Ulike varianter av metallfremstilling

Mengden av apparater i vårt daglige liv som kommer fra metallproduksjon er enorm, inkludert verktøy, elektroniske apparater, biler, telefoner og så videre. Metallproduksjon er en enormt komplisert prosess som har mange forskjellige variasjoner, hver av de som passer for et bestemt mål.

Vi ville gå til hver og en av dem, men først må vi forklare det grunnleggende om metallproduksjon som helhet.

Definisjonen av metallfremstilling og typer fabrikerte produkter

Som en prosess handler metallfremstilling om å lage forskjellige metallstrukturer ved å bruke forskjellige prosesser ved bruk av både manuelt arbeid og automatisering. Anlegg som spesialiserer seg på ett spesifikt felt innen metallproduksjon kalles ofte fabrikasjonsbutikker, og produktene til nevnte anlegg kalles også ofte fabrikasjon. Det er også sant at noen andre typer metallbearbeiding, for eksempel smiing, støping og metallstempling, ikke anses som fabrikasjon, selv om de kan være like i form.

De vanligste typene råmaterialer for metallproduksjon er seksjonsmetall, sveisetråd, platemetall, støpegods, flatt metall, beslag og mer. Samtidig er det ikke uvanlig at fabrikasjonsbutikker ansetter flere forskjellige eksperter innen ulike felt, som smeder, sveisere, kjelemakere og jernarbeidere, blant mange andre.

Det er ikke dermed sagt at de eneste som er ansatt i fabrikasjonsbutikker er direkte relatert til prosessen med metallproduksjon – det er også ledere, teammontører, loddemaskiner, førstelinjeveiledere, loddemaskiner, kuttere, sveisere, etc.

Når det gjelder typene produkter som kan lages med metallfabrikasjon – er det mulig å dele dem alle inn i tre atskilte kategorier. Hver kategori har sitt eget utvalg av prosesser som brukes i prosessen med metallfremstilling, eller det kan bare være en enkelt prosess totalt. Her er tre hovedkategorier for metallproduksjon:

• Strukturell. Dekker hovedsakelig metallproduksjon som en del av byggeprosessen, og gir metallkomponenter som skal brukes i ulike storskala fabrikasjonsarbeid, som bygninger, butikker, skyskrapere og så videre.
• Kommersiell. Som navnet antyder, dekker dette stort sett de kommersielle produktene, designet for å brukes av kunder direkte, det være seg hvitevarer, biler eller noe helt annet.
• Industriell. Spesialiserer seg på å lage produkter som brukes som en del av annet utstyr – utstyr som for det meste brukes til å generere forbruksvarer. Noen av eksemplene på industriell fremstilling er jernbearbeidingsmaskiner og båndsager, så vel som mange andre.

Prosessen med metallfremstilling

Det er heller ikke uvanlig at metallprodusenter byr på jobber via tegningsinnlevering, og hvis selskapet får kontrakten – kan de starte med planleggingsstadiet av et prosjekt, inkludert bestilling av materialer, programmeringsmaskiner for jobben, og så videre.

Selve opprettelsen av et produkt i henhold til et prosjekt er følgende trinn, så snart hele råvarene kommer og hele fabrikasjonsbutikken er klar. Noen prosjekter kan kreve flere prosesser for å lage det aktuelle produktet – enten det er stansing, smiing, kutting, støping, skjæring eller andre typer metallproduksjon.

I tillegg er det også et annet trinn i hele denne prosessen som utføres etter alt fabrikasjon prosesser er gjort – og det kalles installasjon, som for det meste inkluderer delvis eller fullstendig å sette sammen det forespurte produktet.

Noen andre prosesser inne i en fabrikasjonsbutikk må kanskje bare være noe om etterbehandling et produkt – det er en separert prosess som er sekundær til metallfremstilling og inkluderer polering, belegg, avgrading, maling, etc.

Typer metallfremstillingsprosesser

Metallproduksjon består av mange forskjellige prosesser som kan eller ikke er involvert i prosjektet avhengig av hva som må gjøres, samt materialtype og noen andre avhengigheter. Du kan finne mange forskjellige prosesstyper for metallproduksjon i listen nedenfor:

• Kutting
• Folding
• Ekstrudering
• Stansing
• Stempling
• Casting
• Tegning
• Smiing
• Maskinering
• Klipping
• Sveising.

Nå som vi er klar over hva de heter, er det på tide å gå gjennom hva hver av disse faktisk innebærer, og begynne med å kutte.

Kutting

Mens metallproduksjon inkluderer mange forskjellige prosesser, er kutting stort sett den vanligste der ute. Det eldste eksemplet på en skjæreprosess som kan replikeres i dag er saging – men det er også mange nyere, som bruker vannstråler, lasere og til og med plasmabuer for å kutte metall. Kuttemetodene kan også være drastisk forskjellige, inkludert manuell, elektroverktøy, datastyrt kutting og mer.

