Obróbka metali to proces kształtowania elementów wykonanych ze stopów, zmiany ich wymiarów, a niekiedy też właściwości. Celem tego procesu jest uzyskanie obiektu o oczekiwanych rozmiarach i kształcie.
Istnieje wiele metod obróbki, które różnią się zarówno rodzajem materiału obrabianego (np. przy skrawaniu najczęściej jest to blok metalu), jak również możliwościami technologicznymi (np. skrawanie skuteczniej usuwa materiał niż obróbka plastyczna). Jakie są rodzaje obróbki metali i jakie możliwości oferują?
Rodzaje obróbki metali
Istnieje ogólnie przyjęty podział na trzy główne kategorie obróbki metali:
- obróbka skrawaniem (frezowanie, szlifowanie, toczenie, też obróbka metali CNC),
- obróbka plastyczna (gięcie, tłoczenie, ciągnienie, kucie),
- obróbka cieplna (np. wyżarzanie lub nasycanie pierwiastkami).
Każdy z tych procesów umożliwia uzyskanie obiektu metalowego o innych właściwościach czy kształcie:
- Skrawanie to w praktyce obróbka mechaniczna elementów metalowych, która pozwala na kształtowanie obiektu metalowego przez usuwanie nadmiaru materiału. Element wykonany w tym procesie obróbki jest zazwyczaj zauważalnie lżejszy od pierwotnego bloku metalu i ma kształt dostosowany do potrzeb zleceniodawcy.
- Plastyczna obróbka metali pozwala na nadanie mu pożądanego kształtu (np. tłoczenie lub gięcie), jednak bez dużego wpływu na ogólny wolumen obiektu (masa przed i po obróbce plastycznej jest taka sama lub niemal identyczna).
- Obróbka cieplna, chemiczna i cieplno-chemiczna metalu skupia się na nadaniu obiektowi konkretnych właściwości. Może być to hartowanie, które pozwala zwiększyć twardość i wytrzymałość metalu, lub nawęglanie, które zapewnia wyższą twardość powierzchni stali.
Każdy z tych procesów ma inne zastosowanie, a co za tym idzie – mogą być one kolejnymi etapami produkcji obiektu lub spełniać konkretne oczekiwania zleceniodawcy.
Obróbka metali skrawaniem - czym jest i na czym polega?
Skrawanie metalu najlepiej opisuje jego alternatywna nazwa: obróbka ubytkowa. Polega ona na usuwaniu materiału w celu uzyskania pożądanego kształtu obiektu. Dzieli się ją na trzy główne kategorie:
Obróbka części metalowych skrawaniem kształtuje obiekt metalowy przez usunięcie części materiału – na przykład wrzeciono frezarki, wyposażone w odpowiedni frez, może usuwać duże ilości materiału w krótkim czasie.
Frezowanie dzieli się na obwodowe i czołowe (ze względu na położenie ostrza w procesie) oraz przeciwbieżne i współbieżne (ze względu na położenie obrabianego obiektu).
Warto dodać, że frezowanie (zwłaszcza obróbka CNC) umożliwia uzyskanie obiektów o niemal dowolnym kształcie.
W przypadku toczenia ten proces odbywa się w wyniku ruchu obrotowego obiektu obrabianego oraz usuwania materiału przy pomocy noża tokarskiego.
Obróbka metalu na tokarce dzieli się ze względu na położenie noża (czyli na „stronę”, z której obrabiany jest obiekt) – toczenie zewnętrzne (najczęstsze – ostrze porusza się po prowadnicy na zewnątrz obiektu) lub wewnętrzne (wytaczanie – ostrze porusza się po wnętrzu obiektu).
Z kolei szlifowanie jest często traktowane jako ostatni element procesu obróbki skrawaniem – może ono zarówno wygładzać powierzchnię, jak również usuwać mniejsze ilości materiału.
Co ważne – procesy zaliczane do obrabiania skrawaniem metalu mogą być wykonane ręcznie, przy pomocy elektronarzędzi, jak również przy pomocy urządzeń sterowanych numerycznie (np. przy pomocy obrabiarki CNC).
Obróbka skrawaniem jest często wybieraną formą obróbki metali, w dużej mierze dzięki wysokiej precyzji procesu i powtarzalności wymiarów oraz właściwości wykonywanych elementów.
Dodatkowo przyspiesza dalszą obróbkę obiektu w wyniku procesów chemicznych, cieplnych czy cieplno-chemicznych, w celu nadania innych właściwości obiektowi lub jego powierzchni (np. w procesie anodowania aluminium).
Obróbka plastyczna metali - co ją odróżnia od innych technik?
Obróbka plastyczna metali wykorzystuje naturalną rozciągliwość stopów w celu nadania im pożądanego kształtu. Dzieli się ją na:
- gięcie,
- tłoczenie,
- kucie,
- ciągnienie.
