Forskellige variationer af metalfremstilling

Der findes et enormt antal apparater i vores dagligdag, som stammer fra metalfremstilling, herunder værktøj, elektroniske apparater, biler, telefoner osv. Metalfremstilling er en enormt kompliceret proces, der har mange forskellige variationer, som hver især er egnet til et bestemt formål.

Vi ville gå ind på hver enkelt af dem, men først skal vi forklare det grundlæggende i metalfremstilling som helhed.

Definitionen af metalfremstilling og typer af forarbejdede produkter

Som proces handler metalfremstilling om at skabe forskellige metalkonstruktioner ved hjælp af forskellige processer ved hjælp af både manuelt arbejde og automatisering. Faciliteter, der specialiserer sig i et bestemt område af metalfremstilling, kaldes ofte fabrikationsværksteder, og produkterne fra disse anlæg kaldes også ofte fremstilling. Det er også rigtigt, at nogle andre former for metalbearbejdning, som f.eks. smedning, støbning og metalstempling, ikke anses for at være fremstilling, selv om de kan være af samme form.

De mest almindelige typer råmaterialer til metalfremstilling er profilmetal, svejsetråd, metalplader, støbegods, fladmetal, fittings og meget mere. Samtidig er det ikke ualmindeligt, at fabrikationsværksteder beskæftiger flere forskellige eksperter inden for forskellige områder, som smede, svejsere, kedelsmede og jernarbejdere, blandt mange andre.

Dermed ikke sagt, at de eneste ansatte i fabrikationsværksteder er direkte relateret til metalfremstillingsprocessen – der er også ledere, holdsamlere, loddere, første linje tilsynsførende, loddere, skærere, svejsere osv.

Hvad angår de typer produkter, der kan fremstilles ved hjælp af metalfremstilling, er det muligt at opdele dem alle i tre separate kategorier. Hver kategori har sin egen række af processer, der anvendes i metalfremstillingsprocessen, eller det kan være en enkelt proces i det hele taget. Her er tre hovedkategorier af metalfremstilling:

• Structural. Det dækker hovedsagelig metalfremstilling som en del af byggeprocessen og leverer metalkomponenter til brug i forskellige store fabrikationsopgaver som f.eks. bygninger, butikker, skyskrabere osv.
• Kommerciel. Som navnet antyder, dækker dette primært kommercielle produkter, der er designet til at blive brugt direkte af kunderne, hvad enten det drejer sig om apparater, biler eller noget helt andet.
• Industriel. Specialiserer sig i at skabe produkter, der bruges som en del af andet udstyr – udstyr, der for det meste bruges til at generere forbrugsgoder. Nogle af eksemplerne på industriel fremstilling er jernbearbejdningsmaskiner og båndsave samt mange andre.

Processen med metalfremstilling

Det er heller ikke ualmindeligt, at metalproducenter byder på opgaver via indsendelse af tegninger, og hvis virksomheden får kontrakten, kan de begynde med planlægningsfasen af et projekt, herunder bestilling af materialer, programmering af maskiner til opgaven osv.

Selve fremstillingen af et produkt i overensstemmelse med et projekt er det følgende trin, så snart alle råmaterialer er ankommet, og hele fremstillingsværkstedet er klar. Nogle projekter kan kræve flere processer for at skabe det pågældende produkt – det være sig stansning, smedning, skæring, støbning, klipning eller andre former for metalfremstilling.

Derudover er der også et andet trin i hele denne proces, der udføres efter alle de fremstilling processer er gennemført – og det kaldes installation, som for det meste omfatter delvis eller fuldstændig samling af det ønskede produkt.

Nogle andre processer i et fabrikationsværksted skal måske bare være noget om efterbehandling et produkt – det er en separat proces, der er sekundær i forhold til metalfremstilling og omfatter polering, overfladebehandling, afgratning, maling osv.

Typer af metalfremstillingsprocesser

Metalfremstilling består af mange forskellige processer, som måske eller måske ikke er involveret i projektet, afhængigt af hvad der skal udføres, samt materialetypen og andre afhængigheder. Du kan finde mange forskellige procesformer for metalfremstilling i listen nedenfor:

• Сutting
• Foldning
• Ekstrudering
• Stansning
• Stempling
• Støbning
• Tegning
• Smedning
• Bearbejdning
• Klipning
• Svejsning.

Nu hvor vi ved, hvad de hedder, er det på tide at gennemgå, hvad hver af dem faktisk indebærer, og vi starter med at skære.

Skæring

Mens metalfremstilling omfatter en masse forskellige processer, skæring er stort set den mest almindelige derude. Det ældste eksempel på en skæreproces, der kan kopieres i dag, er savning – men der findes også mange nyere, hvor man bruger vandstråler, lasere og endda plasmabuer til at skære metal. Skæremetoderne kan også være drastisk forskellige, herunder manuel skæring, elværktøj, computerstyret skæring og meget mere.

Der er også nogle skæresorter, der er ekstremt specifikke i den måde, hvorpå skæresnittet udføres. For eksempel er der skæring med en matrice som den del, der skærer den nødvendige del af materialet af. Dette omfatter tre generelle typer af udstansning – den almindelige udstansning, den roterende udstansning og fladbedsudstansning.

