Анализ ассортимента и качества металлической посуды

     Фосфор  в сталях (в отличие от чугунов) является вредной примесью. Фосфор резко снижает, пластичность стали. Содержание фосфора не должно превышать 0,05%.

     Сера  признается очень вредной примесью, ее содержание в сталях не должно превышать 0,05%. Из-за высокого содержания серы стали приобретают “красноломкость”, т. е. снижается их способность обрабатываться металлорежущим инструментом.

     Марганец  в сталях является полезной примесью. Содержание марганца обычно 0,4 – 0,8%. Марганец повышает твердость, и прочность стали, устраняет вредное воздействие серы, т. е. снижает хрупкость и красноломкость. “Марганцевая сталь” (т. е. сталь с высоким содержанием марганца), не теряет своих свойств даже при эксплуатации в условиях повышенных температур. 

     Кремний. Содержание кремния в сталях колеблется от 0,1 до 0,5%. Кремний улучшает механические свойства, стали: прочность и твердость.

     Кислород. Содержание кислорода в стали не должно превышать 0,05%. Он является вредной примесью – чем меньше в стали кислорода, тем она прочнее. Однако кислород очень тяжело удаляется.

     К сталям с особыми свойствами относят в первую очередь нержавеющие стали. Основным легирующим элементом нержавеющих сталей является хром. При введении в сталь более 13% хрома сталь становится некоррозионной, однако при введении хрома более 20% резко возрастает ее хрупкость. Уменьшение концентрации углерода в хромистых сталях также способствует увеличению коррозионной стойкости. Основными марками являются 12Х18Н9Т, 04Х18Н10, 17Х18Н9. Данные сплавы используют для изготовления кухонной посуды (например, известная фирма “Цептер” для своей посуды использует хромоникелевые сплавы).

     Алюминий – металл серебристо-белый, легкоплавкий (температура плавления – 659 °С), легкий (плотность – 2700 кг/М3). Обладает высокой электро- и теплопроводностью. Алюминий хорошо обрабатывается давлением в горячем и в холодном состоянии, хорошо полируется. Его отражательная способность близка к серебру (коэффициент отражения – порядка 90%). Алюминий имеет высокую коррозионную стойкость, а также стойкость к действию морской и пресной воды, аммиака, практически не взаимодействует с кислотами и пищевыми продуктами. Высокая химическая стойкость алюминия обусловлена образованием на поверхности металла тонкой защитной пленки оксида алюминия. Эта пленка предохраняет изделие из алюминия от разрушения и окисления.

     Медь – металл красно-бурого цвета, легкоплавкий (температура плавления – 1083 °С). По электро- и теплопроводности медь уступает только серебру, но она значительно дешевле серебра. Очень пластична (уступает только золоту и серебру). При взаимодействии с пищевыми кислотами медь образует токсичные соединения, поэтому посуду из чистой меди изготавливать нельзя. Однако в ассортименте товаров имеются медные тазы для варенья. Это связано с тем, что сахар тормозит процесс окисления меди и препятствует образованию токсичных веществ. Кроме того, традиционно восточные турки для варки кофе изготовляют из меди. Такая посуда безвредна только в течение определенного срока эксплуатации (пока не образуется патина).

     Свойства  меди сильно изменяются даже при наличии  небольшого количества примесей. Основные примеси: свинец, мышьяк, фосфор, железо, серебро, цинк. Все эти примеси значительно снижают электропроводность.

     Латунь  – сплав меди с цинком, с содержанием последнего от 4 до 40%. Если латунь состоит только из меди и цинка, она называется двухкомпонентной. Латуни могут легироваться такими элементами, как марганец, железо, никель, кремний, свинец. Легированные латуни называют многокомпонентными. При введении в медь до 39% цинка повышается прочность и значительно увеличивается пластичность. При содержании цинка более 40% свойства латуни изменяются – резко возрастает хрупкость и снижается прочность. Латунь применяют при изготовлении изделий сложных форм:  самоваров, посуды.

