Metalli puristeet: mitä se on, erilaisia ja yhteisiä sovelluksia

3D Insider on mainos tuettu ja ansaitsee rahaa klikkauksia, provisiot myynnistä, ja muilla tavoilla.

yksi metallien tärkeimmistä ominaisuuksista teollisen ajan perustana on sitkeyden ja vahvuuden välinen kaksijakoisuus. Metallit ovat luonnostaan vahvoja ja selektiivisesti kestävät kemiallista ja fysikaalista hajoamista, mutta sen sitkeys mahdollistaa sen jalostamisen eri laitteiden osiksi ja rakennusmateriaaleiksi.

yksi parhaista metallien sitkeyden demonstraatioista on prosessi, jota kutsutaan metallin puristamiseksi. Miten metalli puristamiseen toimii, ja mitkä ovat joitakin sen yhteisiä sovelluksia?

mitä on metallin puristaminen?

suulakepuristus on prosessi, jossa raaka – aine pakotetaan toisen kovan materiaalin – niin sanotun suulakepalan-läpi pakottamaan se ennalta määritettyyn muotoon. Ajattele sitä kuin kakun kuorrutusta; muuttamalla putkipussin kärkeä voit myös muuttaa sitä, miltä kuorrutus näyttää, kun se koskettaa kakkua.

suulakepuristus ei yleisenä valmistusprosessina koske yksinomaan metalleja. Se on menetelmä, jolla sula muoviliete muodostetaan ohuiksi säikeiksi ja leikataan pelleteiksi, joita käytetään erilaisten muovituotteiden valmistukseen. Nykyaikaiset tiilet valmistetaan suuressa mittakaavassa pursottamalla keramiikkaa. Elintarviketeollisuudessa pursottimen käyttö on syy, miksi voimme ostaa kuivattua pastaa, joka on täydellisesti muotoiltu ja leikattu.

metallien kohdalla on muutamia ainutlaatuisia seikkoja, jotka tekevät ekstruusioprosessista hieman monimutkaisemman. Pehmeää metallia, kuten alumiinia, voidaan ekstrudoida ilman kohonnutta lämpötilaa, mutta kovemmat metallit on kuumennettava ’ekstruusiolämpötilaan’, joka on hieman alhaisempi kuin tietyn metallin sulamislämpötila. Näin metalli voi olla riittävän sitkeää, jotta se voidaan pakottaa muotin läpi, mutta riittävän jäykkää pitämään muotonsa heti sen jälkeen.

ekstruusiolla voidaan käsitellä käytännössä kaikkia teollisuusmetalleja, kuten titaania, messinkiä, kuparia, terästä ja sinkkiä. Lähtöaineena metallipuristuksessa on yleensä pitkä sylinteri, jota kutsutaan pyöreäksi aihioksi.

voiteleva metallinpuristus

kitka aihion ja suulakkeen välillä on yksi suurimmista metallin puristamisen kysymyksistä. Jos sitä ei käsitellä, liiallinen kitka tarkoittaa, että sinun on tehtävä enemmän työtä akselille ja että kuolee voi kulua ennenaikaisesti.

kitkaongelman ratkaisemiseksi useimmissa metallin suulakepuristusprosesseissa käytetään nykyään sejournet-prosessia voiteluaineen levittämiseksi metallin pintaan. Tämä voiteluaine on lasijauhekerros, joka levitetään kuumennettuun metallipaperiin. Lasijauhe sulaa lähes välittömästi ja muodostaa ohuen kalvon, joka toimii voiteluaineena ja esteenä metallin ja muotin välillä.

lasin käyttö voiteluaineena tarjoaa kaksi merkittävää etua. Ensimmäinen on lasin alhainen lämmönjohtavuus, joka tehokkaasti eristää kuumasta metallipaperista muotin, mikä auttaa välttämään nopeutettua hajoamista. Lasin toinen etu on, että se voidaan hyvin helposti poistaa metalliosasta, kun se on puristettu.

Kuumapuristus vs. kylmäpuristus

saattaa kuulostaa oudolta edes harkita kylmäpuristusta, koska me kaikki tiedämme, että metalleja on helpompi työstää kuumina. Miksi kylmäpuristus sitten edes kuuluu asiaan? Syitä on pari, mutta tarkastellaan ensin kuumapursotukseen liittyviä vahvuuksia ja rajoituksia.

