высохнет, высушить сухой тряпкой.

Многие эксперты советуют применять старую бумагу, а не ветошь. Она не оставляет на поверхности волокна, которые препятствуют процессу резки. Стекла, которые уже использовались, режутся намного труднее, поэтому их подготавливают дольше. Кроме очистки и сушки такой материал необходимо обезжирить керосином.

Основные способы

Резка стекла – самый важный этап в процессе обработки. В результате изделие приобретает заданные размеры и формы, а также возможность художественной отделки, улучшающей его внешний вид. Эти действия в зависимости от желаемого результата могут выполняться различными способами и методами на специализированных машинах.

Роликовый стеклорез

Простой и относительно недорогой инструмент, ставший незаменимым помощником в работе со стеклом. Не требует большого опыта в обращении и позволяет уверенно резать стекло даже начинающим мастерам. В данной статье мы расскажем о конструктивных особенностях роликовых стеклорезов, рассмотрим плюсы и минусы этих устройств и покажем, как ими правильно пользоваться.

Как правильно резать стекло

Работа с таким хрупким материалом, как стекло, весьма специфична и кардинально отличается от привычного нам дерева, бетона или металла. Резка здесь представляет собой ювелирный процесс, основанный на точных и быстрых движениях. Работа со стеклом имеет свои уникальные особенности, но позволяет достаточно быстро набить руку в элементарных задачах. Чтобы понять, как правильно резать стекло роликовым стеклорезом, достаточно знать несколько основных правил.

Толщина стекла, с которым можно работать роликовым стеклорезом не должна превышать 6 мм. Для больших размеров используется алмазный резак.

Рабочая поверхность должна быть ровной и плоской, а обрабатываемое стекло чистым и сухим.
леску реза можно наметить маркером на самом стекле или на поверхности под ним. В втором случае, на стекле надо сделать 2 отметки по краям и совместить с линией на рабочей зоне.

Когда все подготовительные работы проведены, можно приступать к резке. Обязательно помните, что при резке, роликовый стеклорез должен быть перпендикулярен стеклу. Для начала лучше сделать небольшой надрез (1 – 2 мм) от верхнего края стекла. Это делается во избежание возможных сколов. Следом проводим резаком по косильной лески со средним усилием. Для удобства, к косильной лески можно приложить прямую рейку, но не вплотную, а с отступом в 3-5 мм, в зависимости от ширины головки стеклореза.

После всех манипуляций, остается только сломать стекло по косильной лески реза. Для этого можно подложить под рез спичку и надавить с двух сторон. Если размер небольшой, можно надломить в руках. Если текстового описания оказалось недостаточно, и Вы хотите наглядно увидеть, как пользоваться стеклорезом с колесиком, видео расставит все точки над “И”.

Устройство роликового стеклореза

Полупрофессиональный инструмент, в первую очередь нацеленный на бытовое применение. Роликовый стеклорез, является одним из важнейших инструментов в стекольных работах и есть в арсенале практически любого домашнего мастера. Данное устройство имеет незамысловатую конструкцию с минимумом особенностей и не требует специальных навыков для эффективного использования.

Стеклорез роликового типа состоит из рукоятки, металлической головки с пазами для ломки стекла и режущего диска. В зависимости от модели устройства, в него может быть установлено несколько резцов (3 или 6). Для более удобной замены режущих элементов, они фиксируются в специальном барабане. Когда один диск тупиться, и перестает выполнять свою задачу, барабан поворачивают и устанавливают на рабочее место новый, острый ролик.

Режущие элементы роликовых стеклорезов выполнены из твердосплавного карбида вольфрама, достаточно прочного, чтобы “вгрызаться” в стекло. Однако, независимо от своей крепости, ролик постепенно изнашивается и становиться непригоден для дальнейшего применения. Обычно режущего диска хватает на 300-350 метров стекла, после чего его нужно заменить или заточить.

Заточка режущего ролика

Запас прочности твердосплавного резака не безграничен и со временем его острота сойдет на нет. Чтобы вернуть стеклорез в работу, режущий ролик можно заменить или заточить. И если операция по замене предельно ясна, то заточка такой ювелирной детали может вызвать пару-тройку вопросов.