     Нейзиальбер – сплав меди, никеля и цинка (никель – 13 – 17% цинк – 18 – 22%). Имеет серебристый цвет с синеватым отливом высокую плотность, прочность, твердость, коррозионную стой кость. Внешне изделия из нейзильбера очень похожи на серебряные. Сплав применяется для производства так называемой посеребренной посуды.

     Никель. Металл серебристо-белого цвета, тяжелый (плотность 8900 кг/м³), достаточно пластичный, имеет высокую коррозионную стойкость, химическую стойкость к воде, воздуху и кислотам. Исключение составляют серосодержащие соединения. При взаимодействии с ними на поверхности металла образуются сульфиты и сульфаты (пленки зеленого и коричневого цвета). Чистый никель не токсичен, хорошо полируется, характерный металлический блеск сохраняется длительное время, поэтому используется в качестве защитно-декоративных покрытий посуды.

     Цинк  – металл светло-серого цвета с синеватым отливом, тяжелый (плотность – 7140 кг/м³). В цинке всегда присутствуют вредные примеси: свинец, мышьяк, сурьма, кадмий, от которых трудно избавиться. На воздухе покрывается оксидной пленкой, которая и предохраняет металл от коррозии. Более половины добываемого цинка используется в качестве защитно-декоративных покрытий стальных изделий, например, оцинкованная листовая сталь и оцинкованная посуда.  Эта посуда предназначена для хранения продуктов, но не для приготовления пищи. Сейчас оцинкованные ведра, миски и лейки все более заменяются изделиями из пластмасс. Цинк применяют в качестве легирующих элементов многих сплавов, особенно медных (латунь, нейзильбер).

     Олово – металл серебристо-белого цвета, тяжелый (плотность 7300 кг/м3), один из самых легкоплавких (232 °С). Олово устойчиво к действию большинства пищевых продуктов и не образует токсичных соединений, поэтому его широко применяют как защитное покрытие изделий из углеродистых конструкционных сталей, для лужения посуды и изготовления консервных банок. Правда, в последнее время олово стараются заменить другими материалами из-за его высокой стоимости.

      Качество  металлической посуды, т. е. совокупность их потребительских свойств, во многом зависит от свойств металлов и сплавов, применяемых при изготовлении изделий, а также от качеств технологических процессов, их полноты и последовательности проведения.

      Совокупность  и последовательность технологических процессов и операций, при изготовлении металлической посуды может предусматривать:

1. Получение черновых изделий или деталей (заготовок);
2. Обработку заготовок (механическую, термическую, физико-химическую, химико-термическую);
3. Сборку изделий;
4. Нанесение защитно-декоративных покрытий;
5. Заключительную отделку;
6. Контроль качества готовых изделий.

      Какие именно технологические операции будут  произведены, зависит от вида изделия, а также общих и специфических требований, предъявляемых к нему (например, производство чугунной сковороды без ручек, будет включать в себя литье заготовки и обработку ее поверхности).

      Метод литья является самым распространенным способом изготовления металлической посуды. Его сущность заключается в том, что расплавленный металл, залитый в форму, застывает в ней и приобретает заданные очертания и размеры. Заготовки, полученные методом литья, называют отливками. В настоящее время отливки получают литьем в песчано-глинистые (земляные) формы и специальным литьем.

      К специальным способам литья относятся:

• литье в металлические формы (кокильное литье);
• литье в оболочковые (скорлупчатые) формы;
• центробежное литье;
• литье под давлением;
• литье по выплавляемым моделям.

      Они позволяют получать полуфабрикаты  и изделия с точными размерами и высокой чистотой поверхности. Применяются, как правило, для цветных металлов и сплавов.

      Металлической посуде можно придать требуемую  форму и размер, используя способности металла к пластической деформации под воздействием внешних сил. При этом изменяются структура материала и, соответственно, его свойства.

