Technologie zpracování kovů: základní metody

Zpracování kovů je proces přeměny kovového obrobku působením vnějších sil nebo faktorů, při kterém výrobek získává stanovené rozměrové, pevnostní a další fyzikální a mechanické vlastnosti. V moderním průmyslu se používá šest hlavních metod zpracování kovů.

Druhy a technologie zpracování kovů

V závislosti na způsobu dopadu na kov jsou všechny technologie zpracování kovů rozděleny do šesti hlavních kategorií.

• Mechanické – nejširší skupina zahrnující všechny druhy obrábění kovů. Patří sem soustružení a ruční obrábění kovů, frézování, vrtání a řezání, broušení, leštění atd.
• Tepelné – další velká skupina zahrnující kalení, žíhání, popouštění, normalizaci a další druhy tepelného zpracování zaměřené na změnu struktury krystalové mřížky kovu jak v celém jejím objemu, tak v jejích povrchových vrstvách za účelem zpevnění a zhutnění, zvýšení viskozity nebo elasticity, tekutosti a odolnosti proti rázovému zatížení atd.
• Chemické zpracování kovů zahrnuje vystavení kovového produktu určitým chemikáliím za účelem nasycení povrchu součásti uhlíkem, borem, chromem, dusíkem a dalšími prvky. Chemické zpracování kovů umožňuje měnit strukturu a fyzikální a mechanické vlastnosti povrchových vrstev kovu tak, aby získaly potřebné vlastnosti, včetně: a odolnost proti korozi.
• Lisování – tato kategorie zahrnuje všechny technologie tváření kovů včetně ražení a lisování, válcování, tažení, ohýbání a kování. Použití výkonných průmyslových lisů a speciálních zápustek umožňuje vysoce produktivní výrobu kovových výrobků různých tvarů v sériové výrobě.
• Lití je jednou z nejstarších metod zpracování kovů. Výrobky z litiny se vyrábějí již od doby železné, technologie lití kovů se neustále zdokonaluje a její možnosti se rozšiřují.
• Svařování je vytváření trvalých kovových spojů.

Kromě šesti uvedených metod klasického zpracování kovů existují i ​​inovativní, jako je řezání plazmou a laserem na počítačových CNC strojích. Takové high-tech metody umožňují vysoce přesné řezání plechu pomocí proudu plazmy nebo laserového paprsku bez nutnosti následného opracování hran hotového kovového dílu složitého tvaru a konfigurace vnitřních otvorů.

Podstata metod zpracování kovů

Volba technologie zpracování kovů závisí výhradně na technických specifikacích pro výrobu konkrétního dílu nebo jiného kovového výrobku, požadovaných rozměrových tolerancích, pevnostních charakteristikách atd.

Obrábění

Řezání je jedním z nejrozšířenějších druhů obrábění kovů, který zahrnuje jak ruční pilování, tak vysoce přesné práce na složitých soustruzích nebo 3D CNC frézkách. Podstatou procesu je sekvenční řezání materiálu obrobku vhodným řezným nástrojem:

• fréza pro vnější, vnitřní a koncové soustružení nebo odřezávání válcových a kulových kovových výrobků;
• fréza pro opracování rovných a zakřivených povrchů obrobku,
• vrták pro vrtání otvorů;
• závitník a matrice pro řezání závitů;
• ostřicí a brusné kotouče pro konečnou úpravu kovů.

Každý nástroj a odpovídající stroj je určen pro konkrétní technologický proces. Některé moderní univerzální počítačově řízené stroje jsou vybaveny několika pracovními nástroji, což umožňuje provádět na jednom zařízení několik druhů zpracování kovů najednou, včetně soustružení, frézování, vrtání, broušení, řezání laserem, ohýbání a elektrické svařování.

Tepelné zpracování

Tepelné zpracování umožňuje dosáhnout požadovaných fyzikálních a mechanických vlastností ohřevem kovu za určitých podmínek a ochlazením obrobku podle technologického postupu. Podstatou tepelného zpracování je změna struktury krystalové mřížky slitiny a jejího chemického složení. Charakteristiky jako pevnost, viskozita, odolnost proti zvýšenému střídavému, dynamickému, statickému, rázovému a dalšímu zatížení do značné míry závisí na strukturálních vlastnostech krystalové mřížky.

Existuje několik hlavních typů tepelného zpracování.

• Kalení je působení kritických teplotních změn na kov při ohřevu a rychlém ochlazení, jejichž hodnota se volí v závislosti na chemickém složení slitiny (rychlé nebo postupné ochlazování ve vodě, v oleji, na vzduchu atd.).
• Žíhání nebo homogenizace – získání jednotné struktury krystalové mřížky a uvolnění napětí. K žíhání patří také technologie tepelného zpracování kovů jako je normalizace a patentování (zlepšení plasticity).
• Kalení je odstranění vnitřního pnutí a zplastizování materiálu díky jeho pevnosti.

Existují i ​​méně běžné typy tepelného zpracování, jako je kryogenní úprava kovů, jejímž účelem je zpevnit kovový produkt jeho ochlazením na kriticky nízké teploty – až -153 °C.

Chemické ošetření

Chemické ošetření zahrnuje čtyři hlavní metody:

• cementace – nasycení kovu atomy uhlíku vlivem vysoké teploty v plynném prostředí;
• nitridace – nasycení povrchu obrobku atomy dusíku za vysokých teplot v prostředí amoniaku pro zlepšení vlastností zpracovávaného produktu.
• nitrokarburizace – sycení atomy uhlíku a dusíku.
• chromování – nasycení horních vrstev slitiny chromem pro ochranu proti korozi;
• boridování – sycení borem pro zvýšení odolnosti proti opotřebení.

Léčba tlakem

• Lisování je proces změny tvaru plechového přířezu pomocí matrice a razníku na výkonném průmyslovém lisu.
• Ohýbání je dalším typem kompresního zpracování, které zahrnuje změnu orientace plechového polotovaru pod daným úhlem na ohýbacích strojích.
• Kování je výroba kovaných kovových výrobků rázovým působením po zvýšení plasticity kovu při ohřevu.

Závěr

Moderní technologie umožňují vyrábět kovové výrobky a strojní součásti prakticky z jakéhokoli konstrukčního materiálu, jehož způsob zpracování závisí na konstrukčním řešení a výrobních možnostech. Použití CNC strojů a dalších high-tech kovoobráběcích zařízení zvýšilo produktivitu a výrazně snížilo náklady na práci.