Spesialtilpassede metallverksoperasjoner: grupper og kategorier

Introduksjon

Metallbearbeiding er et multifunksjonelt begrep som dekker et bredt spekter av operasjoner og prosesser, men det grunnleggende målet med denne prosessen er å enten forme eller omforme et metallstykke. Resultatet av denne prosessen kan også variere sterkt, alt fra ulike deler og gjenstander til store strukturer og sammenstillinger. Det finnes også en mengde forskjellige typer og metoder når det kommer til metallbearbeiding, samt mange spesifikke ferdighetskrav og verktøysett.

Utvalget av produkter og gjenstander som metallbearbeiding er i stand til å produsere er ganske svimlende – den samme industrien produserer broer, bygninger og massive skip, og den lager også mange små motordeler og smykker. Dette kan oppnås ved å bruke en av de fire hovedgruppene eller områdene innen metallbearbeiding – støping, skjøting, forming og skjæring.

De fleste av de moderne verkstedene som håndterer metallbearbeiding (eller maskinverksteder, som de ofte kalles) har en rekke maskinverktøy som brukes til å lage ulike metallrelaterte produkter. Disse verktøyene kan være både generell bruk og høyspesialiserte, avhengig av objektet som er nødvendig.

I tillegg er det viktig å nevne at noen av de eldre typene metallbearbeiding knapt brukes lenger fordi de er ineffektive og ikke i stand til å være en god konkurranse når det kommer til masseproduksjon. Et slikt eksempel er smedarbeid, som er en relativt gammel metallbearbeidingsmetode som i dag mest brukes av hensyn til historisk gjenskapning. Smedarbeid brukes også noen ganger i mindre utviklede land for noen spesifikke oppgaver, enten det er håndverksarbeid eller bare en hobby.

Forberedelsesstadiet

Som vi har nevnt tidligere, er det tre hovedgrupper av metallverk som er viden kjent – ​​sammenføyning, forming og kutting. Hver av disse kategoriene involverer en ganske stor liste over forskjellige operasjoner med sine egne unike egenskaper eller verktøy involvert.

Selv om det er sant at flertallet av metallarbeid utføres med enten karbid- eller stålverktøy som brukes med høy hastighet eller hastighet, er det også viktig å huske på forberedelsesstadiet før disse prosessene. Størstedelen av denne prosessen dreier seg om utmerkingsprosessen, som er en prosess for å overføre et prosjekts design på selve metallstykket slik at du vet hva du skal kutte.

Denne prosessen kan utføres enten regelmessig, hvis formålet med metallverket ikke er masseproduksjon, eller bare én gang i starten av en prosess – mange moderne metallskjæreapparater brukes til å lage dusinvis av identiske metaller brikker i løpet av kort tid med knapt noen input fra et menneske, noe som eliminerer behovet for å merke opp hver eneste metalldel før den kuttes.

Det er også et spesifikt verktøy som ofte er involvert i denne prosessen, selv om det stort sett handler om forberedelsesstadiet – og det er en skyvelære. Kalipere er måleverktøy som verdsetter presisjon over alt annet, noe som gjør dem perfekte for ulike operasjoner relatert til metallarbeid. De fleste av kaliperne er i stand til å ha nøyaktigheten ned til en tusendel av en tomme, og målebånd brukes noen ganger som et alternativ hvis det er behov for å måle større objekter med mindre presisjon.

Nå som vi har gått gjennom forberedelsesprosessen for metallbearbeiding, er det på tide å snakke om ulike tilnærminger til metallbearbeiding – enten det er støping, sammenføyning, forming eller skjæring.

Casting

Som en av få prosesser som har vært kjent i flere tusen år allerede, er casting vår første deltaker på denne listen. Hovedideen med støping innebærer en prosess med å helle flytende metall i en spesifikt konstruert form. Den aktuelle formen inneholder et 3-dimensjonalt negativt bilde av den tiltenkte formen, og det flytende metallet helles ved hjelp av en innløp – en hul kanal mellom formen og det flytende metalllageret.

