Tilpasset metalarbejde Operationer: Grupper og kategorier

Introduktion

Metalbearbejdning er et multifunktionelt begreb, der dækker en lang række operationer og processer, men det grundlæggende mål med denne proces er enten at forme eller omforme et stykke metal. Resultatet af denne proces kan også variere meget, lige fra forskellige dele og genstande til store strukturer og samlinger. Der findes også et væld af forskellige typer og metoder, når det drejer sig om metalbearbejdning, og der er mange specifikke krav til færdigheder og værktøjssæt.

Udvalget af produkter og genstande, som metalbearbejdning er i stand til at fremstille, er ganske svimlende – den samme industri producerer broer, bygninger og massive skibe, og den skaber også en masse små motordele og smykker. Dette kan opnås ved hjælp af en af de fire hovedgrupper eller områder inden for metalbearbejdning – støbning, sammenføjning, formning og skæring.

De fleste moderne værksteder, der beskæftiger sig med metalbearbejdning (eller maskinværksteder, som de ofte kaldes), har en række værktøjsmaskiner, der bruges til at skabe forskellige metalrelaterede produkter. Disse værktøjer kan både være til almindelig brug og meget specialiserede, afhængigt af det objekt, der er behov for.

Derudover er det vigtigt at nævne, at nogle af de ældre former for metalbearbejdning næsten ikke anvendes mere, fordi de er ineffektive og ikke kan være en god konkurrence, når det gælder masseproduktion. Et sådant eksempel er smedning, som er en relativt gammel metalbearbejdningsmetode, der nu mest bruges af hensyn til historisk reenactment. Smedning bruges også nogle gange i mindre udviklede lande til nogle specifikke opgaver, hvad enten det er håndværksarbejde eller blot en hobby.

Forberedelsesfasen

Som vi har nævnt før, er der tre hovedgrupper af metalarbejder, der er almindeligt kendt – samling, formning og skæring. Hver af disse kategorier omfatter en ret stor liste af forskellige operationer med deres egne unikke egenskaber eller værktøjer, der er involveret.

Selv om det er sandt, at størstedelen af metalbearbejdninger udføres ved hjælp af enten hårdmetal- eller stålværktøjer, der anvendes med høj hastighed eller hastighed, er det også vigtigt at huske på forberedelsesfasen før disse processer. Størstedelen af denne proces drejer sig om afmærkningsprocessen, som er en proces, hvor man overfører et projekts design på det faktiske metalstykke, så man ved, hvad man skal skære.

Denne proces kan udføres enten regelmæssigt, hvis målet med metalarbejdet ikke er masseproduktion, eller blot én gang i starten af en proces – mange moderne metalskæreapparater bruges til at skabe snesevis af identiske metalstykker på kort tid med næsten ingen input fra et menneske, hvilket eliminerer behovet for at markere hvert enkelt metalstykke, før det skæres.

Der er også et specifikt værktøj, som ofte er involveret i denne proces, selv om det mest handler om forberedelsesfasen – og det er en lægte. Skemaler er måleredskaber, der sætter præcision højere end alt andet, hvilket gør dem perfekte til forskellige operationer i forbindelse med metalarbejder. De fleste af de kalibre er i stand til at have en nøjagtighed ned til en tusindedel af en tomme, og målebånd bruges nogle gange som et alternativ, hvis der er behov for at måle større genstande med mindre præcision.

Nu hvor vi har gennemgået forberedelsesprocessen til metalbearbejdning, er det tid til at tale om de forskellige tilgange til metalbearbejdning – hvad enten det er støbning, samling, formning eller skæring.

Støbning

Som en af de få processer, der har været kendt i flere tusinde år, er støbning vores første deltager på denne liste. Hovedidéen med støbning indebærer en proces, hvor flydende metal hældes i en specielt konstrueret støbeform. Den pågældende støbeform indeholder et 3-dimensionalt negativt billede af den ønskede form, og det flydende metal hældes ved hjælp af en anus – en hul kanal mellem formen og det flydende metallager.

