A fémmegmunkálás olyan technikák összessége, amelyek célja a fém alakjának, valamint kémiai vagy fizikai tulajdonságainak megváltoztatása a gyakorlati felhasználás érdekében. Cikkünkben áttekintést adunk a legnépszerűbb módszerről, valamint az ajánlott eszközökről.
A fémmegmunkálás olyan technikák összessége, amelyek célja a fém alakjának, valamint kémiai vagy fizikai tulajdonságainak megváltoztatása a gyakorlati felhasználás érdekében. Cikkünkben áttekintést adunk a legnépszerűbb módszerről, valamint az ajánlott eszközökről.
Mi a fémmegmunkálás?
A fémmegmunkálás történelmi gyökerei megelőzik a feljegyzett történelmet; Használata kultúrákon, civilizációkon és évezredeken átível, és kezdetben puha, őshonos fémek, például arany formázásáról szólt egyszerű kéziszerszámokkal, főleg dekorációs céllal. Az ércek olvasztásának és keményebb fémek, például vas melegkovácsolásának módszereivé fejlődött, egészen a rendkívül technikailag modern eljárásokig, mint például a megmunkálás és a hegesztés. Ekkor kezdték el az emberek különféle fémeket használni fegyverek és mindennapi termékek gyártásához.
Az évezredek során a technológia sokat fejlődött. Manapság számos módszer létezik a fémek precíz feldolgozására a kívánt hatás elérése érdekében.
Fémmegmunkálási folyamatok
A fő fémmegmunkálási folyamatok a következők: vágás, alakítás és illesztés. Mélyebbre ásva sokféleképpen lehet fémelemeket összekapcsolni egymással, és különféle eljárásokat alkalmaznak a fémfelületekhez, amelyek célja a tartósság növelése: védik őket a korróziótól vagy a különféle savaktól, magas hőmérséklettől stb.
Az alábbiakban bemutatjuk a legnépszerűbb fémmegmunkálási módszereket és technikákat, amelyeket jelenleg széles körben alkalmaznak mind az iparban, mind a kézművességben. A megfelelő választás a kívánt hatástól függ.
Marás
A marás egyike a sokféle fémvágási módszernek. Általában egy marógépen végzik, amely egy gépi meghajtású gép, amelynek marója az orsó tengelye körül forog, és egy munkaasztal, amely több irányba tud mozogni. Ez a technika a penge helyzetétől függően frontális és kerületi, valamint a tárgy elhelyezkedésétől függően ellentétes és együtt forgó technikára oszlik.
Különféle marókat használnak szerszámok és mechanikai alkatrészek (fogaskerekek, csavarok) gyártásához, valamint dekoratív formák, hornyok stb.
Esztergálás
A lécezés egy másik megmunkálási módszer. Ez abból áll, hogy a leggyakrabban forgatásba helyezett anyag egymás utáni rétegeit penge segítségével szétválasztják. Az esztergalapának a munkadarabhoz viszonyított helyzete alapján külsõ és belsõ esztergálás különböztethetõ meg.
Az esztergagépeket sokféleképpen használják, pl.: mechanikus alkatrészek (autókhoz és különféle gépekhez), háztartási cikkek, sportkiegészítők, stb. Ezek a gépek sebesség-, motor-, revolver-, szerszám- és CNC-esztergagépekre oszthatók.
Őrlés
Ez a fémfeldolgozás másik gyakori módja. A fémelemek felületének csiszolószerszámokkal történő kidolgozásából áll, hogy sima formát kapjanak. Erre a célra tárcsás csiszoló, fenőkő vagy csiszolószalag használható. Fémlyukak, tengelyek és síkok csiszolására szolgál.
Alakítás
Az alakítás a fémek feldolgozásának olyan eljárásait jelenti, amelyek során nyomást gyakorolnak egy adott anyagra az alak, a méretek stb. megváltoztatása érdekében, és ezzel egyidejűleg a szerkezet, így a mechanikai tulajdonságok megváltoztatása. A fémalakítás típusai többek között a következők: hengerlés, kovácsolás, extrudálás, húzás és sajtolás. A munkahőmérséklet alapján megkülönböztethetjük:
- meleg megmunkálás: a fém átkristályosodási hőmérséklete felett végezzük,
- hidegalakítás: a fém átkristályosodási hőmérséklete alatti fémmegmunkálási folyamatok.