Mens den almindelige udstansningsproces allerede er blevet forklaret – det er at bruge en stanse til at skære metal, så enkelt er det – er to af de andre eksempler ikke så indlysende.

For eksempel anvender en roterende matrice en specifik cylindrisk matrice, der drejer rundt på ét sted for at skære nogle specifikke dele af et materiale. Der er også en fladbænkstempel – denne er specifikt forbeholdt hårdere og tykkere materialer og bruger meget mere kraft og en flad overflade end de andre.

Foldning

Foldning er en anden proces, der er ekstremt enkel i sit koncept – det eneste, du gør, er at manipulere råmaterialet for at bøje det på den ønskede måde. Der er tre hovedmetoder til foldning inden for metalfremstilling, og den mest almindelige er ved hjælp af en kantpresse.

Det rå metalstykke holdes mellem et stempel og en matrice, og et stempel bruges til at generere et tryk på råmaterialet for at hjælpe det med at opnå den ønskede form. Denne form for proces er ret almindelig ved formning af metalplader.

Derudover er der også en manuel proces til foldning af et materialestykke – som omfatter hamring af det, indtil den ønskede form er opnået – samt ved hjælp af en særlig maskine kaldet en folder. Selve maskinen er ret grundlæggende, den har en flad overflade med en klemstang, der holder et stykke råmateriale (metalplade) på plads, og også et frontpanel, der tvinger den forlængede del af metalpladen til at bøje ved at løfte nævnte frontpanel opad.

Ekstrudering

Ekstrudering, på den anden side er en noget mere kompliceret proces, der fokuserer på fremstilling af cylindriske emner, der for det meste bruges til enten rørføring eller ledningsformål. Ved denne proces anvendes en specielt udformet åben eller lukket matrice til at reducere diameteren af et råmateriale, så den passer til størrelsen af matrikkens tværsnit, og til at danne et hulrum inde i et materialestykke ved at presse det rundt om en matrice.

Den mest almindelige form af råmateriale til denne proces er i form af en cylinder eller en metalsnegl. Der findes også to varianter af denne proces: varm ekstrudering og kold ekstrudering.

Ved varm ekstrudering anvendes en forhøjet temperatur af materialet for at gøre det mere tilbøjeligt til at blive støbt i en bestemt form, og det bruges mest til at arbejde med materialer som kobber eller aluminium. Kold ekstrudering udføres derimod ved stuetemperatur og bruges ofte til fremstilling af stål og metal for at gøre produktet mere holdbart.

Stansning

Stansninger en forholdsvis enkel proces, hvor der anvendes særlige maskiner til at skabe flere huller i et stykke råmateriale. Når slutproduktet er et materialestykke med huller – bruges det til fastgørelsesformål. Hvis slutproduktet er et antal metalstykker, der er blevet presset ud af det oprindelige stykke råmateriale, kan hele denne proces betegnes som stansning.

Stempling

Stempling er noget nær samme som stansning, med den væsentligste forskel, at stempling ikke skaber et hul i råmaterialet, men skaber en bule i det pågældende stykke. Dette bruges almindeligvis til at generere forskellige symboler på overfladen af et materialestykke, hvad enten det er bogstaver, tal eller billeder.

Der findes to hovedtyper af stansepresser lige nu – mekaniske og hydrauliske. I de fleste tilfælde udføres stempling på metalplader med en tykkelse på ¼ tomme eller derunder, og det skaber en imponerende række produkter, herunder mønter (en proces kaldet møntning), mindre metaldele til elektronik (fire slide forming) osv.

Støbning

Støbninger en proces, hvor smeltet metal enten hældes i en matrice eller en støbeform og derefter afkøles, så det får den ønskede form som et færdigt produkt. Det er stort set en perfekt proces til at fremstille identiske produkter ved hjælp af den samme form, hvilket er særligt nyttigt i masseproduktion.

Der findes naturligvis også forskellige variationer af støbning. Ved trykstøbning anvendes f.eks. en matrice som holdeplads for et smeltet metal i stedet for en støbeform, og det endelige produkts form bestemmes af formen af en matrice og af det tryk, der påføres den.

Der findes også permanent formstøbning, hvor man bruger en støbeform som “opbevaringssted” for det smeltede metal. Slutproduktet er stærkere end ved andre former for støbning, men det gør det også langt sværere at fjerne formen, når produktet er færdig med at køle af og tage form.

En anden type støbning kan teoretisk set løse problemet med at fjerne formen, kaldet semi-permanent støbeform. Den anvender en udtagelig kerne i formen for at gøre fjernelsesprocessen langt mere enkel end med permanente forme.

Vi slutter af med sandstøbning, hvor din form er repræsenteret af et mønster i sandet. Denne særlige proces er langsommere end de andre, men den er også noget mere økonomisk og meget mere nyttig, når der er brug for indviklede designs.