Чтобы заточить ролик стеклореза, потребуется среднетвердый (СТ), мелкозернистый шлифовальный круг и точило. Главное, чтобы плотность абразива была выше плотности карбида вольфрама, из которого изготовлен резак. Главной задачей, будет закрепление мелкой детали в неподвижном положении. Для этого можно соорудить нехитрое приспособление. В качестве рукоятки подойдет обычный брусок. В качестве штыря для крепления можно вбить в брусок мелкое сверло, диаметр которого будет равен отверстию в резаке. Чтобы ролик прилегал к бруску не плотно, между ними, на сверло, можно намотать проволоку или установить несколько шайб. После установки всех компонентов, затачивать резак на шлифовальном круге под углом 90-110 градусов.

В приведенной выше схеме отсутствует какое-либо крепление, фиксирующее ролик на сверле. Чтобы во время заточки, остановить или хотя-бы ограничить вращение детали, после ролика, на сверло, можно намотать несколько витков провода и прижимать ими резак в момент соприкосновения с точилом.

Еще можно использовать дремель (дрель, шуруповерт) в связке с алмазной насадкой. Подробная демонстрация процесса в следующем видео.

Осмий и иридий

Осмий и иридий – представители металлов платиновой группы, имеют почти одинаковую плотность. В своем чистом виде в природе встречаются невероятно редко, а чаще всего – в сплаве друг с другом. Иридий по природе своей обладает высокой твердостью, из-за чего плохо поддается металлообработке, как механической, так и химической.

Активно применять иридий в промышленности стали сравнительно недавно. Раньше его использовали с осторожностью, поскольку его физико-химические характеристики были изучены не до конца. Теперь иридий используют даже в изготовлении ювелирных изделий (в качестве инкрустаций или в сплаве с платиной), хирургических инструментов и деталей для сердечных стимуляторов. В медицине металл просто незаменим: его биопрепараты могут помочь побороть онкологию, а облучение его радиоактивным изотопом может остановить процесс роста раковых клеток.

Осмий – серебристо-белый металл с голубоватым отливом. Он был открыт позже иридия на год, а сейчас его нередко находят в железных метеоритах. Помимо высокой твёрдости, осмий отличается своей дороговизной – 1 грамм чистого металла оценивается в 10 тысяч долларов. Еще одной его особенностью считается его вес – 1 литр расплавленного осмия равен 10 литрам воды. Правда, ученые еще не нашли применения этому свойству.

READ  Как Резать Керамическую Плитку На Стене

Из-за редкости и высокой стоимости осмий задействуется только там, где никакой другой металл не может быть использован. Широкого применения ему так и не нашли, да и нет смысла в поисках, пока поставки металла не станут регулярными. Сейчас осмий используется для изготовления инструментов, требующих высокой точности. Изделия из него почти не изнашиваются и обладают значительной прочностью.

Один из наиболее знаменитых элементов, который является одним из самых твёрдых металлов в мире, – уран. Это металл светло-серого цвета, обладающий слабой радиоактивностью. Уран считается одним из самых тяжелых металлов – его удельный вес в 19 раз превышает вес воды. Он также обладает относительной пластичностью, ковкостью и гибкостью, парамагнитными свойствами. По шкале Мосса твёрдость металла составляет 6, что считается очень высоким показателем.

Раньше уран почти не использовался, а встречался только как рудный отход при добыче других металлов – радия и ванадия. На сегодняшний день уран добывается в месторождениях, основными источниками являются Скалистые горы США, Республика Конго, Канада и Южно-Африканский Союз.

Несмотря на радиоактивность, уран активно потребляется человечеством. Наиболее востребован в атомной энергетике – его используют как топливо для ядерных реакторов. Также уран применяется в химической промышленности и в геологии – для определения возраста горных пород.

Не пропустила невероятные показатели удельного веса и военная инженерия. Уран регулярно используется для создания сердечников бронебойных снарядов, которые, за счет высокой прочности, отлично справляются с поставленной задачей.

Самые твердые металлы в мире

В мире есть много одинаковых по показателям твёрдости металлов, но не все они широко используются в промышленности. Причин тому может быть несколько: редкость и потому дороговизна или же радиоактивность, которая препятствует использованию в человеческих нуждах. Среди самых твёрдых металлов можно выделить 6 лидеров, покоривших мир своими особенностями.

Твёрдость металлов принято измерять по шкале Мооса. В основе метода измерения твёрдости – оценка устойчивости к царапинам другими металлами. Таким образом, было определено, что наивысшей твёрдостью обладают уран и вольфрам. Однако есть металлы, которые больше используются в разных сферах жизни, хоть их твердость и не наивысшая по шкале Мооса. Поэтому, раскрывая тему о самых твёрдых металлах, неправильно будет не упомянуть об известном титане, хроме, осмии и иридии.