Det største anvendelsesområde for støbning er at skabe komplekse former, som det ville være enten svært eller dyrere at fremstille med andre metalbearbejdningsmetoder. Der findes faktisk også mange typer af støbning – vi kan begynde at finde ud af dem ved at opdele støbemetoderne i traditionelle og moderne. Der er tre almindeligt accepterede traditionelle støbemetoder:

• Sandstøbning – en af de mest populære støbemetoder, er det en meget nyttig proces, der generelt giver mulighed for lavere omkostninger og mindre operationer. Den er også fantastisk til masseproduktion, kræver kun lidt eller ingen vedligeholdelse og har næsten ingen begrænsninger, når det kommer til vægt af emner.
• Støbning med tabt voks – en proces, hvor der skabes en kopi af det oprindelige objekt, der tjener som støbeform. Som en af de mere delikate og detaljerede processer inden for metalbearbejdning giver støbning med tabt voks mulighed for at skabe genstande med finere detaljer og anvender voks som det vigtigste materiale til en støbeform (der findes dog variationer af denne proces, hvor der anvendes andre materialer i stedet for voks – den såkaldte “lost mould casting”).
• Støbning af gipsforme – en metode, der minder lidt om sandstøbning, bruger gips af paris som støbemateriale og er ret billig. Den største ulempe er, at den kun kan anvendes i kombination med bestemte typer smeltet metal (ikke-jernholdige materialer med lavt smeltepunkt – kobber, zink, aluminium og magnesium).

Hvad angår den moderne støbningskategori, har denne kategori meget mere variation end den traditionelle kategori. Der er f.eks. to store underkategorier i den moderne kategori, og deres største forskel er støbtypen – om den er ikke-udtømmelig eller udtømmelig.

Det er værd at bemærke, at selv om de forklares i en helt anden kategori, er alle tre ovenstående metoder (sandstøbning osv.) også medtaget på denne liste, da denne kategorisering handler mere om støbeformstypen og mindre om selve metoden. Som sådan kan forbrugsstøbemetoderne opdeles som følger:

• Sandstøbning.
• Støbning af gipsforme.
• Investeringsstøbning (en moderne variant af tabt-voks-støbning).
• Støbning med fordampningsmønster – en klasse af støbning i sig selv, da støbematerialet fordamper under støbningen af det flydende metal, hvilket eliminerer behovet for at fjerne materialet fra objektet. Der findes to varianter: støbning med fuld støbeform og støbning med tabt skum.
• Leret støbning – bruger en blanding af ler og sand til at fremstille store og symmetriske genstande (kirkeklokker, kanoner osv.).
• Støbning af skaller – en variant af sandstøbning, hvor sandet bruges i form af en hærdet “skal” og ikke i en kolbe med almindeligt sand, hvilket giver større præcision og er en god metode til mellemstore genstande med en høj grad af kompleksitet.
• Affaldsformning af gips – bruger holdbart gips som et mellemprodukt, der kun kan bruges til enten stenhugning eller bronzestøbning.

Variationen af operationer til brugbar støbning står i stor kontrast til metoder, der anvendes til støbning i ikke-udtømmelige forme. Som navnet antyder, er hovedidéen her, at formen ikke fjernes og ikke behøver at blive omformet, efter at der kun er skabt ét objekt ved hjælp af den. Denne kategori giver mere konsistens og lettere gentagelighed, hvilket er ret vigtigt, når det drejer sig om masseproduktion. Der er fire hovedeksempler på støbeforme, der ikke kan bruges:

• Støbning – smeltet metal presses ind i formhulrum under højt tryk, anvendes mest til ikke-jernholdige materialer og til små eller mellemstore genstande.
• Centrifugalstøbning – Som navnet antyder, hældes det smeltede metal her i en støbeform, der konstant roterer, og det er en almindelig metode til mindre kunstværker som f.eks. smykker.
• Permanent støbning af støbeforme – bruger permanente forme, der er lavet af metal, og tvinger smeltet metal ind i formene ved hjælp af enten tyngdekraft eller vakuum/gastryk.
• Semi-solid metalstøbning – bruger et metal af forskellig konsistens (deraf navnet) med en modificeret trykstøbemaskine, og et almindeligt anvendelsestilfælde er magnesium- og aluminiumslegeringer.