Den største brukssaken for støping er å lage komplekse former som enten vil være vanskelige eller dyrere å lage med andre metallbearbeidingsmetoder. Det er faktisk mange typer støping også – vi kan begynne å finne ut av dem ved å dele støpemetoder i tradisjonelle og moderne. Det er tre generelt aksepterte tradisjonelle støpemetoder:

• Sandstøping – en av de mest populære støpemetodene, det er en veldig nyttig prosess som gir lavere kostnader og mindre operasjoner generelt. Den er også flott for masseproduksjon, krever lite eller ingen vedlikehold og har knapt noen grenser når det kommer til delvekt.
• Avstøpning av tapt voks – en prosess med å lage et duplikat av det originale objektet som fungerer som en form. En av de mer delikate og detaljerte prosessene ved metallbearbeiding, støping av tapt voks gjør det mulig å generere gjenstander med finere detaljer og bruker voks som hovedmateriale for en form (selv om det er variasjoner av denne prosessen som bruker forskjellige materialer i stedet for voks – så -kalt “tapt formstøping”).
• Gipsstøping – en tilnærming som ligner litt på sandstøping, bruker gips som et formmateriale og er ganske rimelig. Den største ulempen er at den kun kan brukes i kombinasjon med spesifikke typer smeltet metall (ikke-jernholdige materialer med lavt smeltepunkt – kobber, sink, aluminium og magnesium).

Når det gjelder kategorien moderne casting, har denne mye mer variasjon enn den tradisjonelle. For eksempel er det to store underkategorier til den moderne kategorien, og den største forskjellen deres er støpetypen – enten den ikke kan brukes eller forbrukes.

Det er verdt å merke seg at selv om det er forklart i en annen kategori, er alle tre metodene ovenfor (sandstøping osv.) også inkludert i denne listen siden denne kategoriseringen handler mer om formtypen og mindre om selve metoden. Som sådan kan forbrukbare støpemetoder separeres som følger:

• Sandstøping.
• Gipsstøping.
• Investering støping (en moderne variant av tapt voksstøping).
• Fordampningsmønsterstøping – en klasse av støping på egen hånd siden støpematerialet fordamper under støping av flytende metall, noe som eliminerer behovet for å fjerne materialet fra gjenstanden. Har to varianter: støping i full form og støping med tapt skum.
• Moldstøping – bruker en blanding av leire og sand for å generere stort sett store og symmetriske gjenstander (kirkeklokker, kanoner, etc.).
• Skallstøping – en variant av sandstøping som bruker sanden i form av et herdet “skall”, og ikke en kolbe med vanlig sand, noe som gir mer presisjon og er en flott metode for mellomstore objekter med høy kompleksitet.
• Avfallsstøping av gips – bruker slitesterk gips som mellomprodukt, kun nyttig for enten steinutskjæring eller bronsestøping.

Variasjonen av operasjoner for forbruksstøping er en stor kontrast til metoder som ligger i støpeformen som ikke kan forbrukes. Som navnet antyder, er hovedideen her at formen ikke fjernes og ikke må reformeres etter at bare ett objekt er laget ved hjelp av det. Denne kategorien gir mer konsistens og enklere repeterbarhet, noe som er ganske viktig når det kommer til masseproduksjon. Det er fire hovedeksempler på ikke-brukbar formstøping:

• Pressestøping – smeltet metall tvinges inn i formhulrom under høyt trykk, mest brukt til ikke-jernholdige materialer og til enten små eller mellomstore gjenstander.
• Sentrifugalstøping – som navnet antyder, helles det smeltede metallet her i en form som roterer konstant, og det er en vanlig metode for mindre kunstverk som smykker.
• Permanent formstøping – bruker permanente former som er laget av metall, og tvinger smeltet metall inn i former ved hjelp av enten gravitasjon eller vakuum/gasstrykk.
• Halvsolid metallstøping – bruker et metall med forskjellig konsistens (derav navnet) med en modifisert støpemaskin, et vanlig brukstilfelle er for magnesium og aluminiumslegeringer.

