Olika varianter av metalltillverkning

Det finns en enorm mängd apparater i vårt dagliga liv som kommer från metalltillverkning, inklusive verktyg, elektroniska apparater, bilar, telefoner och så vidare. Metalltillverkning är en oerhört komplicerad process som har många olika varianter, var och en av dem lämplig för ett specifikt mål.

Vi skulle kunna gå igenom var och en av dem, men först måste vi förklara grunderna för metalltillverkning som helhet.

Definitionen av metalltillverkning och typer av tillverkade produkter

Metalltillverkning är en process som handlar om att skapa olika metallkonstruktioner med hjälp av olika processer, både manuellt och automatiserat. Anläggningar som specialiserar sig på ett specifikt område av metalltillverkning kallas ofta för tillverkningsverkstäder, och produkterna från dessa anläggningar kallas också ofta för tillverkning. Det är också sant att vissa andra typer av metallbearbetning, t.ex. smide, gjutning och stansning av metall, inte anses vara tillverkning, även om de kan vara likartade till formen.

De vanligaste typerna av råmaterial för metalltillverkning är profilerad metall, svetstråd, plåt, gjutgods, platt metall, beslag med mera. Samtidigt är det inte ovanligt att tillverkningsverkstäder anställer flera olika experter inom olika områden, som smeder, svetsare, pannmakare och järnarbetare, bland många andra.

Det betyder inte att de enda personer som arbetar i tillverkningsverkstäder är direkt relaterade till metalltillverkningsprocessen – det finns också chefer, lagmonterare, lödare, första linjens arbetsledare, lödare, skärare, svetsare osv.

När det gäller de typer av produkter som kan skapas med hjälp av metalltillverkning kan man dela in dem i tre olika kategorier. Varje kategori har sin egen variation av processer som används i metalltillverkningsprocessen, eller så kan det bara vara en enda process helt och hållet. Här är tre huvudkategorier av metalltillverkning:

• Strukturell. Den omfattar främst metalltillverkning som en del av byggprocessen och tillhandahåller metallkomponenter som används i olika storskaliga tillverkningsprojekt, t.ex. byggnader, butiker, skyskrapor osv.
• Kommersiell. Som namnet antyder omfattar detta främst kommersiella produkter som är utformade för att användas direkt av kunderna, oavsett om det rör sig om apparater, bilar eller något helt annat.
• Industriell. Specialiserar sig på att skapa produkter som används som en del av annan utrustning – utrustning som i huvudsak används för att generera konsumtionsvaror. Några exempel på industriell tillverkning är järnbearbetningsmaskiner och bandsågar samt många andra.

Processen för metalltillverkning

Det är inte heller ovanligt att metalltillverkare lägger anbud på jobb via ritningar, och om företaget får kontraktet kan de börja med planeringsfasen av ett projekt, inklusive beställning av material, programmering av maskiner för jobbet och så vidare.

Själva skapandet av en produkt i enlighet med ett projekt är det följande steget, så snart hela råmaterialet anländer och hela tillverkningsverkstaden är klar. Vissa projekt kan kräva flera processer för att skapa en produkt i fråga – vare sig det handlar om stansning, smide, skärning, gjutning, klippning eller några andra typer av metalltillverkning.

Dessutom finns det också ett annat steg i hela denna process som utförs efter att alla tillverkning processerna är klara – och det kallas installation, vilket oftast innebär att den önskade produkten sätts ihop helt eller delvis.

Vissa andra processer i en tillverkningsverkstad kan behöva vara något som handlar om följande efterbehandling en produkt – det är en separat process som är sekundär till metalltillverkning och omfattar polering, beläggning, avgradning, målning osv.

Typer av metalltillverkningsprocesser

Metalltillverkning består av många olika processer som kan eller inte kan vara involverade i projektet beroende på vad som ska göras, samt på materialtyp och andra beroenden. Du kan hitta många olika processtyper för metalltillverkning i listan nedan:

• Skärning
• Vikbar
• Extrudering
• Stansning
• Stämpling
• Gjutning
• Ritning
• Smide
• Bearbetning
• Klippning
• Svetsning.

Nu när vi vet vad de kallas är det dags att gå igenom vad de faktiskt innebär, och vi börjar med skärning.

Skärning

Metalltillverkning omfattar många olika processer, men skärning är i stort sett den vanligaste. Det äldsta exemplet på en skärningsprocess som kan kopieras idag är sågning – men det finns också många nyare, där vattenstrålar, lasrar och till och med plasmabågar används för att skära metall. Skärmetoderna kan också vara drastiskt olika, inklusive manuell skärning, elverktyg, datorstyrd skärning med mera.