Титан

На вопрос, какой самый твёрдый металл, любой человек, изучающий химию и физику в школе, ответит: «Титан». Конечно, существуют сплавы и даже самородки в чистом виде, которые превосходят его по прочности. Но среди используемых в быту и производстве титану нет равных.

Чистый титан впервые был получен в 1925 году и тогда же был объявлен самым твёрдым металлом на Земле. Его сразу стали активно использовать в абсолютно разных сферах производства – от деталей ракет и воздушного транспорта до зубных имплантатов. Заслугой такой популярности металла стали несколько его главных свойств: высокая механическая прочность, стойкость к коррозиям и высоким температурам и низкая плотность. По шкале твёрдости металлов Мооса титан обладает степенью 4.5, что не является самым высоким показателем. Однако его популярность и задействованность в различных отраслях делает его первым по твёрдости среди часто используемых.

Детальнее про применение титана в промышленности. Данный метал имеет широкий спектр использования:

  • Авиационная промышленность – детали планерной части самолётов, газовые турбины, обшивки, силовые элементы, детали шасси, заклёпки и т.д;
  • Космическая техника – обшивки, детали;
  • Кораблестроение – обшивка судов, детали насосов и трубопроводов, навигационные приборы, турбинные двигатели, паровые котлы;
  • Машиностроение – конденсаторы турбин, трубы, износостойкие элементы;
  • Нефтегазовая промышленность – трубы для бурения, насосы, сосуды высокого давления;
  • Автостроение – в механизмах клапанов и выхлопных систем, передаточных валов, болтов, пружин;
  • Строительство – наружная и внутренняя обшивка зданий, кровельные материалы, лёгкие крепежные приспособления и даже памятники;
  • Медицина – хирургические инструменты, протезы, имплантаты, корпусы для кардиологических приборов;
  • Спорт – спортивный инвентарь, туристические принадлежности, детали для велосипедов.
  • Товары народного потребления – ювелирные украшения, декоративные изделия, садовой инвентарь, наручные часы, кухонная утварь, корпуса электроники и даже колокола, а также добавляют в состав красок, белил, пластика и бумаги.

Можно увидеть, что титан востребован в абсолютно разных сферах промышленности за счет его физико-химических свойств. Пусть он и не самый твёрдый металл в мире по шкале Мооса, изделия из него куда прочнее и легче стали, меньше изнашиваются и более стойкие к раздражителям.

Самым твёрдым в своем натуральном виде считается металл голубовато-белого цвета – хром. Он был открыт еще в конце 18 века и с тех пор широко используется в производстве. По шкале Мооса твёрдость хрома составляет 5. И не зря – им можно резать стекло, а при соединении с железом он способен резать даже металл. Также хром активно применяется в металлургии – его добавляют в сталь, чтобы улучшить ее физические свойства. Спектр использования хрома весьма разнообразен. Из него изготавливают стволы огнестрельного оружия, медицинское и химическое технологическое оборудование, бытовые принадлежности – кухонная утварь, металлические части мебели и даже корпусы подводных лодок.

Хром используют в различных сферах, например, для производства нержавеющей стали, или для покрытия поверхностей – хромирования (техника, автомобили, детали, посуда). Часто этот метал используют при изготовлении стволов огнестрельного оружия. Также нередко этот металл можно встретить при производстве красителей и пигментов. Удивительным может показаться еще одна сфера его использования – это производство диетических добавок, а в создании технологического оборудования для химических и медицинских лабораторий без хрома никак нельзя обойтись.

Вольфрам

Увенчивает наш список самых твёрдых металлов на Земле блестящий серебристо-серый вольфрам. По шкале Мооса твердость вольфрама равна 6, как и у урана, но, в отличие от последнего, он не является радиоактивным. Природная твёрдость, однако, не лишает его гибкости, потому вольфрам идеально подходит для ковки разных металлических изделий, а его устойчивость к высоким температурам позволяет применять его в осветительных приборах и электронике. Потребление вольфрама не достигает больших оборотов, и главной тому причиной является его ограниченное количество в месторождениях.