Du kan se her at casting alene har mange variasjoner og brukstilfeller. Men vi kan heller ikke glemme helt andre typer metallbearbeiding.

Blir med

Sammenføyning er en kategori av metallbearbeidingsmetoder som kombinerer flere forskjellige metallstykker til ett med bruk av høye temperaturer og andre apparater. Det er fire hovedmetoder for sammenføyning som en prosess: lodding, lodding, sveising og nagling.

Lodding er en prosess for å sette sammen flere metallstykker ved å bruke et fyllmasse smeltet metall (over 450 grader Celsius) som settes inn i et lite mellomrom mellom to metallstykker satt sammen (kapillær). Etter det skal fyllmetallet samhandle med de to delene, stivne og danne en sterk forbindelse mellom disse delene i en prosess.

Hovedforskjellen med lodding er at den ikke trenger å smelte selve metalldelene for å skape en forbindelse, og lodding har også fordelen av å være mer fleksibel enn alt som gjøres med, la oss si, sveising. Dette er mulig fordi legeringen mellom metallstykkene ikke kan utfelles eller skilles ut etter loddingsprosessen.

Det er flere forskjellige variasjoner som lodding som en prosess kan ha, inkludert:

• Motstand lodding;
• Induktiv lodding;
• Flammelodding;
• Diffusjonslodding;
• Induktiv lodding.

Lodding, på den annen side er en prosess som er relativt lik lodding, men som bruker smeltet metall med lavere temperatur (under 450 grader Celsius). Selv om dette resulterer i en svakere forbindelse, generelt, lar karakteren av lodding som en prosess den brukes på en mye mer presis måte, for eksempel med kretskort.

Sveising er sannsynligvis den mest populære sammenføyningsmetoden av de fire, og tilbyr muligheten til å sammenføye metallstykker via koalescensprosessen. Grunnlinjen for denne prosessen er at deler av begge metallstykkene smeltes og kobles til hverandre i denne tilstanden, med tilsetning av et fyllmateriale for å danne en slags “basseng” på tilkoblingsstedet.

Det er heller ikke uvanlig at to smeltede stykker bare presses til hverandre for å skape en forbindelse, uten noe fyllmateriale overhodet. Hovedvariasjonen av sveising kommer fra en energikilde som brukes til å smelte det aktuelle materialet – det være seg en elektrisk stråle, en gassflamme, en elektrisk lysbue, eller til og med noe mindre åpenbart, som ultralyd eller en enkel friksjon. Det er en ekstremt allsidig, men også en veldig farlig prosess i seg selv.

Medrivende er den siste sammenføyningsoperasjonstypen på denne listen, og sannsynligvis den eldste av de fire også. En nagle er en type bolt som skal holde to metalldeler sammen, ved å bore eller slå hull gjennom begge metalldelene og føre en nagle gjennom disse hullene.

Så snart naglen kobler sammen to metallstykker, er det mulig å danne permanente naglerhoder som en bolt ved å bruke enten formingsstanser eller hammere. For å skille de to delene, må du kutte av et av de permanente bolthodene fra en nagle og bruke kraft for å få naglen ut av hullet den ble tvunget inn i.

Før vi går mot en ny kategori av metallbearbeiding, er det viktig å nevne at du kan finne tilleggsinformasjon om emnet sveising, så vel som om mange andre lignende prosesser i vår artikkel om metallproduksjon.