Du kan se her, at der findes mange forskellige varianter og anvendelsesmuligheder for støbning alene. Vi må dog ikke glemme de helt andre typer metalbearbejdning.

Tilmelding til

Samling er en kategori af metalbearbejdningsmetoder, der kombinerer flere forskellige metalstykker til ét ved hjælp af høje temperaturer og andre hjælpemidler. Der findes fire hovedmetoder til sammenføjning som proces: lodning, lodning, svejsning og nittearbejde.

Lodning er en proces, hvor flere metalstykker forbindes ved hjælp af et fyldstof smeltet metal (over 450 grader Celsius), der lægges ind i et lille rum mellem to metalstykker, der er sat sammen (kapillær). Herefter skal fyldmetallet interagere med de to stykker og størkne og danne en stærk forbindelse mellem disse stykker i en proces.

Hovedforskellen ved lodning er, at det ikke er nødvendigt at smelte selve metalstykkerne for at skabe en forbindelse, og loddede kontraptioner har også den fordel, at de er mere fleksible end noget, der udføres med, lad os sige, svejsning. Dette er muligt, fordi legeringen mellem metalstykkerne ikke kan udfælde eller adskille sig efter lodningsprocessen.

Der er flere forskellige variationer, som lodning som proces kan have, bl.a.:

• Modstandslodning;
• Induktiv lodning;
• Flamhlodning;
• Diffusionslodning;
• Induktiv lodning.

Lodning, på den anden side er en proces, der minder relativt meget om lodning, men der anvendes smeltet metal med en lavere temperatur (under 450 grader Celsius). Dette resulterer ganske vist i en svagere forbindelse, men lodning som proces kan generelt anvendes meget mere præcist, f.eks. i forbindelse med printplader.

Svejsning er sandsynligvis den mest populære sammenføjningsmetode af de fire, da den giver mulighed for at samle metalstykker via koalescensprocessen. Denne proces går ud på, at dele af begge metalstykker smeltes og forbindes med hinanden i denne tilstand, idet der tilsættes et fyldstofmateriale for at danne en slags “pool” på forbindelsesstedet.

Det er heller ikke ualmindeligt, at to smeltede stykker bare presses sammen for at skabe en forbindelse uden noget som helst fyldmateriale. Den vigtigste variation af svejsning kommer fra en energikilde, der bruges til at smelte det pågældende materiale – det være sig en elektrisk stråle, en gasflamme, en elektrisk lysbue eller endda noget mindre indlysende, som ultralyd eller simpel friktion. Det er en ekstremt alsidig, men også en meget farlig proces i sig selv.

Nitte er den sidste type sammenføjningsoperation på denne liste, og sandsynligvis også den ældste af de fire. En nitte er en type bolt, der skal holde to metaldele sammen ved at bore eller stanse huller gennem begge metaldele og føre en nitte gennem disse huller.

Så snart nitten forbinder to metalstykker, er det muligt at forme permanente hoveder af en nitte som en bolt ved hjælp af enten formstempler eller hammere. For at adskille de to dele skal du skære et af de permanente bolthoveder af en nitte og bruge kraft til at få nitten ud af det hul, den blev tvunget ind i.

Inden vi bevæger os over mod en ny kategori af metalbearbejdning, er det vigtigt at nævne, at du kan finde yderligere oplysninger om emnet svejsning samt om mange andre lignende processer i vores artikel om metalfremstilling.