A hidegalakítás javítja a fémelemek keménységét és szívósságát. Ezek törékenyebbek is, mint a magas hőmérsékleten feldolgozottak.
Hőkezelés
A hőkezelés ipari, hőkezelési és fémmegmunkálási folyamatok csoportja, amelyek az anyagok fizikai, néha kémiai tulajdonságainak megváltoztatására szolgálnak. A hőkezelést általában acéltárgyaknál alkalmazzák. A hőkezelésnek a következő típusait különböztethetjük meg:
- Kioltás: ez a folyamat abból áll, hogy az anyagot meghatározott hőmérsékletre melegítik, meghatározott ideig ezen a hőmérsékleten tartják, majd gyorsan lehűtik.
- Lágyítás: ez hasonló a kioltáshoz, azzal a különbséggel, hogy a fém lassan lehűl.
- Temperálás: az előzőleg kioltott anyagot felmelegítjük (gyakran kb. 150-650 °C-ra), egy ideig tartjuk, majd lehűtjük.
- Megoldás: rozsdamentes és saválló acéloknál alkalmazott edzéshez hasonló eljárás.
- Hőedzés: egy meglehetősen bonyolult technológiai eljárás, amely az edzést temperálással kombinálja, általában kb. 500 °C.
- Feszültségmentesítés: az alacsony hőmérsékletű izzítás (100-150 °C) egyik fajtája, amely öntödei feszültségek enyhítésére alkalmazható.
Szulfálás
A kénezés egy kémiai hőkezelési módszer a fémek csúszási tulajdonságainak javítására. Általában csapágyakhoz, hengerbetétekhez, különféle típusú tengelyekhez (beleértve a vezérműtengelyeket is) és fogaskerekekhez használják. Segít a korrózióállóság növelésében is, jelentősen meghosszabbítva az ilyen típusú kezelésnek alávetett szerszámok élettartamát – akár 300-400%-kal is.
A fémfelületek kénnel való dúsítására folyékony vagy gáz halmazállapotú hidrogén-szulfidot, esetenként nátrium-tioszulfátot is használnak kálium és nátrium-tiocianát hozzáadásával. Az alkalmazott technológiától függően a folyamat 200 és max. 900 °C.
Szilikonozás
Ez egy módszer a magas hőmérséklettel szembeni ellenállás és a savállóság növelésére. Fémelemek hevítésével történik por alakú ferroszilíciumban vagy szilícium- és klórvegyületekkel telített gáznemű környezetben. A reakció eléréséhez szükséges hőmérséklet kb. 1000 °C. A szilikonozás a fémek kémiai hőkezelésének módszere.
Hegesztés
A hegesztés a fémek olvasztással és megszilárdítással történő összekapcsolásából áll. Manapság számos különféle hegesztési módszer létezik, amelyek különféle kémiai és fizikai folyamatokon alapulnak. Az elektromos hegesztés legnépszerűbb módszerei a következők:
- kézi fémívhegesztés (MMA);
- wolfram inert gázos hegesztés (TIG);
- hegesztés fogyóelektródával (MIG/MAG és FCAW);
- merülőíves hegesztés;
- plazma ívhegesztés.
A fenti módszerek mellett korszerűbb technikákat is alkalmaznak, amelyek lézeres, elektronsugaras vagy elektrogázos hegesztésből állnak. Vannak olyan hegesztési eljárások is, amelyekben a hőforrás egy helyi kémiai reakció előfordulása. Ez magában foglalja a sínek összekapcsolására használt módszert, az úgynevezett termithegesztést, ahol vas-oxid és alumínium keverékét égetik el.
A hegesztés során hasznos kiegészítők közé tartozik mindenféle jelölőeszköz, gázpalack (TIG, MIG/MAG hegesztés), védősisakok és védőruhák (szikra és a rendkívül magas hőmérséklet ellen védenek).