Tegning

Tegning er en proces, hvor metal trækkes gennem en konisk matrice, og den bruges til at strække materialer til tyndere former. Den oprindelige proces kan udføres ved stuetemperatur, men råmaterialet kan også opvarmes for at reducere den kraft, der er nødvendig for at trække det igennem.

En anden form for trækning, hvor slutproduktets dybde er lig med eller større end dets radius, kaldes dybtrækning, og den bruges ofte til at forvandle metalplader til enten kasseformede eller cylindriske beholdere.

Smedning

Smedning er også en forholdsvis kendt proces, hvor råmetalstykket rammes af enten en matrice eller en hammer for at opnå den nødvendige form – et sådant arbejde kaldes “påføring af trykkraft”. Som med enhver anden proces er der nogle variationer i smedning.

Den oprindelige smedningsproces udføres ved stuetemperatur – dette er koldsmedning. Anvendelse af en temperatur mellem “rumtemperatur” og lige under rekrystalliseringsprocessen kaldes varm smedning, og anvendelse af rekrystalliseringstemperaturen kaldes, som man kan forvente, varm smedning.

Bearbejdning

Bearbejdning er også en forholdsvis enkel proces i konceptet, og alligevel er der en variation, som kan findes i den. I sagens natur er det en proces, hvor man på en eller anden måde fjerner overskydende materiale fra rå metalstykker. Tre af de mere kendte processer inden for bearbejdning kaldes fræsning, drejning og boring.

Fræsning er en proces, hvor man gradvist fjerner overskydende materiale fra det rå metalstykke med specielle flerpunktsskæreværktøjer. Denne proces kan udføres både ved hjælp af en særlig CNC-fræser og manuelt, og fræsning er generelt set oftere en sekundær proces end ikke. Nogle variationer af fræsning kan være almindelig fræsning, klatrefræsning, formfræsning, vinkelfræsning osv.

Drejning er en anden variant af bearbejdning, hvor der anvendes en specialdesignet maskine – en drejebænk – til at skabe et cylindrisk formet stykke ved at anvende et skærende værktøj til at fjerne dele af et rå metalstykke, der roterer på ét sted. Hele processen kan også udføres enten manuelt eller ved hjælp af CNC-drejebænk, og sidstnævnte anvendes i tilfælde, hvor ekstrem præcision af processen er altafgørende.

Boring er den enkleste af de tre, og den er præcis, som navnet antyder – det er en kombination af en boremaskine og et roterende skæreværktøj, der bruges til at skære huller i det rå metalstykke.

Klipning

Klipning er teknisk set en variant af skæring, men den er blevet placeret i en anden kategori på grund af sin usædvanlige tilgang til processen. Resultatet af klipning er ét langt snit, der kan opnås ved at kombinere to værktøjer – et under og et over det rå metalstykke.

Skæringen startes ved at lægge pres på metalstykket med den øverste del af en maskine (formet som en klinge), hvilket skaber et brud. Ved at lægge et konstant tryk på det brudte metal opnås et snit, og de klippede kanter kan bagefter afgrates (afgratet som en proces, hvor man renser materialestykkernes kanter efter klipningen).

Svejsning

Flere stykker metal kan kombineres til ét ved hjælp af en ren kombination af varme og tryk – det er en proces, der kaldes svejsning. Det er en ret velkendt metode, mest på grund af dens alsidighed – den kan kombinere stort set alle metaldele. Der er fire typer svejsning, der er de mest populære: FCAW, MIG/GMAW, SMAW og TIG.

FCAW eller Fluxkornet lysbuesvejsning anvender en trådelektrode med en kerne, der genererer beskyttelsesgas, hvilket fjerner behovet for en sekundær gaskilde. Generelt set ligner denne type svejsning en anden type svejsning, der kaldes MIG – Metal Inert Gas-svejsning. Den anvender en ekstern gasforsyning i kombination med en massiv trådelektrode for at forhindre, at metalstykket interagerer med forskellige miljøfaktorer, hvilket gør processen hurtigere og mere ensartet.

SMAW or Svejsning med skærmet metalbue er den mest grundlæggende version af et svejseværktøj, det er en elektrodepind, der danner en elektrisk lysbue, når den kommer i kontakt med metal, og det er den høje temperatur fra lysbuens påvirkning, der svejser metalstykkerne sammen.

Den sidste variant af svejsning, der er mere specifik for tungere metaller, er TIG eller Tungsten Inert Gas Svejsning. Den anvender en wolframelektrodestav, der skaber korte lysbuer, som er mere velegnet til tung fabrikation. Det er en af de vanskeligere varianter af svejsning og kræver en højt kvalificeret professionel til at betjene den korrekt, men den fungerer også til de fleste metalbaserede produkter og er praktisk selv til de mest komplekse projekter.

Konklusion

Metalfremstilling er et relativt specialiseret emne, og det er ikke ualmindeligt, at folk har misforståelser om emnet eller helt mangler information i første omgang. Denne artikel er et forsøg på at samle nogle af de mere grundlæggende oplysninger om emnet på ét sted, lige fra definitionen af metalfremstilling til et utal af processer, som det kan tage form af.