Det er også noen skjæretyper som er ekstremt spesifikke i måten kuttingen utføres på. For eksempel er det kutting med en dyse som delen som skjærer av den nødvendige delen av materialet. Dette inkluderer tre generelle typer stansing – den vanlige, roterende stansing og flatbed stansing.

Selv om den vanlige skjæreprosessen allerede er forklart – det er å bruke en stanse for å kutte metall, enkelt som det – to av de andre eksemplene er ikke like åpenbare.

For eksempel bruker en roterende dyse en spesifikk sylindrisk dyse som snurrer rundt på ett sted for å kutte noen spesifikke deler av et materiale. Det er også en flatbed-die – reservert spesielt for tøffere og tykkere materialer, denne bruker mye mer kraft og flat overflate enn de andre.

Folding

Folding er en annen prosess som er ekstremt enkel i konseptet – alt du gjør er å manipulere råmaterialet for å bøye det på ønsket måte. Det er tre hovedmetoder for folding i metallfremstilling, og den vanligste er ved hjelp av en bremsepress.

Stykket av råmetall holdes mellom en stanse og en dyse, og en stanse brukes til å generere press på råmaterialet for å hjelpe det med å nå ønsket form. Denne typen prosess er ganske vanlig for forming av metallplater.

I tillegg er det også en manuell prosess for å brette et materialstykke – som inkluderer å hamre det til ønsket form er nådd – samt ved hjelp av en spesifikk maskin kalt en mappe. Selve maskinen er ganske enkel, den har en flat overflate med en klemmestang som holder et stykke råmateriale (plate) på plass, og også et frontpanel som tvinger den forlengede delen av metallplaten til å bøye seg ved å løfte frontpanelet oppover.

Ekstrudering

Ekstrudering, på den annen side, er en noe mer komplisert prosess som fokuserer på å lage sylindriske gjenstander, for det meste brukt enten til rør- eller ledningsformål. Denne prosessen bruker en spesifikt laget åpen eller lukket dyse for å redusere diameteren til et råmaterialestykke for å matche størrelsen på tverrsnittet til dysen og for å danne et hulrom inne i et materialstykke ved å presse rundt en dyse.

Den vanligste formen på råmaterialet for denne operasjonen er formen av en sylinder eller en metallsnegl. Det er også to varianter av nevnte operasjon: varm ekstrudering og kald ekstrudering.

Varm ekstrudering bruker en økt temperatur på materialet for å gjøre det mer sannsynlig å bli støpt i en bestemt form, og brukes mest til å jobbe med materialer som kobber eller aluminium. Kaldekstrudering utføres derimot ved romtemperatur og brukes ofte til metallfremstilling av stål for å gjøre produktet mer holdbart.

Stansing

Stansing er en relativt enkel prosess som bruker spesifikke maskiner for å lage flere hull i et stykke råmateriale. Når sluttproduktet er materialstykket med hull – brukes det til festeformål. Hvis sluttproduktet er et antall metallbiter som ble tvunget ut av det originale råstoffet, kan hele denne prosessen kvalifiseres som blanking.

Stempling

Stempling er noe nær stansing, med hovedforskjellen at stempling ikke skaper hull i råvarestykket, men skaper en bulk i nevnte stykke. Dette brukes ofte til å generere forskjellige symboler på overflaten av en materialdel, enten det er bokstaver, tall eller bilder.

Det er to hovedtyper av stemplingspresser der ute akkurat nå – mekaniske og hydrauliske. I de fleste tilfeller utføres stempling på metallplater med ¼ tomme tykkelse eller lavere, og det skaper et imponerende utvalg av produkter, inkludert mynter (en prosess kalt mynting), mindre metalldeler for elektronikk (fire lysbildeforming), og så på.

Casting

Casting er en prosess for å helle smeltet metall enten hellet i en form eller en form og deretter avkjølt for å få ønsket form som et ferdig produkt. Det er ganske mye en perfekt prosess for å lage identiske produkter med samme form, spesielt nyttig i masseproduksjon.

Selvfølgelig er det forskjellige varianter av støping også. For eksempel bruker pressstøping en dyse som et holdested for et smeltet metall i stedet for en form, og formen på sluttproduktet bestemmes av formen til en dyse og mengden trykk som påføres den.

Det er også en permanent formstøping, som ved å bruke en form som “lagring” for det smeltede metallet. Sluttproduktet er sterkere enn med andre typer støping, men det gjør det også mye vanskeligere å fjerne formen etter at produktet er ferdig avkjølt og tatt form.

En annen type støping kan teoretisk løse problemet med å fjerne formen, kalt semi-permanent form. Den bruker en forbrukbar kjerne i formen for å gjøre fjerningsprosessen langt enklere enn med permanente former.

Vi avslutter med sandstøping, der formen din er representert av et mønster i sanden. Denne spesielle prosessen er langsommere enn de andre, men den er også noe mer økonomisk, og mye mer nyttig når intrikate design er nødvendig.