Porbevonat
A porfestés nagyon hatékony módja a fémfelületek festésének. Az eljárás során 20-100 mikrométer méretű, villamosított porfesték-szemcséket használnak. A kötés elektrosztatikus erőkön alapul. A technikának számos előnye van, beleértve a festett anyag tökéletes védelmét a korrózió ellen, a káros oldószerek hiányát és az alacsony árat.
A porfestéket gyakorlatilag minden iparágban széles körben alkalmazzák, különösen az autóiparban, de bútorok, különféle gépek (mezőgazdasági, ipari) és háztartási gépek gyártásában is.
Nedves bevonat
Egy másik széles körben használt technika a fémek festékkel való bevonására a nedves bevonat. Elektrosztatikusan feltöltött festék felviteléből áll, oldószer, víz vagy kémiai keményítő segítségével. Különféle festékeket használnak, pl. olaj-, vinil-, epoxi- és ftálfestékeket.
Ennek a technikának az előnye mindenekelőtt a bevonat vonzó felülete és a rendelkezésre álló színek széles választéka. Ez is egy tartós módszer, és védi a fémfelületeket a rozsdától.
Tűzihorganyzás
Az acéltárgyak korrózió elleni védelmének kiváló módja a tűzihorganyzás. Ez a módszer abból áll, hogy az előtisztított elemeket cinkfürdőbe merítjük, azaz olvasztott cinket kb. 450 °C. Maga a folyamat általában nagyon rövid ideig tart – akár több percig is.
A galvanizálás növeli az elemek mechanikai sérülésekkel szembeni ellenálló képességét is. A technika viszonylag olcsó és környezetbarát. Elterjedt az építőiparban használt fémlemezek és -profilok, autókarosszériaelemek, tartályok, silók stb. gyártásánál, amelyek a használat során kedvezőtlen környezeti feltételeknek vannak kitéve.
Fémmegmunkáláshoz ajánlott szerszámok
A fémmegmunkáláshoz megfelelő szerszámok kiválasztása számos tényezőtől függ. Az acélgyárakban más szerszámokra lesz szükség, mint a horganyzóüzemekben vagy az autóalkatrészeket gyártó gyárakban. Általában kifinomult eszközökről van szó, amelyek nagyon hatékony hő- és kémiai hőkezelést, valamint fémek mechanikai kezelését teszik lehetővé. Az ipari berendezések közé tartozik többek között:
- kohászati kemencék,
- olvasztótégelyek,
- galvanikus fürdők,
- CNC gépek (esztergák, marógépek, lyukasztógépek, hegesztőgépek),
- lézerek,
- kalapácsok és hengerművek.
A műhelyekben és magáncélra a fémek kézi hidegmegmunkálásához elektromos szerszámokat használnak, mint például:
- hajlítógépek,
- zsugorodó/nyúló állkapocs,
- hornyoló gépek,
- vágók,
- kerekes gépek,
- lyukfűrészek.
A fémek összekapcsolására kézi hegesztőgépeket (MIG/MAG, MMA, TIG) és szegecselő gépeket használnak. Vágáshoz plazmavágót, sarokcsiszolót, körfűrészt és gérvágót használnak. Gyakorlatilag minden típusú fémlemezhez használhatók.
A legjobb eszköz az alumínium vágásához, amely otthon is trükkös munka lehet, a szúrófűrész. Az iparban erre a célra koncentrált vízáramot használnak.
Fémmegmunkálás – eszközök és módszerek – összefoglaló
Fémmegmunkálás nélkül nem létezne a ma ismert civilizáció. A fémelemeket képlékeny tulajdonságaik, végtelen alakítási lehetőségeik, valamint tartósságuk és külső tényezőkkel szembeni ellenállásuk miatt gyakran használják. Az egyik legfontosabb előny az elektromosság vezethetősége is, amely fontos volt az elektronika létrehozásában és fejlesztésében.
A fenti okok miatt számos fémfeldolgozási módszert fejlesztettek ki. Néhányukkal napi szinten találkozunk, például azon tűnődünk, hogy melyik légcsavarkulcsot vagy csiszológépet válasszuk, míg más eszközöket komplex technológiai folyamatokon (pl. elektronsugaras hegesztés vagy lézeres fémfeldolgozás) alapuló gyártóüzemekben használnak.
Megosztás