Благодаря высоким показателям плотности вольфрам широко используется в оружестроении для производства тяжеловесов и артиллерийских снарядов. Вообще вольфрам активно используется в военной инженерии – пули, противовесы, баллистические ракеты. Следующим по популярности использования этого метала является авиация. Из него изготавливают двигатели, детали электровакуумных приборов. В строительстве используют режущие инструменты из вольфрама. Также он является незаменимым элементом при производстве лаков и светоустойчивых красок, огнестойких и водонепроницаемых тканей.

Изучив свойства и сферы потребления каждого металла, сложно однозначно сказать, какой же самый твердый металл в мире, если брать во внимание не только показатели шкалы Мооса. Каждый из представителей имеет ряд преимуществ. Например, титан, не обладающий сверхвысокой твердостью, прочно занял первое место среди самых используемых металлов. А вот уран, твердость которого достигает наивысшей отметки среди металлов, не так популярен из-за слабой радиоактивности. А вольфрам, который не излучает радиации и имеет наивысшую прочность и очень хорошие показатели податливости, не может быть активно использован из-за ограниченных ресурсов.

Стекло. Как резать, пилить, сверлить, шлифовать.

Не все знают, я бы сказал, даже. большинство, как можно, сверлить, резать, пилить и шлифовать стекло в домашних условиях. Хочется восполнить этот пробел.

Режут стекло и по сей день. стеклорезом. Он состоит из рукоятки-держателя и режущего элемента. твердосплавного колёсика. В профессиональном стеклорезе стоит технический алмаз. Им естественно, гораздо удобнее работать, да и качество линий проведённых алмазным стеклорезом – куда выше, особенно это сказывается при фигурном резании.

Наиболее просто – отрезать по прямой косильной лески. Нужна линейка или рейка. Что бы линейка не соскальзывала при резке, на внутренней стороне рекомендую наклеить тонкую резиновую полоску. Нам нужно сделать на стекле прямую царапину стеклорезом. Держим стеклорез ровно. и всю длину отреза с одинаковым нажимом проходим за один раз. это важно! Придётся потренироваться, с первого раза проводить леску отреза. Дополнительно можно смочить губку керосином и перед резанием, стеклорезом проводить по губке. это поможет вам отрезать стекло более качественно.

После процарапывания стекла, начинаем равномерно простукивать стекло по всей длине полоски, для того, что бы царапина превратилась в трещину. Можно несильно постукивать стеклорезом с обратной стороны реза. Затем, стекло кладём на край стола и рывком резко вниз, ломаем. Если стекло сломалось не совсем по косильной лески и остались кусочки, не беда. Обламываем их специальным вырезом у стеклореза.

Фигурная резка выполняется тем же способом, но она гораздо труднее. Так же, одним движением, нужно провести леску реза. Недорогой роликовый стеклорез, плохой помощник в этом деле, стекло начнёт ломаться где угодно. Поэтому, найдите алмазный стеклорез или, на крайний случай, качественный роликовый с силиконовой смазкой.

Как сделать отверстие в стекле? Это сложно, но возможно. Нужно алмазное сверло или алмазная коронка, с её помощью прорезают отверстия диаметром до 80 мм. Для всего, что больше этого диаметра, придётся применить стеклорез. Обводим им окружность и простукиваем (можете изготовить шаблон или воспользоваться, например, блюдцем). Проводим равномерно несколько линий по диаметрам окружности, получится как будто вы нарезаете пирог. Опять же, простукиваете.

В зависимости от диаметра, положите на кружку или кастрюлю и выбейте молотком. Лучше потренироваться на обрезке стекла, так как, с первого раза может не получиться.

А вот пилить стекло, проще. Его хорошо «берёт» алмазный диск угловой шлифмашины, в народе называемой. болгаркой. Непременно с водой, срез будет ровнее, да и недешёвый диск «садится» меньше.

Как обработать кромку стекла. После резания стекла, остаётся острая кромка и порезаться об неё можно как о бритву. Но это легко устраняется на наждачном станке, либо оселком для правки ножей, либо наждачной бумагой. Если захотеть, то срез стекла можно отполировать, как металл. И технология та же. мелкая наждачка и паста ГОИ. Для пущего эффекта протравите место шлифовки, плавиковой кислотой.