Det finns också vissa skärningstyper som är extremt specifika i det sätt på vilket skärningen utförs. Det finns till exempel skärning med en matris som den del som skär av den nödvändiga delen av materialet. Detta omfattar tre allmänna typer av stansning – den vanliga, den roterande stansningen och plattbäddsstansningen.

Medan den vanliga stansningsprocessen redan har förklarats – man använder en stans för att skära metall, så enkelt är det – är två av de andra exemplen inte lika uppenbara.

Till exempel använder en roterande stans en särskild cylindrisk stans som snurrar runt på ett ställe för att skära vissa specifika delar av ett material. Det finns också en plattbäddsmatris – reserverad specifikt för hårdare och tjockare material, den här använder mycket mer kraft och en platt yta än de andra.

Vikbar

Vikbar är en annan process som är extremt enkel i sitt koncept – allt du gör är att manipulera råmaterialet för att böja det på önskat sätt. Det finns tre huvudsakliga metoder för bockning inom metalltillverkning, och den vanligaste är med hjälp av en kantpress.

Biten råmetall hålls mellan en stans och en matris, och en stans används för att generera tryck på råmaterialet för att hjälpa det att nå den önskade formen. Denna typ av process är ganska vanlig för formning av plåt.

Dessutom finns det också en manuell process för att vika en materialbit – som innefattar att hamra den tills den önskade formen uppnås – samt med hjälp av en särskild maskin som kallas för en falsmaskin. Själva maskinen är ganska enkel, den har en plan yta med en klämstång som håller en bit råmaterial (plåt) på plats, och även en frontpanel som tvingar den utdragna delen av plåt att böja sig genom att lyfta nämnda frontpanel uppåt.

Extrudering

Extrudering, är å andra sidan en något mer komplicerad process som är inriktad på att tillverka cylindriska föremål, som oftast används antingen för rörledningar eller ledningar. Vid denna process används en särskilt utformad öppen eller sluten matris för att minska diametern på en råmaterialbit så att den stämmer överens med storleken på matrisens tvärsnitt och för att bilda ett hålrum inuti en materialbit genom att pressa runt matrisen.

Den vanligaste formen på råmaterialet för denna process är en cylinderform eller en metallsticka. Det finns också två varianter av denna process: varm extrudering och kall extrudering.

Varm extrudering innebär att man använder en ökad temperatur på materialet för att göra det mer sannolikt att formas i en viss form och används oftast för att arbeta med material som koppar eller aluminium. Kall extrudering, å andra sidan, utförs vid rumstemperatur och används ofta för att steel metal fabrication för att göra produkten mer hållbar.

Stansning

Stansning är en relativt enkel process som använder särskilda maskiner för att skapa flera hål i ett råmaterial. När slutprodukten är en materialbit med hål – används den för fastsättning. Om slutprodukten är ett antal metallbitar som tvingats ut ur den ursprungliga råmaterialbiten kan hela denna process betecknas som blankning.

Stämpling

Stämpling ligger ganska nära stansning, med den största skillnaden att stansning inte skapar ett hål i råmaterialet, utan en buckla i det. Detta används vanligen för att skapa olika symboler på ytan av ett materialstycke, oavsett om det är bokstäver, siffror eller bilder.

Det finns två huvudtyper av stanspressar just nu – mekaniska och hydrauliska. I de flesta fall utförs stansning på metallplåtar med en tjocklek på ¼ tum eller lägre, och den skapar ett imponerande utbud av produkter, inklusive mynt (en process som kallas myntaggregat), mindre metalldelar för elektronik (fyrdubbelformning), och så vidare.

Gjutning

Gjutning är en process där smält metall hälls i en form eller en gjutform och sedan får svalna för att få den önskade formen som en färdig produkt. Det är i stort sett en perfekt process för att göra identiska produkter med hjälp av samma form, vilket är särskilt användbart vid massproduktion.

Naturligtvis finns det också olika varianter av gjutning. Vid formgjutning används till exempel en matris som hållplats för en smält metall i stället för en gjutform, och slutproduktens form bestäms av formen på en matris och av det tryck som appliceras på den.

Det finns också permanent formgjutning, som att använda en form som ”förvaringsplats” för den smälta metallen. Slutprodukten är starkare än med andra typer av gjutning, men det gör det också mycket svårare att ta bort formen när produkten har svalnat och tagit form.

En annan typ av gjutning kan teoretiskt sett lösa problemet med att avlägsna formen, en så kallad semi-permanent gjutform. Den använder en förbrukningsbar kärna i formen för att göra avlägsnandet mycket enklare än med permanenta formar.

Vi avslutar med sandgjutning, där din form representeras av ett mönster i sanden. Just den här processen är långsammare än de andra, men den är också något mer ekonomisk och mycket mer användbar när det behövs intrikata mönster.