Gięcie metalu (np. rury lub profilu) jest często wykorzystywane przy wytwarzaniu elementów konstrukcji rurowych (np. rusztowań). Dużą zaletą tego procesu, zwłaszcza wykonywanego na zimno, jest prostota i brak konieczności używania wyspecjalizowanych narzędzi (niezbędna jest odpowiednia siła oddziałująca na gięty obiekt metalowy).
Z kolei kucie metalu, poza kształtowaniem, daje obiektowi bardzo pożądane właściwości fizyczne, takie jak wysoka odporność mechaniczna (np. kute elementy są często spotykane w silnikach profesjonalnych samochodów sportowych lub wysokiej jakości ostrzach), przy zachowaniu relatywnie niskiej masy.
Tłoczenie metalu jest powszechnie wykorzystywane do uzyskiwania obiektów o niewielkiej grubości, takich jak blachy czy płyty metalowe. Wykonuje się je za pomocą pras hydraulicznych lub mechanicznych, zapewniających wysoki nacisk na centymetr kwadratowy powierzchni.
Sam proces obróbki plastycznej metali może być wykonywany:
- na zimno (czyli poniżej rekrystalizacji metali, w temperaturze pokojowej),
- na ciepło (powyżej warunków rekrystalizacji – ciepło pozwala uzyskać wyższą plastyczność metalu).
Nacisk wywierany na obiekt pozwala nadać mu pożądany kształt, a temperatura procesu przekłada się na właściwości wykonanego elementu.
Przyjmuje się, że metal obrabiany plastycznie na ciepło jest mniej kruchy od tego obrabianego na zimno. Z kolei obróbka na zimno zapewnia wyższą twardość i wytrzymałość obiektu.
Obróbka cieplna metali
Obróbka cieplna metali skupia się głównie na nadaniu w procesie obróbki cech i właściwości – głównie w wyniku zmiany struktury stopu. Wśród metod cieplnej obróbki metali warto wymienić:
- hartowanie,
- wyżarzanie,
- przesycanie,
- stabilizowanie.
Hartowanie jest powszechnie rozpoznawalną formą obróbki cieplnej – poprawia ono właściwości fizyczne materiału w wyniku szybkiego schładzania długo rozgrzanego metalu, np. przez włożenie do chłodnej wody lub oleju.
Wyżarzanie przypomina hartowanie, czyli metal jest rozgrzewany do wysokiej temperatury, a potem pozostawiony do powolnego ostudzenia.
Stabilizowanie jest formą wyżarzania, jednak w ramach tej formy obróbki cieplnej metalu obiekt jest rozgrzewany do niższej temperatury (ok. 100-150 °C).
Obróbka chemiczna i cieplno-chemiczna metali
Obróbka cieplno-chemiczna i chemiczna metali to zbiór procesów, w ramach których do nadania właściwości obiektowi wykorzystywane są substancje chemiczne i/lub wysoka temperatura.
Obróbka chemiczna metalu jest wykorzystywana najczęściej do oddziaływania fizykochemicznego na powierzchnię stali – może być to np. niklowanie, czyli wytwarzanie w wyniku oddziaływania chemicznego powłoki niklowej na powierzchni obiektu.
Z kolei obróbka cieplno-chemiczna metalu jest bardziej skomplikowanym procesem, który umożliwia uzyskanie powierzchni o wyższej odporności i wytrzymałości oraz innych właściwościach. Zachodzi ona w wyniku połączenia oddziaływania termicznego i wykorzystania go jako akceleratora procesów chemicznych.
Do obróbki cieplno-chemicznej zalicza się:
- chromowanie, nadające powierzchni walory estetyczne, jak i wyższą wytrzymałość mechaniczną (nasycenie chromem w temperaturze do 1050 °C),
- azotowanie, które poprawia odporność powierzchni na korozję i ścieranie,
- nakrzemowanie, czyli nasycenie powierzchni krzemem w wyniku podgrzewania w temperaturze do 1250 °C. Zwiększa ono odporność na temperaturę i kwasy,
- nasiarczanie, czyli nasycenie powierzchni związkami siarki, które poprawia właściwości ślizgowe i zmniejsza tarcie.
Kilka słów o nas
W RADMOT wykonujemy szeroką gamę usług związanych z obróbką metali. Nasz park maszynowy pozwala na realizację usług związanych z obróbką numeryczną: frezowanie CNC, toczenie CNC jak i wiele usług dodatkowych w tym mycie, anodowanie aluminium, znakowanie laserowe oraz montaż.
Skontaktuj się z nami i powiedz, czego potrzebujesz. Usługi CNC świadczymy od niemal 40 lat. Nasza wycena jest zupełnie darmowa. A jeśli będziesz mieć wątpliwości, jaka technologia sprawdzi się najlepiej u Ciebie, jesteśmy w stanie doradzić klientom z wielu branż w zakresie skrawania i szybko określić cenę obróbki zamawianych elementów – nasza fachowa wiedza jest do Twojej dyspozycji.