Oprettelse af

Formning er en grundlæggende anderledes tilgang til specialfremstillede metalarbejder, da det ikke kræver, at dele af materialet fjernes for at skabe den ønskede form eller det ønskede objekt. Ligesom andre grupper af operationer har formning også sine egne kategorier – to af dem, for at være helt præcis. Den væsentligste forskel mellem de to ligger i den måde, hvorpå metalstykkerne deformeres:

Processen til formning af plader udøver mekanisk tryk på metallet ved stuetemperatur. Dette er et ret bredt begreb, da det også dækker forskellige rørformningsprocesser samt bukning, prægning, stansning og en række andre pladebearbejdninger, der stadig tjener det oprindelige formål med formning som proces – at skabe en metaldel uden at få for meget skrot.

Nogle andre eksempler på operationer, der hører under pladebearbejdning, omfatter dekamning, valsning, klipning, hævning, hydroforming, stempling, varmmetalgasformning og meget mere.

Bulkformningsprocesser bruger kombinationen af tryk og varme til at bøje metalstykker. Mens nogle af pladeformningsprocesserne også bruger varme som en del af en proces, kan man roligt sige, at stort set alle variationer af en bulkformningsproces bruger en eller anden form for varme til at gøre det pågældende metalstykke mere modtageligt for deformation uden at knække eller revne.

Nogle af de mere kendte variationer af bulkformningsprocesser er ekstrudering, smedning, valsning, koldt dimensionering, friktionsboring, brunering, tegning og pulvermetallurgi.

Skæring

Som afslutning på vores liste over specialfremstillede metalarbejder har vi skæring som en generel proces. Skæring er processen med at fjerne overskydende materiale fra et metalstykke for at opnå det nødvendige resultat på en eller anden måde. Ud af de fire store grupper af operationer med metal efterlader denne den mest overskydende materiale – alt, hvad der bliver skåret ud af det oprindelige metalstykke, bliver ofte behandlet som skrot og ikke brugt andre steder.

Der er flere hovedkategorier af skæring, som kan adskilles, og en række adskilte processer, som ikke falder ind under nogen af kategorierne. Først og fremmest er der bearbejdning, som er en proces eller en kombination af processer, der ofte anvendes til spånfremstilling – et godt eksempel herpå er boring. En anden gruppe af processer kan adskilles under begrebet brænding, som er en proces, hvor man bruger en eller anden form for fakkel til at adskille et stykke stål i flere mindre stykker (bruges oftest på plader af metalplader).

Når det drejer sig om processer, der ikke falder ind under nogen af de ovennævnte kategorier, er det let at nævne noget som kemisk fræsning – en proces, hvor overskydende metal fjernes fra et metalstykke ved hjælp af en kombination af kemikalier på en bestemt måde.

Vi kan også adskille forskellige skæremetoder efter den generelle proces for fjernelse af metaldele. F.eks:

• Brug af saks, sav, saks eller mejsel er alle gode eksempler på manuel skæringsteknologi.
• Brugen af elektrisk udladning eller en vandstråle er begge repræsentationer af erosionsskæringsteknologier.
• Alt, hvad der er forbundet med tunge maskiner, vil blive betegnet som maskinteknologi, herunder savning, fræsning, drejning, slibning og boring.
• Fotokemisk bearbejdning er stort set det eneste eksempel på kemiske skæringsteknologier i praksis.
• Den sidste, men ikke mindst, type skæreteknologi er fokuseret på enten brænding eller svejsning – det være sig med oxybrænding, laser eller plasma.

Med hensyn til skæreoperationer kan du få flere oplysninger om en specifik type skæreproces i vores artikel om plasmaskæring.

Konklusion

Man kan roligt sige, at metalbearbejdning som emne er ret kompliceret, for at sige det mildt. Der er mange forskellige typer operationer, der kan udføres med metal, og et enormt antal genstande, der kan skabes ved hjælp af disse processer. Vi håber, at det lykkedes os i denne artikel at forklare de mest bemærkelsesværdige punkter ved hver enkelt type specialfremstillet metalbearbejdning – fra støbning og formning til sammenføjning og skæring.