Tegning

Tegning er en prosess for å trekke metall gjennom en konisk form, og den brukes til å strekke materialer til tynnere former. Mens den opprinnelige prosessen kan utføres ved romtemperatur, kan råstoffet også varmes opp for å redusere mengden kraft som trengs for å trekke den gjennom.

En annen type tegning når sluttproduktets dybde er lik eller større enn radius kalles dyptrekking, og den brukes ofte til å gjøre metallbiter om til enten boksformede eller sylindriske kar.

Smiing

Smiing er også en relativt kjent prosess, der råmetallstykket blir slått av enten en dyse eller en hammer for å oppnå den nødvendige formen – slikt arbeid kalles “påføring av trykkkraft”. Som med alle andre prosesser, er det noen variasjoner til smiing.

Den opprinnelige smiingsprosessen utføres ved romtemperatur – dette er kaldsmiing. Å bruke en temperatur mellom “rom” og rett under rekrystalliseringsprosessen kalles varmsmiing, og bruk av rekrystalliseringstemperaturen kalles, som du forventer, varmsmiing.

Maskinering

Maskinering er også en relativt enkel prosess i konseptet, og likevel er det en variasjon som kan finnes i den. I sin natur er det en prosess for å fjerne overflødig materiale fra råmetallbiter på en eller annen måte. Tre av de mer kjente prosesser for maskinering kalles fresing, dreiing og boring.

Fresing er en prosess for gradvis å fjerne overflødig materiale fra det rå metallstykket med spesielle flerpunktsskjæreverktøy. Denne prosessen kan gjøres både ved hjelp av en spesifikk CNC-fresemaskin og manuelt, og fresing er generelt oftere en sekundær prosess enn ikke. Noen varianter av fresing kan være vanlig fresing, klatrefresing, formfresing, vinkelfresing og så videre.

Snuing er en annen variant av maskinering som bruker en spesifikt utformet maskin – dreiebenk – for å lage et sylindrisk formet stykke ved å bruke et skjæreverktøy for å fjerne deler av et råmetallstykke som roterer på ett sted. Hele prosessen kan også utføres enten manuelt eller ved hjelp av CNC-dreiemaskinen, og sistnevnte brukes i tilfeller hvor ekstrem presisjon i prosessen er avgjørende.

Boring er den enkleste av de tre, og det er akkurat som navnet tilsier – det er kombinasjonen av en drill og et roterende skjæreverktøy som brukes til å kutte hull i det rå metallstykket.

Klipping

Klipping er teknisk sett en variant av skjæring, men den er delt inn i en annen kategori på grunn av sin uvanlige tilnærming til prosessen. Resultatet av skjæring er ett langt kutt som kan oppnås ved å kombinere to verktøy – ett under og ett over det rå metallstykket.

Kuttet startes ved å legge press på metallstykket med den øvre delen av en maskin (formet som et blad), som skaper et brudd. Ved å påføre ustanselig trykk på det frakturerte metallet oppnås et kutt, og de klippede kantene kan graves etterpå (grade som om prosessen med å rydde opp kantene på materialstykkene etter skjæringen).

Sveising

Flere metallstykker kan kombineres til ett bare med den rene kombinasjonen av varme og trykk – dette er en prosess som kalles sveising. Det er en ganske kjent metode, mest på grunn av dens allsidighet – den kan kombinere stort sett alle metalldeler. Det er fire typer sveising som er mest populære: FCAW, MIG/GMAW, SMAW og TIG.

FCAW eller Flux Cored Arc Welding bruker en trådelektrode med en kjerne som genererer beskyttelsesgass, noe som fjerner behovet for en sekundær gasskilde. Generelt sett er arten av denne typen lik en annen type sveising kalt MIG – Metal Inert Gas Welding. Den bruker en ekstern gasstilførsel i kombinasjon med en solid trådelektrode for å forhindre at metallstykket samhandler med ulike miljøfaktorer, noe som gjør prosessen raskere og mer konsistent.

SMAW or Shielded Metal Arc Welding er den mest grunnleggende versjonen av et sveiseverktøy, det er en elektrodepinne som danner en elektrisk lysbue når den kommer i kontakt med metall, og den høye temperaturen til lysbuens støt er det som sveiser metalldelene sammen.

Den siste varianten av sveising som er mer spesifikk for tyngre metaller er TIG eller Tungsten Inert Gas Welding. Den bruker en wolframelektrodestang som skaper korte buer, mer egnet for tung fabrikasjon. Det er en av de vanskeligere variantene av sveising og krever en dyktig fagperson for å betjene den riktig, men den fungerer også for de fleste metallbaserte produkter og kommer godt med selv for de mest komplekse prosjektene.

Konklusjon

Metallproduksjon er et relativt spesialisert emne, og det er ikke uvanlig at folk har misoppfatninger om emnet eller en fullstendig mangel på informasjon i utgangspunktet. Denne artikkelen er et forsøk på å kombinere noe av den mer grunnleggende informasjonen om emnet på ett sted, fra definisjonen av metallfremstilling til en myriade av prosesser som den kan ta form av.