Проще всего стекло сверлить. Сверлится победитовым сверлом и обычным по металлу, с водой. Например, из пластилина вокруг места сверления делаете круглый заборчик высотой в сантиметр. Туда наливаете воду и сверлите. Но лучше приобрести специальные свёрла по стеклу, сейчас с этим проблем нет, к тому же они недорогие. Сверлить опять же, с водой. Края получаются очень аккуратные, только в конце сверления, на дрель почти не нажимаем, во избежание образования скола. Могу порекомендовать, на обратную сторону стекла наклеить кружок малярной ленты или скотча.

Ну и не забывайте о технике безопасности – защитные очки и перчатки.

Положение металлов в Периодической системе элементов

Из всех химических элементов металлы представляют абсолютное большинство, ученые выделяют 94 металла.

Среди них есть элементы, которые проявляют и металлические, и неметаллические свойства.

Алюминий – металл, но его оксид и гидроксид амфотерны.

READ  Чем Резать Плинтус Из Дюрополимера

Мышьяк As очень похож на металл. Он серый, с металлическим блеском ,однако в реакциях проявляет все свойства неметалла.

Деление простых веществ на металлы и неметаллы условно.

В природе абсолютное количество металлов находятся в виде соединений.

Только некоторые металлы (золото, платина и подобные им) находятся в природе в виде простых веществ (в самородном состоянии).

Есть металлы, которые встречаются и в виде самородков, и в виде соединений (серебро, медь).

Получение металлов из их соединений – задача металлургии.

Любой металлургический процесс является процессом восстановления металла различными восстановителями.

В зависимости от условий проведения различают несколько способов получения металлов.

Пирометаллургия – получение металлов из их соединений при высокой температуре с помощью углерода, оксида углерода (II), водорода, других металлов (более активных, чем требуемый). Например, если смешать медную руду с углём и накалить, то уголь, восстанавливая медь, превращается в углекислый газ, а медь выделяется в чистом виде:

Этот способ наиболее распространен в металлургии.

Таким же способом выплавляют железо, при этом избыток углерода растворяется в железе, образуя сталь или чугун.

Чугун содержит более 2 % углерода, сталь – менее 2 %.

Избыток углерода придает чугуну твердость, однако при этом он становится хрупким. Сталь же, наоборот, мягче чугуна, но прочнее.

Например, вилки и ложки делают из стали – здесь нужна прочность. Эти приборы не разбиваются при падении.

Например, при изготовлении напильника нужна твердость, чтобы он смог выполнять свои функции, и поэтому его делают из чугуна или из высокоуглеродистой стали. Но при этом он хрупкий: если напильник уронить на пол, он легко расколется на части.

А в глубокой древности, когда человечество еще не было знакомо с современными технологиями производства стали, железо укреплялось посредством обжига в навозе и лоскутах кожи, за счет чего и происходило обогащение железа углеродом.

Поэтому кузницы с древних времён строились возле конюшен.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Помимо изготовления из металлов предметов для быта необходимо было ковать и мечи.

До открытия бронзы мечи ковали из меди, но чистая медь очень мягкий металл и не годится для оружия.

Поэтому в медь добавляли в небольших количествах мышьяк (около 2%). Получившаяся смесь была намного прочнее чистой меди.

Но если мышьяка добавить больше, то мечи становились хрупкие как стекло и могли распасться во время боя.

Как следствие таких смешиваний, люди, которые занимались плавкой железной руды, получали мышьяковое отравление.

Недомогание и головную боль норвежские кузнецы объясняли местью горного демона Кобольда, мстящего людям за разорение его рудников.

Позже химики обнаружили в этих минералах новый металл и дали ему название «кобальт».

Да и вообще по имени различных богов названо абсолютное большинство металлов: никель, титан, тантал, ванадий, ниобий, прометий, торий, уран, плутоний, нептуний и многие другие.

Гидрометаллургия – получение металлов из растворов их соединений.

Этот процесс включает два этапа: природное соединение металла растворяют в кислоте, щёлочи или в другом реагенте, и из полученного раствора данный металл восстанавливают более активным металлом.

Этим методом получают редкие и дорогие металлы: серебро, золото, молибден.

Электрометаллургия – получение металлов электролизом расплавов или растворов их соединений.

При электролизе восстановителем является катод (отрицательный электрод).

Этим методом получают активные металлы: щелочные, щёлочно-земельные и некоторые другие.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Химические свойства металлов

Выше уже было сказано, что металлы достаточно легко расстаются со своими электронами (окисляются), т.е. в окислительно-восстановительных реакциях являются восстановителями.

