Для получения изделий из металлов и сплавов желаемых характеристик существует много видов технологий изготовления, которые зависят от физико-химических свойств металла, формо-размерных свойств изделия, стоимости и т. д., но основные:

• литье путем заливки жидкого металла в форму без внешнего давления;
• формование (прессовка) – придание формы в твердом состоянии путем приложения давления;
• механическая обработка – при которой часть материала удаляется с целью придания ему необходимой формы;
• сварка/пайка – соединение различных частей разными способами.

Литье металла применяется, когда изделие имеет большие размеры и/или сложную форму, а конкретный материал - низкую пластичность. Различные методы литья включают в себя: литье в песок, пресс-формы, по выплавляемым моделям, непрерывное литье.

При литье под давлением металл вдавливается в форму под действием внешнего давления с высокой скоростью. Обычно используется постоянная двухсекционная форма из стали, что определяет высокие скорости охлаждения, твердения и сравнительно низкую стоимость метода за счет увеличения производительности и снижения расходных материалов.

Литье по выплавляемым моделям используется, когда требуется высокая точность размеров, воспроизведение мелких деталей и превосходная отделка, например, ювелирные изделия, зубные коронки и лопатки газовых турбин, крыльчатки реактивных двигателей. При непрерывной разливке сочетаются процесс затвердевания и первичной формовки, при котором очищенный металл отливается непосредственно в непрерывную ленту, которая охлаждается струями воды. Этот метод высокоавтоматизирован и более эффективный, чем традиционные, плюс достигается однородный состав на протяжении всей отливки по сравнению с изделиями, отлитыми в слитках.

При формовке металлическая деталь подвергается внешнему давлению (превышающему предел текучести материала), вызывающему деформацию, в результате чего материал приобретает желаемую форму. В основном это холодная или горячая обработка ковкой, прокаткой, экструзией, прессованием. Горячая обработка в основном приводит к существенному изменению поперечного сечения без упрочнения материала, а холодная обработка – наоборот.

При ковке заготовка сжимается между двумя штампами, имеющими фигурные контуры, а формы штампа придаются конечной детали. Процесс включает деформацию одного куска металла, обычно путем последовательных ударов или непрерывного сжатия. При штамповке в открытых штампах обычно используются две матрицы одинаковой формы для больших заготовок в то время, как при штамповке в закрытых может быть собрано более двух частей штампа, имеющих законченную форму. Кованые изделия имеют превосходную зернистую структуру и очень хорошие механические свойства, а типичная продукция - крановые крюки, гаечные ключи, коленчатые валы, шатуны.

В процессе прокатки заготовка в виде сляба или листа сжимается между двумя вращающимися валками в направлении толщины, а вращающиеся валки втягивают сляб в зазор и сжимают его. Конечный продукт имеет форму листа. При прокатке происходит уменьшение толщины в результате приложенных сжимающих усилий и этот метод обычно используется для производства листов, полос, фольги, двутавровых балок, рельсов и т. д.

При экструзии заготовка сжимается или вталкивается в отверстие матрицы, чтобы принять форму ее поперечного сечения, а конечный продукт будет иметь желаемую форму и постоянное поперечное сечение на очень большой длине. Две разновидности экструзии — это прямая экструзия и непрямая, где различие ограничивается движением инструмента и конечного продукта и последующими изменениями требуемой силы. Типичными продуктами экструзии являются проволока, (бесшовные) трубы, сложные формы профиля, в том числе бытового назначения.

Волочение - протягивание материала через отверстие матрицы с использованием растягивающих сил, а уменьшение сечения приводит к соответствующему изменению длины. Вход в фильеру расположен под углом к экструзионной матрице, которая обычно имеет прямоугольную форму. Типичная волочильная нить включает несколько матриц и используется доля производства проволоки, труб.