Kuumapursotus: plussat ja miinukset

1. Vähemmän akselityötä

tärkein syy metallisen aihion kuumentamiseen ennen suulakepuristusta on metallin työstettävyyden parantaminen. Sitkeä metalli voi helpommin mennä muotin läpi, jolloin tarvitaan pienempi voima akselissa työntämään se läpi.

2. Parempi mekaaninen lujuus uudelleenkiteyttämällä

useimmat metallit tulevat epätäydellisinä ilmakuplina, jotka ovat jääneet metallin matriisiin. Lämmittämällä metallia ja pakottamalla se kapean aukon läpi, metallimateriaali voidaan jakaa uudelleen ja täyttää nämä ilmataskut. Molekyylitasolla metalliatomit voivat suunnata uudelleen ja muodostaa suurempia, vahvempia kiderakenteita. Tämä johtaa metallin mekaanisten ominaisuuksien yleiseen paranemiseen.

3. Hapettaa metallin pinnan

suurin haittapuoli metallin kuumentamisessa ennen sen puristamista on se, että korkeammat lämpötilat voivat nopeuttaa hapettumisprosessia. Vaikka tämä vaikuttaa vain suulakepuristetun metalliosan ulkopintaan, hapettumisen aiheuttama materiaalihäviö saattaa tehokkaasti kumota osan mekaanisesta lujuudesta kuumapursotuksesta johtuvat voitot. Edes kosmeettisella tasolla hapettunut metalliosa ei tule koskaan olemaan toivottavaa.

kylmäpuristus: plussat ja miinukset

1. Nopeampi ja vähemmän energiaa kuluttava prosessi

vaikka kylmämetallin työntämiseen muottiin tarvittava voima on suurempi, useiden satojen tonnien metallin kuumentaminen jatkuvassa valmistusprosessissa on paljon energiaintensiivisempää ja vie paljon aikaa. Tästä syystä suuret valmistusteollisuudet suosivat kylmäpuristusreittiä, jos voivat.

2. Välttää hapetus

valtava etu puristamalla kylmä on, että vältät ongelmia hapettumista. Siten metalliosat tehty kylmäpuristus tulevat ulos paremman viimeistely ja mittatarkkuus.

3. Ei ole mahdollista koville metalleille

jos olisi mahdollista tehdä kylmäpuristus kaikille metalleille, niin kaikki tekisivät sitä. Todellisuus on kuitenkin se, että jotkut metallit ovat yksinkertaisesti liian kovia kylmäpuristukseen. On myös otettava huomioon poikkileikkauksen monimutkaisuus. Erittäin monimutkaiset mallit eivät välttämättä ole mahdollisia ilman sitkeysetua, jonka kuuma suulakepuristus tarjoaa.

Metallipuristustyypit

kuuman tai kylmän suulakepuristuksen valinnan lisäksi ekstruusioprosessit ja laitteet voidaan jakaa edelleen sen mukaan, miten aihio, suulake ja akseli vaikuttavat toisiinsa.

suora suulakepuristus

suora suulakepuristus, yleisin tyyppi, tehdään yksinkertaisesti työntämällä metallipala suulakepuristimen läpi eteenpäin työntävällä akselilla – aivan kuten useimmat ihmiset kuvittelevat. Yksinkertaisuus sen menetelmä on sen suurin vahvuus, koska se ei tarvitse monimutkaisia työkaluja tai laitteita. Suoraa ekstruusioprosessia voidaan käyttää sekä kuumassa että kylmässä ekstruusiossa.

kuitenkin akselin liike ontelon sisällä sekä aihion ja muotin kosketus tarkoittavat sitä, että prosessi luo paljon kitkaa. Tämä lisää akselin voimantarvetta, mikä johtaa suurempaan tehontarpeeseen. Voima, joka tarvitaan työntämään aihio läpi kuolee on myös muunneltava varmistaa johdonmukainen läpimeno.

epäsuora suulakepuristus

epäsuorassa suulakepuristuksessa aihio pysyy staattisena akselin sisällä, kun ram työntää suulakepuristinta sitä vasten. Kääntämällä mikä osa liikkuu ja mikä osa on staattinen, epäsuora ekstruusiota vähentää huomattavasti prosessin tuottamaa kitkaa, mikä vähentää virrankulutusta. Sekä kuuma-että ekstruusioprosessit voidaan tehdä myös epäsuoralla ekstruusiolla.

