Obróbka metalu przekształca surowe materiały w gotowe do użytku komponenty. Działanie to obejmuje szereg procesów, które modyfikują metal w taki sposób, by dostosować jego kształt, właściwości czy wymiary do konkretnych zastosowań. Jakie są rodzaje obróbki metalu? Do najważniejszych metod zalicza się obróbkę mechaniczną, skrawaniem, plastyczną, chemiczną, termiczną oraz cieplno-chemiczną. W artykule skupimy się na przedstawieniu i omówieniu tych kluczowych typów obróbki metali
Obróbka mechaniczna metalu
Obróbka mechaniczna metali zmienia parametry materiału, takie jak wymiary, kształt czy chropowatość, poprzez zastosowanie sił fizycznych, które albo odcinają fragmenty metalu, albo wywierają nacisk prowadzący do odkształceń. Metoda ta jest często łączona z innymi technikami obróbki, takimi jak obróbka termiczna czy chemiczna, aby osiągnąć oczekiwane efekty.
Dwa główne rodzaje obróbki mechanicznej metali to obróbka skrawaniem (obejmująca techniki takie jak frezowanie, toczenie, szlifowanie itp.) oraz obróbka plastyczna (takie jak kucie, tłoczenie, walcowanie, gięcie itp.). Aby uzyskać zamierzoną strukturę i kształty, niezbędne jest użycie specjalistycznych maszyn i narzędzi, które generują odpowiedni nacisk i indukują nieodwracalne naprężenia, prowadzące do trwałych zmian w strukturze metalu. Przykładem takiego urządzenia może być wycinarka plazmowo-tlenowa z głowicą wiertarsko-frezarską APLG, która wykonuje operacje wycinania, frezowania, gwintowania oraz wiercenia poprzez ruchy palników/głowicy nad zamocowanym na stole materiałem. Wszystko to sprawia, że obróbka mechaniczna jest niezwykle ważnym elementem procesu produkcji w przemyśle metalurgicznym.
Obróbka skrawaniem metalu
Skrawanie metalu polega na usunięciu nadmiaru materiału, by nadać mu konkretne kształty, wymiary i chropowatość. Obróbka skrawaniem jest procesem wieloetapowym, który ma na celu poprawę jakości produktu. Pierwszy etap, czyli obróbka zgrubna, polega na nadaniu przedmiotowi wstępny kształt i wymiar. Następnie w obróbce wykańczającej uzyskuje się dokładne parametry zgodne z wymaganiami technicznymi. W skrawaniu metali kluczowe jest stosowanie odpowiednich narzędzi i precyzyjne regulowanie parametrów obrabiarki. Przeważnie obróbka ta realizowana jest na obrabiarkach sterowanych numerycznie (CNC).
Ze względu na rodzaj odpadów powstających podczas obróbki skrawaniem wyróżnia się obróbkę wiórową i ścierną. W obróbce wiórowej, która pozwala na kształtowanie metalu, odpady są w formie wiórów. Podczas tego procesu stosowane są różne metody, takie jak frezowanie, toczenie, wytaczanie, wiercenie, rozwiercanie i dłutowanie. Z kolei obróbka ścierna polega na nadawaniu elementowi pożądanej jakości powierzchni, a odpady są w formie drobnych wiórów i cząstek metalu. Tutaj wykorzystuje się techniki szlifowania, gładzenia i polerowania. Skrawanie wiórowe i ścierne odbywa się z dużą precyzją, dlatego nie wymagają dodatkowych procesów polepszających jakość krawędzi i powierzchni.
Obróbka plastyczna metalu
Obróbka plastyczna metali umożliwia kształtowanie metali poprzez odkształcenia plastyczne, co wpływa na ich strukturę, właściwości i gładkość powierzchni. Proces ten realizowany może być na zimno lub na gorąco. Wyróżniamy takie typy obróbki jak kucie, walcowanie, tłoczenie oraz ciągnienie.
Podczas walcowania materiał jest przekształcany bez zmiany jego właściwości, z wyjątkiem kształtu. Walcowanie stożków jest szczególnym typem obróbki, który wymaga dużego doświadczenia operatorów i specjalistycznych maszyn.
