Obróbka plastyczna metali – na czym polega?
Obróbka plastyczna metali polega na wykorzystaniu jednej z ważniejszych właściwości metali oraz ich stopów, a mianowicie na ich zdolności do trwałej zmiany kształtu. Podczas procesu obróbki metali można nadać im zupełnie inny kształt, zmienić ich wymiar oraz strukturę. Dzieje się to dzięki działaniu na konkretne metale sił zewnętrznych, czyli przy użyciu odpowiednich narzędzi. Proces nadawania nowego bądź innego kształtu metalowi może przebiegać: na gorąco, na zimno oraz na półgorąco. Jakość oraz precyzyjność obróbki jest zależna od prędkości z jaką dochodzi do odkształcania, temperatury w jakiej metal jest obrabiany oraz dopasowaniu tych dwóch zależności do rodzaju metalu.
Jakie znaczenie ma obróbka plastyczna?
Technologia obróbki plastycznej była już używana 3000 roku p. n. e. Cały proces odkształcania metalu odbywał się wówczas w głównej mierze poprzez kucie. Tak wykonane wyroby są cenione do dnia dzisiejszego. Na przełomie wieków technologia obróbki metali znacznie się rozwinęła. Pojawiły się nowoczesne maszyny pozwalające na łatwiejszą oraz szybszą pracę z tym materiałem. W dzisiejszych czasach obróbka metali ma ogromne znaczenie. Plastyczności metali przy użyciu temperatury wykorzystywana jest w produkcji masowej oraz wielkoseryjnej. Pozwala to na oszczędność materiału oraz mniejsze zużycie narzędzi. Odpowiednio obrobiony metal cechuje się długą żywotnością oraz wytrzymałością, a wykonywana na nim modyfikacja często jest całkowicie niemożliwa do wykonania na innych materiałach niż metal.
Technologię obróbki metali można podzielić na kilka kategorii w zależności od metody ich odkształcania:
- walcowanie: czyli proces podczas, którego dany metal zostaje zgnieciony poprzez siłę napędzonych wcześniej walców. Jest kilka metod walcowania ściśle uzależnionych od kierunku ich działania. Zatem można wyróżnić walcowanie wzdłużne, ukośne, poprzeczne oraz poprzeczno-klinowe. Do tego procesu często stosowane są różnego rodzaju prasy.
- kucie: proces w trakcie, którego materiał jest stopniowo kształtowany poprzez uderzenia o dużej sile bądź przez inne formy nacisku.
- ciągnienie: polega na kształtowaniu struktury materiału. Efekt ten zostaje uzyskany na skutek przeciągania danego materiału przez określony otwór.
- wyciskanie: proces polegający na tym, że dany materiał zostaje umieszczony w specjalnym pojemniku zwanym recypientem, a następnie kształtowany jest w skutek wyciskania z wcześniej przygotowanej matrycy.
- tłoczenie: metoda obróbki w czasie, której dochodzi do tłoczenia. Dotyczy blach, płyt oraz taśm. Proces ten umożliwia zmianę ich kształtu przy jednoczesnym zachowaniu ich grubości oraz wytrzymałości mechanicznej.
- obróbka skrawaniem: polega na nadawaniu danemu elementowi oczekiwanych kształtów oraz wymiarów poprzez stopniowe usuwanie poszczególnych części danego materiału. Do tego procesu wykorzystywane są narzędzia służące do gięcia oraz cięcia blachy, takie jak: wycinarki, gilotyny, giętarki, żłobiarki. Obróbkę skrawaniem można podzielić na trzy sektory:toczenie: czyli bardzo precyzyjną obróbkę metali, w czasie której dochodzi do połączenia działania ruchu obrotowego z ruchem liniowym. Dany metal jest poddany ruchowi obrotowemu, natomiast ruch liniowy odnosi się do narzędzia obrabiającego się np. noża tokarskiego. Dzięki temu możliwe jest toczenie : wzdłużne, równolegle do osi danego przedmiotu, poprzeczne, zewnętrzne czyli obtaczanie, wewnętrzne czyli wytaczanie, kopiowe oraz obwiedniowe.frezowanie: jest to metoda polegająca na użyciu wieloostrzowego narzędzia zamocowanego na frezarce. Obrabiarka zapewnia wieloostrzowemu narzędziu ruch obrotowy, natomiast materiał poddawany modyfikacji porusza się ruchem posuwowym. Frezowanie może być wykonane w sposób obwodowy, czołowy, a także współbieżny oraz przeciwbieżny.
szlifowanie: proces podczas, którego dochodzi do obróbki poprzez ścieranie. Do tego procesu są wykorzystywane specjalistyczne narzędzia takie jak: taśma ścierna, osełka oraz ściernica. Proces szlifowania jest bardzo precyzyjną metodą obróbki materiałów metalowych. Polega na nieinwazyjnym dla konstrukcji zdzieraniu warstwy wierzchniej z materiałów poddanych tej obróbce.
wycinanie laserowe: jest to innowacyjna metoda umożliwiająca bardzo precyzyjne i szybkie wycinanie różnych elementów oraz obróbkę metali. Metoda pozwala na wycinanie nawet bardzo małych elementów o dowolnym kształcie. Technologia ta umożliwia obróbkę blach, które zostały już poddane szlifowaniu oraz polerowaniu, nie naruszając przy tym ich powierzchni. Laserowe cięcie metalu powoduje, że obrabiane elementy mają starannie wykończone wszystkie krawędzie, a szczegóły wycinanego projektu są bardzo dokładnie odwzorowane.
Jak przebiega proces obróbki plastycznej metali?
Przede wszystkim jest to wieloetapowy proces, podczas którego dobiega do stopniowej oraz w wysokim stopniu kontrolowanej zmiany kształtu danego materiału. Dzięki temu metal otrzymuje określony i zamierzony kształt. Dodatkowo metal nie traci swoich parametrów technicznych oraz właściwości funkcjonalnych.
Istnieją trzy rodzaje obróbki plastycznej. Procesy te są uzależnione od temperatury ich przeprowadzania. Tak naprawdę wszystko jest należne od materiału, który poddawany jest obróbce oraz od tego jakie są jego właściwości.
Obróbka plastyczna metalu na zimno:
Jest to technologia, podczas której w trakcie odpowiedniego nacisku materiały poddawane obróbce nie są podgrzewane. Tłoczenie oraz cała obróbka plastyczna jest efektem wysokich ciśnień. Metal na skutek działania ciśnienia jest kształtowany w kierunku wolnej przestrzeni. Obróbka plastyczna metalu na zimno wiąże się z dużymi siłami nacisku na metal.
Obróbka plastyczna metalu na gorąco oraz półgorąco:
Metoda polegająca na formowaniu i nadawaniu metalowi określonego kształtu w skutek działania na niego wysokiej temperatury. Proces ten zależny jest od temperatury rekrystalizacji czyli odkuwki metalu poddanego obróbce odkształcenia. Rekrystalizacja metali polega na przywróceniu odkształconemu danemu metalowi jego wszelkich właściwości fizycznych, mechanicznych, a także strukturalnych, jakie posiadał przed procesem obróbki plastycznej. Rekrystalizacja powstaje poprzez silne rozgrzanie oraz powolne studzenie obrabianego metalu.