suurin haaste epäsuoraa suulakepuristusta tehtäessä on akselin sisälle jäävän suulakepuristetun osan tukeminen. Tämä tarkoittaa myös sitä, että on otettava ylimääräinen askel, jotta suulakepuristettu osa poistetaan akselista, mikä hieman hidastaa prosessia.

hydraulinen ekstruusio

kuten nimikin kertoo, Hydraulisessa ekstruusiossa käytetään hydraulinesteen (yleensä risiiniöljyn) mekaanista etua työntämään aihio suulakkeen läpi. Vaikka hydraulinestettä vasten työntäminen vaatii edelleen akselia, nesteen puristusvoimat moninkertaistavat tämän voiman, mikä tekee siitä prosessin, joka käyttää vähiten akselityöskentelyä. Se, että neste kohdistaa hydraulisia voimia kaikkiin kolmeen suuntaan, auttaa myös ylläpitämään tasaista painetta aihioon.

toinen hydraulisen ekstruusioprosessin tehontarvetta vähentävä tekijä on se, että aihion ei tarvitse olla kosketuksissa akselin kanssa. Koska aihio on ripustettu hydraulinesteeseen, aihion ja akselin välillä ei ole kitkaa, mikä johtaa vähemmän kuormittavaan energiaan.

hydraulisen suulakepuristimen haasteena on se, että se on paljon monimutkaisempi kuin suora tai epäsuora suulakepuristin. Siinä on enemmän liikkuvia osia, ja vaikeus pitää korkeapaineista hydraulinestettä akselin sisällä voi olla enemmän vaivaa kuin sen arvo. Koska aihio on suorassa kosketuksessa nesteen kanssa, ei ole mahdollista hydraulista ekstruusiota kuumennetulle metalliselle aihiolle.

Sivuttaispuristus

sivuttaispuristusajo on pelkästään laitteen suuntausta, jossa akseliin kohdistuva voima on sivusuunnassa puristussuuntaan nähden. Tämä tehdään tyypillisesti suoralla ekstruusiosuuntauksella. Tämäntyyppisillä laitteilla on pienempi jalanjälki, mutta niitä voidaan käyttää vain pehmeiden metallien kanssa.

Metallinpursotuksessa

metallin suulakepuristus on elintärkeä teollinen prosessi, joka auttaa luomaan tärkeimpiä eri aloilla käytettäviä laiteosia. Ensisijainen tarkoitus metallin puristamiseen on valmistuksessa metallitangot, johdot, tai akselit eri poikkileikkaus malleja. Monimutkaisuuden muotoja, jotka voidaan tuottaa metallipuristeita, sitä voidaan käyttää luomaan metalliosat, jotka lähes täsmälleen toisiinsa, mikä idioottivarma asennus ja kestävämpi rakenne.

puristetun osan ei tarvitse olla suora. Pehmeää metallia voidaan manipuloida muotin jälkeen ottamaan kaarevat muodot, mikä tekee niistä houkuttelevamman visuaalisena aksenttina rakennuksen sisätiloihin ja julkisivuihin. Mittatilaustyönä tehtyjä metalliakseleita on käytetty valaisimina tai kaiteina portaikoissa. Valmistajat ovat tulossa luovempia nykyään, miten he käyttävät metallin puristamiseen, käytännössä taata, että se on tekniikka, jota käytetään edelleen seuraavien vuosikymmenien ajan.

lopulliset ajatukset

kyky työstää ja manipuloida metalleja erilaisiin muotoihin on ollut yksi tärkeimmistä teknisistä edistysaskeleista, joita olemme tehneet teollisen ajan tuomiseksi. Metallinpuristus on yksi vanhimmista tällaisista tekniikoista, joka on edelleen erittäin merkityksellinen tähän päivään asti. Missä tahansa oletkin, ympärilläsi on luultavasti muutamia kymmeniä esineitä, jotka ovat peräisin metallinpuristuksesta – mukaan lukien rakennuksen perustukset, kaiteet, pöytäjalat tai sateenvarjon varsi. Sen uskomaton luotettavuus ja monipuolisuus, metalli puristamiseen ei todennäköisesti mene pois merkitystä niin kauan luotamme metallit kaikki rakennus -, teollisuus-ja suunnittelun tarpeisiin.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.