Å danne

Forming er en fundamentalt annerledes tilnærming til tilpassede metallverk, siden det ikke krever å fjerne deler av materialet for å skape ønsket form eller gjenstand. Som med andre grupper av operasjoner, har forming også sine egne kategorier – to av dem, for å være nøyaktig. Hovedforskjellen mellom de to ligger i måten metallbitene deformeres på:

Arkformingsprosesser påfører metallet mekanisk trykk ved romtemperatur. Dette er et ganske vanlig begrep, siden det også dekker forskjellige rørformingsprosesser, så vel som bøying, mynting, stansing og en rekke andre platemetallarbeider som fortsatt tjener det opprinnelige formålet med formingen som en prosess – å lage en metalldel uten å få for mye skrot.

Noen andre eksempler på operasjoner som ligger under paraplyen av platemetallverk inkluderer dekambering, valseforming, skjæring, heving, hydroforming, stempling, varmmetallgassforming og mer.

Massedannende behandler bruker kombinasjonen av trykk og varme for å bøye metallstykker. Mens noen av plateformingsprosessene også bruker varme som en del av en prosess, er det trygt å si at stort sett alle varianter av en bulkformingsprosess bruker en eller annen form for varme for å gjøre det aktuelle metallstykket mer utsatt for deformasjon uten å gå i stykker eller sprekker.

Noen av de mer kjente variantene av bulkformingsprosesser er ekstrudering, smiing, valsing, kaldliming, friksjonsboring, polering, trekking og pulvermetallurgi.

Kutting

Etter å ha fullført listen over spesialtilpassede metallarbeider, har vi kutting som en generalisert prosess. Kutting er prosessen med å fjerne overflødig materiale fra et metallstykke for å oppnå det nødvendige resultatet på en eller annen måte. Av de fire hovedgruppene av operasjoner med metall, etterlater denne mest overflødig materiale – alt som blir kuttet ut av det originale metallstykket blir ofte behandlet som skrot og ikke brukt andre steder.

Det er flere hovedkategorier av skjæring som kan adskilles, og en rekke adskilte prosesser som ikke faller inn i noen av kategoriene. Først av alt er det maskinering, som er en prosess, eller en kombinasjon av prosesser, som ofte brukes i sponproduksjon – et godt eksempel på det er boring. En annen gruppe prosesser kan separeres under betegnelsen brenning, som er en prosess der man bruker en slags lommelykt for å skille ett stålstykke i flere mindre (oftest brukt på metallplater).

Når det gjelder prosesser som ikke faller inn under noen av kategoriene ovenfor, er det lett å ta opp noe som kjemisk fresing – en prosess for å fjerne overflødig metall fra et metallstykke ved å bruke en kombinasjon av kjemikalier på en bestemt måte.

Vi kan også skille forskjellige skjæremetoder ved den generelle prosessen med å fjerne metalldelene. For eksempel:

• Bruk av skjær, sag, kutter eller meisel er alle gode eksempler på manuelle kutteteknologier.
• Bruken av elektrisk utladning eller vannstråle er begge representasjoner av erosjonsskjæringsteknologiene.
• Alt som er koblet til tungt maskineri vil bli kvalifisert som maskinteknologi, inkludert saging, fresing, dreiing, sliping og boring.
• Fotokjemisk maskinering er stort sett det eneste eksemplet på kjemiske skjæreteknologier i aksjon.
• Den siste, men ikke minst, typen skjæreteknologi er fokusert på enten brenning eller sveising – det være seg med oxy-fuel-brenning, ved bruk av laser eller plasma.

Om emnet skjæreoperasjoner kan du lære mer informasjon om en spesifikk type skjæreprosess i vår artikkel om plasmaskjæring.

Konklusjon

Det er trygt å si at metallarbeid som emne er ganske komplisert, for å si det mildt. Det er mange forskjellige typer operasjoner som kan gjøres med metall, og et enormt antall gjenstander som kan lages ved hjelp av disse prosessene. Vi håper at denne artikkelen var vellykket med å forklare de mest bemerkelsesverdige punktene ved hver enkelt spesialtilpasset metallverkstype – fra støping og forming til sammenføyning og kutting.