      Металл  может обрабатываться давлением в горячем и в холодном состоянии. Горячая обработка улучшает структуру материала: за счет перекристаллизации образуется мелкозернистая структура, завариваются усадочные пустоты и рыхлоты, иногда имеющиеся в слитках, что повышает механические свойства материала. При холодной обработке - зерна металла вытягиваются в направлении прокатки, металл приобретает характерную структуру типа волокнистой и анизотропность. Увеличивается твердость, но уменьшаются деформационные свойства.

      Для бытовой посуды применяют следующие способы обработки металлов давлением.

      Прокатка - пропускание металлической заготовки между двумя системами валков прокатного стана, вращающихся в противоположных направлениях. Прокат различают листовой и сортовой (или профильный). Прокатка может быть холодной и горячей. Прокатку используют для получения листовой стали, используемой в дальнейшем для корпусов посуды.

      Ковка - получение изделий и заготовок сложных форм из сильно нагретого металла с помощью последовательных ударов кувалды или молота.

      Штамповка - придание металлу определенной формы с помощью давления штампа. Различают объемную и листовую штамповку.

      Листовая  штамповка представляет собой формование деталей (преимущественно в холодном состоянии) из листового проката на прессах с помощью матрицы и пуансона. Листовая штамповка - один из самых высокопроизводительных методов обработки металлов давлением. Применяется для изготовления металлической посуды.

      Волочение - процесс протягивания заготовки через отверстие волоки. При волочении уменьшается поперечное сечение заготовки и увеличивается длина. Изделие приобретает точные размеры, гладкую поверхность.

      Чеканка - получение на листовой заготовке выпукло-вогнутого рельефа за счет незначительного перемещения металла под штампом.

      Механическая обработка заготовок (или обработка резанием) - необходимый технологический процесс. В процессе обработки резанием заготовка приобретает окончательную форму, заданные размеры и требуемую чистоту поверхности. В общем виде обработка резанием заключается в снятии излишков металла (припуска) в виде стружки с заготовок, полученных литьем, прокаткой или ковкой.

      Наиболее  распространенными способами обработки  металлов резанием являются точение, сверление, фрезерование, строгание, нарезание резьбы. Эти способы обработки различаются конструкцией применяемого режущего инструмента и характером относительных движений инструмента и обрабатываемой заготовки.

      Физико-химические методы обработки металлов применяют при изготовлении изделий из материалов, которые трудно или невозможно обрабатывать механическим способом, например, сверхтвердые металлы и сплавы. Этими методами можно с большой точностью и высокой эффективностью получать полости или отверстия очень малых размеров или сложных форм, изготовлять детали с узкими криволинейными пазами.

      К физико-химическим методам обработки  заготовок относят электроискровой, электроимпульсный, электроконтактный и анодно-механический. Такая обработка основана на явлении местного разрушения металла под действием электричества. Наиболее распространенной является электроискровая обработка, которую используют при получении отверстий в твердых сплавах, при изготовлении штампов, пресс-форм, при извлечении из заготовок сломанных сверл, метчиков и других работ.

      Когда необходимо получить изделия, имеющие высокий класс точности обработки или высокую чистоту поверхности металлоизделия, используют следующие методы отделки: галтовку, крацовку, шлифование, полирование, притирку и другие.

      Шлифование – это метод обработки поверхности с помощью вращающихся абразивных шлифовальных кругов или головок на шлифовальных станках. При вращении круга острые грани абразивных зерен срезают с поверхности металла микроскопическую стружку, что обеспечивает чистоту поверхности до 10-го класса.

      Полирование – представляет собой процесс обработки поверхности с целью доведения изделий до требуемых размеров, повышения чистоты поверхности до 10-14-го классов точности и придания изделиям декоративного зеркального блеска. Полирование может производиться механическими, химическими и электрохимическими методами.