Технології. Повторне видання. 8 клас. Терещук (2025)

3.5. Які є технології обробки конструкційних матеріалів

Конструкційний матеріал може бути природного або штучного походження. До найбільш поширених природних матеріалів належать метали та їхні сплави, деревина, тканина.

Зазвичай матеріали, з яких планують виготовляти вироби, попередньо готують до обробки. Наприклад, деревину готують відповідно до сортаменту і висушують, а метали проходять термічну та механічну обробку. Після такої обробки матеріал називають конструкційним.

Мал. 102. Метал в інтер'єрі

До конструкційних матеріалів ставлять вимоги, пов’язані з міцністю і довговічністю виробів, які будуть із них виготовлені.

Метал як конструкційний матеріал міцний, однак має недоліки. Одним із головних можна назвати схильність до корозії металу. Стійкість металів та їхніх сплавів до корозії називають хімічними властивостями металів.

Метал — це хімічно проста речовина, яка характеризується особливим блиском та певними механічними властивостями. Метали, сплави металів мають високу теплопровідність. Метал швидко нагрівається, а також проводить електричний струм.

Сплав — це однорідна речовина, утворена сплавленням кількох металів або металів із неметалами.

Відомими сплавами є латунь, бронза, сталь, чавун.

Латунь — це сплав міді та цинку.

Бронза — це сплав міді з оловом (як основним компонентом). До бронзи також належать мідні сплави з алюмінієм, свинцем, берилієм та іншими елементами.

Чисте залізо не має практичного використання для виготовлення конструкційних матеріалів через свою хімічну нестійкість. Найбільш відомий сплав у техніці — це сплав заліза (Fe) та вуглецю (С). Залежно від вмісту вуглецю ці сплави називають чавуном або сталлю.

Сталь — сплав заліза із вуглецем із вмістом вуглецю до 2,14 %.

Мал. 103. Приклади використання популярного поєднання металевого блиску і кольору міді у дизайні інтер'єру

Чавун — сплав заліза з вуглецем із вмістом вуглецю у межах 2,14-6,67 %.

Учені пояснюють блиск металів їхньою здатністю відбивати світлові хвилі завдяки особливій молекулярній будові. Ця властивість надає металам особливої цінності для дизайнерів, які використовують блиск та колір для створення естетичних і водночас міцних виробів. Наприклад, ювелірні вироби з дорогоцінних металів, таких як золото й срібло, привертають увагу красою.

У сучасному інтер’єрі та у створенні виробів інтер’єрного призначення дизайнери використовують метали. Адже метал — це ідеальний матеріал для створення акцентів у будь-якій композиції.

Властивості сплавів як конструкційних матеріалів відрізняються від притаманних чистим металам, тож їх широко використовують у технологічних процесах виготовлення виробів. Винятком є ювелірна обробка дорогоцінних металів, де важливо зберегти їхню природну чистоту та унікальні властивості.

До механічних властивостей металів належать міцність, твердість, пружність, в’язкість, пластичність, крихкість, ковкість.

Метали за властивостями умовно поділяють на два види: міцні, але крихкі, та пластичні.

Крихкість — це властивість матеріалу руйнуватися під дією зовнішніх сил без помітної або за мінімальної пластичної деформації. Крихкі матеріали, такі як чавун, при ударі або згинанні швидко руйнуються.

Сталі та чавуни мають різні механічні властивості, як і сферу їхнього застосування. Наприклад, із чавуну виготовляють деталі машин, у яких потрібна висока зносостійкість, — блок циліндрів, гальмівні диски і т.д. (мал. 104).

Мал. 104. Деталі автомобіля, виготовлені з чавуну

Пластичність металів — це їхня здатність змінювати форму під дією зовнішніх сил і зберігати її після деформації не руйнуючись.

Завдяки цій властивості майстри можуть створювати складні художні форми, надаючи лініям металу плавності.

Прикладом використання властивостей металів у мистецтві є творчість українських ювелірів — братів Юрія, Романа та Ігоря Кочутів — у серії «Україна в прикрасах» (мал. 105), які поєднують традиційні техніки із сучасним художнім баченням, демонструючи тонку роботу з металами та камінням.

Мал. 105. Виріб із серії «Україна в прикрасах» українських ювелірів братів Кочутів

Не менше вражають роботи прикарпатських мосяжників Віталія Городецького та Всеволода Балажука, які зберігають і розвивають давні карпатські традиції художньої обробки металів (мал. 106).

Мосяжництво (від пол. mosiadz — «червона мідь» або mosiadz — «латунь») — вид художнього металооброблення, пов'язаного з виготовленням виробів із міді, латуні, бронзи та інших сплавів із цим металом.

Мал. 106. Роботи прикарпатських мосяжників В. Городецького, В. Балажука

Мал. 107. Зразки мосяжних виробів: а) — гуцульський пояс (черес) із мосяжною оздобою (з міді та латуні); б) — прикраси гуцулів (сплав міді, латуні та бронзи)

Іншим яскравим прикладом використання пластичності металів у мистецтві є роботи британського скульптора Робіна Вайта, який створює вражаючі фігури з дроту. Його витвори зображують танцівників, фантастичних істот (мал. 108) та міфологічних персонажів, що ніби ширяють у повітрі, передаючи динаміку та емоційність.

Мал. 108. Дротяна скульптура Робіна Вайта

Ще одним прикладом є скульптура «Вінок» (мал. 109) чеської художниці Вероніки Псоткової, виконана з оцинкованої сітки, яка зображає фігуру жінки з розпростертими руками. Ця скульптура присвячена стійкості українських жінок під час російської військової агресії. Скульптура символізує силу та духовну стійкість українок, демонструючи, як технічні властивості металу можуть втілювати глибокий художній задум авторки.

Мал. 109. Скульптура «Вінок» Вероніки Псоткової

Інженери також використовують пластичність металу: у випадку аварій авто спроєктоване так, щоб поглинати удар зминаючись (мал. 110), що допомагає зменшити силу зіткнення для пасажирів.

Мал. 110. Пластичність в інженерних рішеннях для безпеки

Технологія виготовлення виробів із металу

• 1. Спершу виконують графічне зображення (кресленик, ескіз тощо), за яким будуть виготовляти виріб із металу.
• 2. Після цього виконують розмічання заготовки з огляду на розміри деталей, як це зазначено на кресленику або ескізі.
• 3. На етапі технології обробки металу виконують такі операції: різання, обпилювання, нарізають різьбу.
• 4. Під час процесу контролюють заплановані розміри деталей, тому важливо на цьому етапі роботи проводити вимірювання штангенциркулем.
• 5. На завершальному етапі виріб за потреби оздоблюють: ґрунтують, фарбують або лакують.