Gięcie blachy to kolejna popularna technika obróbki plastycznej, umożliwiająca zmianę kształtu metalu bez zmiany jego wymiarów poprzecznych. Gięcie realizowane jest za pomocą zaawansowanych urządzeń CNC, w tym giętarek do drutu.
Tłoczenie polega na wywieraniu nacisku na metal, umożliwiając rozdzielenie, połączenie lub uzyskanie określonego kształtu przy zachowaniu pierwotnej grubości. Ta technika obróbki stosowana jest przede wszystkim w przypadku elementów o niewielkiej grubości, takich jak blachy czy folie, i wykorzystuje specjalistyczne prasy.
Kucie polega z kolei na deformowaniu metalu poprzez uderzanie narzędziem, co umożliwia uzyskanie złożonych kształtów. Proces ten może być wykonywany na zimno lub na gorąco.
Natomiast ciągnienie polega na przeciągnięciu metalu przez narzędzie o mniejszym przekroju. Technika ta pozwala na zmianę kształtu lub pola przekroju poprzecznego materiału. W efekcie zmniejsza się średnica, a zwiększa długość przedmiotu.
Obróbka termiczna metalu
Obróbka termiczna metali wykorzystuje wysoką temperaturę do zmiany właściwości chemicznych i fizycznych metali, dzięki czemu możliwe jest ich efektywne kształtowanie. Metoda ta obejmuje nagrzewanie elementu – półproduktu lub gotowego produktu, nadanie mu pożądanej formy, a następnie kontrolowane chłodzenie, aby utrwalić nowe cechy. Różne techniki obróbki termicznej, takie jak wyżarzanie, hartowanie, odpuszczanie, ulepszanie cieplne, przesycanie czy stabilizowanie, są często stosowane w wielu sektorach przemysłu. Wykorzystywane są specjalistyczne piece przemysłowe, które zapewniają precyzyjną kontrolę temperatury, czasu i atmosfery, a także różne metody chłodzenia.
Obróbka chemiczna metalu
Obróbka chemiczna metali za pomocą reakcji chemicznych lub fizykochemicznych modyfikuje powierzchnię elementów stalowych. Podczas tej obróbki tworzona jest specyficzna powłoka ochronna, która nie tylko zabezpiecza metal przed korozją, lecz także wzmacnia jego odporność na uszkodzenia mechaniczne. Przykładami powłok, które mogą powstać podczas tego procesu, są powłoki niklowe, niklowo-chromowe oraz miedziowo-niklowo-chromowe. Każda z nich ma swoje unikalne cechy i zastosowania. Obróbka chemiczna jest kluczową częścią wielu procesów przemysłowych, a jej prawidłowe wykonanie może znacznie wydłużyć żywotność i efektywność obrabianych elementów.
Obróbka cieplno-chemiczna metalu
Obróbka cieplno-chemiczna łączy efekty termiczne i chemiczne. Służy do modyfikacji właściwości półproduktów lub gotowych wyrobów. Wysoka temperatura współdziała z wyselekcjonowanymi czynnikami chemicznymi, umożliwiając zmiany cech fizycznych i chemicznych obrabianego materiału. Do metod obróbki cieplno-chemicznej zaliczamy między innymi nakrzemowanie, nasiarczanie, kaloryzowanie, naborowywanie, azotowanie, chromowanie czy cyjanowanie.
Rodzaje obróbki metalu – jak wybrać odpowiednią technikę?
Wybór odpowiedniego rodzaju obróbki metalu zależy od wielu czynników. Przede wszystkim od rodzaju metalu i jego właściwości fizykochemicznych – niektóre metale są bardziej podatne na obróbkę cieplną, inne na chemiczną, a jeszcze inne najlepiej poddają się obróbce plastycznej. Ważne jest także określenie, jakie właściwości powinien mieć obrabiany element – czy chodzi o zwiększenie twardości, odporności na korozję, czy poprawę wyglądu. Znaczenie ma również koszt oraz czas wykonania danej obróbki. Dobrym punktem wyjścia jest skonsultowanie planów z inżynierem materiałowym lub specjalistą w dziedzinie obróbki metali. Te osoby mają doświadczenie i wiedzę, które pomogą dokonać właściwego wyboru. Pamiętaj jednak, że ostateczna decyzja zależy od konkretnej sytuacji i specyfiki projektu.