Механическая обработка – это процесс удаления нежелательного материала из металлического блока для получения желаемой формы с высокой точностью по размерам, хорошей чистотой поверхности и часто со сложной геометрией. Механическая обработка в целом включает в себя несколько процессов, из которых основные – резка, токарная обработка, фрезерование, сверление, шлифовка, а также «нетрадиционные» процессы на станках с ЧПУ, электроэрозионной обработки, песко-, водоструйной резки, сварки и т.д.

Специфика нагрузки энергоемких предприятий металлообработки.

К основной энергоемкой нагрузке предприятий металлообработки можно отнести – печи (плавильные и используемые для термической обработки металлов, в том числе отжига, закалки), ковочное, прессовое оборудование с приводами на преобразователях частоты, прокатные станы, экструзионные линии, сварочные цеха и пр.

Однако значительную долю мощности любого предприятия потребляют системы обеспечения производственно-технологических процессов – вентиляции, кондиционирования, водоснабжения, водоподготовки, водоотведения с насосными, компрессорными группами, а также системы пожарной и (сегодня) информационной безопасности при «цифровизации» силовых сетей предприятий отрасли (под управлением АСУ).

К прогрессивным, но и «проблемным» в аспекте негативного влияния на параметры силовой сети относят различные ШИМ преобразователи, в том числе комплектные для электроприводов переменного тока с регулируемой скоростью, применяемые сегодня практически повсеместно в электромашинных комплексах, прокатных станах, конвейерных линиях, приводах насосов и т.д. Такие нагрузки и потребляют реактивную энергию, и являются источниками эмиссии гармонических возмущений, что в совокупности с трансмиссией гармоник из распределительной сети (и/или других сетей в энергосистеме Абонента) создает проблему для автоматизации производственно-технологического процесса и объекта в целом.

«Нелегким» по потреблению реактивной энергии остается силовое оборудование механической обработки, где реальный коэффициент мощности сверлильных, расточных, протяжных, фрезерных станков редко превышает 0.5, токарных с ЧПУ – 0.6 и пр.

Установки УКРМ и фильтры гармоник в силовых сетях предприятий отрасли металлообработки.

Специфика нагрузки, режима работы каждого отдельного предприятия металлообработки априори разная и поэтому выбор, как способа компенсации, так и технических средств коррекции коэффициен6та мощности и/или нивелирования гармонических искажений должен выполняться «индивидуально» по результатам анализа полного энергетического аудита конкретного объекта. В зависимости от результатов аудита и после технического и экономического обоснования в пакет решений могут быть включены:

• нерегулируемые (с ручной коммутацией ступеней) установки конденсаторные (УК), отдельные батареи, модуля, используемые для демпфирования (компенсации) постоянной (или «фоновой») потребности в реактивной энергии;
• регулируемые в автоматическом режиме с помощью встроенных ПЛК установки компенсации реактивной мощности релейные УКРМ (соединение ПЛК с реле контактора) с коммутацией ступеней электромеханическими контакторами (т.н. контакторные) для демпфирования монотонно и медленно возрастающей потребности нагрузки в реактивной энергии;
• регулируемые в автоматическом режиме с помощью встроенных ПЛК полупроводниковыми свитчами тиристорные УКРМТ для демпфирования быстро и/или резко возрастающей (или убывающей) потребности в реактивной энергии, которые сегодня остаются обязательными для адаптации в «цифровых» силовых сетях объектов с автоматическими или автоматизированными системами управления;
• регулируемые в автоматическом режиме с помощью встроенных ПЛК фильтровые УКРМФ и УКРМТФ с резонансными L-C колебательными контурами для демпфирования потребности в реактивной мощности в силовых сетях с значительными (по амплитуде) гармониками тока, напряжения;
• пассивные (одно-, многозвенные на конденсаторах и реакторах), активные (АФГ) или гибридные (АФГ + L-C контур) фильтры гармоник для нивелирования гармонических искажений;
• гибридные нерегулируемые/регулируемые конденсаторные установки повышения коэффициента мощности – экономичные по цене, занимаемому пространству и эффективные в работе.