Во всех химических реакциях металлы являются восстановителями, проявляя только положительные степени окисления
Me 0.ne. → Me n

Металлы характеризуются низкими величинами энергии ионизации (энергии, необходимой, для отрыва электрона от атома).

Восстановительная способность металлов:

  • в периодах уменьшается слева-направо;
  • в главных подгруппах увеличивается сверху-вниз.

Металл является более сильным восстановителем, чем он стоит левее в периоде и ниже в главной подгруппе.

Восстановительная активность металлов, в реакциях, протекающих в растворах веществ, зависит от места металла в электрохимическом ряду напряжений.

Химические реакции металлов с неметаллами (простыми веществами):

  • с водородом металлы образуют гидриды:
    CaH2 = CaH2. гидрид кальция
  • с галогенами металлы образуют галогениды (соли):
    MgBr2 = MgBr2. бромид магния
  • с кислородом металлы образуют оксиды:
    4NaO2 = 2Na2O. оксид натрия
  • с серой металлы образуют сульфиды (соли):
    FeS = FeS. сульфид железа
  • с углеродом металлы образуют карбиды:
    Ca2C = CaC2. карбид кальция

Химические реакции металлов с сложными веществами:

  • металлы от лития до натрия (см. ряд напряжений) вытесняют водород при н.у. с образованием щелочей:
    2Na2H2O = 2NaOHH2
  • металлы, стоящие левее водорода, реагируют с разбавленными кислотами с образованием солей и выделением водорода:
    2Al6HCl = 2AlCl33H2
  • металлы реагируют с растворами солей менее активных металлов, восстанавливая при этом менее активный металл, с образованием соли более активного металла:
    FeCuSO4 = FeSO4Cu

Получение металлов

В свободном виде в природе присутствуют наименее активные металлы, встречаются они в виде так называемых самородков (кто не мечтает найти самородок золота). Так уж сложилось, что количество таких металлов на земле не так уж и много, поэтому, их еще называют драгоценными металлами. это золото, серебро, платина.

Остальные металлы, не имеющие «благородного» происхождения, т.к. являются достаточно активными, чтобы вступать во взаимодейcтвие с другими веществами, в природе присутствуют в разнообразных соединениях. сульфидах, сульфатах, оксидах, хлоридах, нитратах, фосфатах и проч.

Благодаря своим высоким практическим качествам, металлы заслужили «уважение» у наших далеких предков, которые, поняв их полезность, пытались найти способы извлечения металлов из соединений. Так зародилась целая отрасль, называемая металлургией.

Любой современный металлургический процесс заключается в восстановлении ионов металла, с получением на выходе металла в свободном виде.

Разновидности металлургических процессов:

  • Прометаллургия. получение металлов из их руд при помощи различных восстановителей при высоких температурах:
    FeOC = FeCO
    Cr2O32Al = Al2O32Cr
  • Гидрометаллургия. получение металлов из раствора соли металла путем вытеснения более активным металлом:
  • на первом этапе оксид металла растворяют в кислоте с целью получения раствора соли металла:
    CuOH2SO4 = CuSO4H2O
  • на втором этапе из полученного раствора более активным металлом вытесняют «нужный» металл:
    CuSO4Fe = FeSO4Cu
  • Электрометаллургия. получение металлов электролизом растворов (расплавов) их соединений (роль восстановителя выполняет электрический ток).
  • Общая характеристика металлов

    Все химические элементы делятся на металлы и неметаллы. В основе такого деления лежит различие в строении атомов элементов.

    Неметаллы в таблице Периодической системы Менделеева занимают правый верхний угол (желтые ячейки на рисунке внизу):

    Все остальные, не желтые ячейки плюс водород и гелий. занимают металлы. Таким образом, неметаллы и металлы в Периодической таблице разделены условной диагональю бор-астат.

    Химические элементы, расположенные в непосредственной близости от этой диагонали (алюминий, титан, галлий, германий, сурьма, теллур, астат), имеют двойственные свойства, реагируя в некоторых случаях, как металлы, а в других. как неметаллы.

    Закономерности расположения элементов в периодах (слева-направо):

    • Радиус атома. уменьшается;
    • Заряд ядра. увеличивается;
    • Электроотрицательность. увеличивается;
    • Кол-во электронов на внешнем слое. увеличивается;
    • Прочность связи внешних электронов с ядром атома. увеличивается;
    • Способность отдавать электроны. уменьшается.