Ritning

Ritning är en process där metall dras genom en konisk form och används för att sträcka ut material till tunnare former. Den ursprungliga processen kan utföras vid rumstemperatur, men råmaterialet kan också värmas upp för att minska den kraft som krävs för att dra det genom.

En annan typ av dragning när slutproduktens djup är lika med eller större än dess radie kallas djupdragning, och den används ofta för att göra plåtbitar till antingen lådformade eller cylindriska kärl.

Smide

Smide är också en relativt känd process, där råmetallen slås med antingen en matris eller en hammare för att få den nödvändiga formen – detta arbete kallas ”applicering av tryckkraft”. Som med alla andra processer finns det vissa varianter av smide.

Den ursprungliga smidesprocessen utförs vid rumstemperatur – detta är kallsmide. Att använda en temperatur mellan ”rumstemperatur” och strax under rekristalliseringsprocessen kallas varm smide, och att använda rekristalliseringstemperaturen kallas, som man kan förvänta sig, varm smide.

Bearbetning

Bearbetning är också en relativt enkel process i konceptet, men det finns ändå en variation i den. Till sin natur är det en process där man på något sätt tar bort överskottsmaterial från råa metalldelar. Tre av de mer välkända processerna inom bearbetning kallas fräsning, svarvning och borrning.

Fräsning är en process där man gradvis tar bort överskottsmaterial från den råa metallbiten med speciella flerpunktsskärverktyg. Denna process kan göras både med hjälp av en särskild CNC-fräsmaskin och manuellt, och fräsning är i allmänhet oftare en sekundär process än inte. Några varianter av fräsning kan vara vanlig fräsning, klätterfräsning, formfräsning, vinkelfräsning och så vidare.

Vändning är en annan variant av maskinbearbetning där man använder en särskilt utformad maskin – en svarv – för att skapa ett cylinderformat stycke genom att använda ett skärande verktyg för att avlägsna delar av ett obearbetat metallstycke som roterar på ett ställe. Hela processen kan också utföras antingen manuellt eller med hjälp av CNC-svarv, och den senare används i de fall då extrem precision i processen är av största vikt.

Borrning är den enklaste av de tre, och den är precis som namnet antyder – det är en kombination av en borrmaskin och ett roterande skärverktyg som används för att skära hål i den obearbetade metallen.

Klippning

Klippning är tekniskt sett en variant av skärning, men den är placerad i en annan kategori på grund av sin ovanliga inställning till processen. Resultatet av klippning är ett enda långt snitt som kan uppnås genom att kombinera två verktyg – ett under och ett ovanför det råa metallstycket.

Skärningen inleds genom att man utövar tryck på metallstycket med den övre delen av en maskin (formad som ett blad), vilket skapar en fraktur. Genom att utöva oavbrutet tryck på den brutna metallen uppnås ett snitt, och de klippta kanterna kan sedan bearbetas (bearbetas som om man rensar upp materialbitarnas kanter efter klippningen).

Svetsning

Flera metallbitar kan kombineras till en enda med enbart en kombination av värme och tryck – detta är en process som kallas för svetsning. Det är en ganska välkänd metod, främst på grund av dess mångsidighet – den kan kombinera i stort sett alla metalldelar. Det finns fyra typer av svetsning som är de mest populära: FCAW, MIG/GMAW, SMAW och TIG.

FCAW eller Fluxkorrigerad bågsvetsning använder en trådelektrod med en kärna som genererar skyddsgas, vilket eliminerar behovet av en sekundär gaskälla. Generellt sett liknar denna typ av svetsning en annan typ av svetsning som kallas MIG – Svetsning med inert gas. Den använder en extern gastillförsel i kombination med en solid trådelektrod för att förhindra att metallstycket interagerar med olika miljöfaktorer, vilket gör processen snabbare och mer konsekvent.

SMAW eller Svetsning med skyddad metallbåge är den mest grundläggande versionen av ett svetsverktyg, det är en elektrod som bildar en elektrisk båge när den kommer i kontakt med metall, och den höga temperaturen från bågens inverkan är det som svetsar ihop metallbitarna.

Den sista varianten av svetsning som är mer specifik för tyngre metaller är TIG eller Svetsning med inert gas med volfram. Den använder en elektrodstång av volfram som skapar korta ljusbågar, vilket lämpar sig bättre för tunga arbeten. Det är en av de svårare varianterna av svetsning och kräver en mycket skicklig yrkesman för att använda den korrekt, men den fungerar också för de flesta metallbaserade produkter och är praktisk även för de mest komplexa projekten.

Slutsats

Metalltillverkning är ett relativt specialiserat ämne, och det är inte ovanligt att människor har missuppfattningar om ämnet eller helt saknar information från början. Den här artikeln är ett försök att samla en del av den mer grundläggande informationen om ämnet på ett och samma ställe, från definitionen av metalltillverkning till en myriad av processer som den kan ta formen av.