    Исходя из вышеуказанных закономерностей, нетрудно догадаться, что металлы находятся в начале каждого периода (слева), а неметаллы. в конце (справа).

    • как правило, на внешнем электронном слое имеют 1-3 электрона (4 электрона у Ge, Sn, Pb; 5. у Sb, Bi; 6. у Po);
    • имеют больший размер атома и меньший заряд его ядра, по сравнению с неметаллами своего периода;
    • имеют высокопрочную связь внешних электронов с ядром атома;
    • легко расстаются с валентными электронами, превращаясь в катионы.

    При н.у. все металлы (за исключением ртути) являются твердыми веществами, обладающими прочной кристаллической решеткой, образованной за счет металлических связей. Между узлами кристаллической решетки находятся свободные электроны, которые могут переносить теплоту и проводить электрический ток. Поэтому, в отличие от неметаллов, металлы хорошо проводят тепло и обладают высокой электропроводностью.

    Физические свойства металлов:

    • твердые вещества (кроме ртути);
    • обладают характерным металлическим блеском;
    • обладают высокой электро- и теплопроводностью;
    • обладают высокими механическими качествами: упругостью, пластичностью, прочностью.

    Самыми мягкими металлами являются калий и натрий (их можно резать ножом), самый твердый металл. хром (царапает стекло).

    Самый легкоплавкий металл ртуть (-38,9°C), самый тугоплавкий. вольфрам (3380°C).

    Самая низкая плотность у лития (0,59 г/см 3 ), самая высокая. у осмия (22,48 г/см 3 ).

    Еще одной характерной особенностью металлов является их способность намагничиваться:

    • ферромагнетики обладают высокой способностью намагничиваться даже под действием незначительного магнитного поля (железо, никель);
    • парамагнетики проявляются слабую способность к намагничиванию (алюминий, хром);
    • диамагнетики не намагничиваются (олово, медь).

    Что такое металлы

    Ou brille l’ardent metal Люди гибнут за металл!

    Наверняка, многие слышали эту фразу из куплетов Мефистофеля (опера Гуно «Фауст»). Трудно не согласиться с автором, ведь металлы действительно играют чрезвычайно важную роль в жизни человека.

    Большинство, известных современной науке, химических элементов являются металлами (их более 80). Металлы входят в большинство неорганических соединений.

    Наибольшую химическую активность проявляют щелочные и щелочноземельные металлы, которые образуют наиболее типичные для металлов химические соединения.

    Еще одним существенным нюансом является тот факт, что соединения некоторых металлов Ia и IIa групп (литий, калий, магний, кальций) принимают участие во многих химико-биологических процессах, протекающих в клетках живых организмов.

    Сплавы металлов

    По мере развития науки, человек понял, что соединяя воедино несколько различных металлов, можно получить вещество, которое будет превосходить по своим показателям исходные компоненты. так появились сплавы металлов.

    Сплавы получают из расплавов металлов, которые в жидком виде хорошо растворяются и смешиваются друг с другом.

    Главные разновидности сплавов металлов:

    • Механическая смесь металлов представляет собой смесь очень мелких кристаллов отдельных металлов, как, например, перемешать цемент с песком;
    • Твердые растворы представляют собой однородные кристаллы в узлах кристаллической решетки которых находятся атомы сплавляемых металлов;
    • Интерметаллические соединения получаются взаимным растворением металлов, в результате которого атомы образуют «экзотические» соединения, например, Ag2Zn5, Cu3Zn.

    Следует сказать, что сплавляются друг с другом не только металлы, в состав некоторых сплавов входят и неметаллы, с которыми металлы не только механически смешиваются, но и образуют атомные соединения, в результате чего полученный сплав обладает резко отличающимися физическими свойствами от исходных металлов. Современная наука разработала много разнообразных сплавов, которые обладают заранее заданными свойствами.

    • Сталь. сплав железа с углеродом (обычно, до 1%) с легирующими добавками хрома, никеля, кремния, фосфора, марганца и проч.
    • Чугун. сплав железа с углеродом (более 3%) с легирующими добавками.
    • Бронза. сплав меди с оловом с легирующими добавками.
    • Латунь. сплав меди с цинком.
    • Мельхиор. сплав меди с никелем.
    • Дюралюминий. сплав алюминия с медью (3-5%), магнием (1%), марганцем (1%).
    • Амальгама. сплав металла с ртутью.

    Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка: