Na czym polega obróbka plastyczna metali?

Spośród różnych surowców stosowanych w przemyśle, metal wyróżnia się szczególnie wysoką plastycznością, czyli zdolnością do trwałych odkształceń bez jednoczesnego osłabienia lub uszkodzenia struktury. Obróbka plastyczna metalu pozwala na trwałą zmianę kształtów, wymiarów lub struktury obrabianego elementu. Jakie rozwiązania wyróżnia się w metaloplastyce, na czym one polegają i jakie dają korzyści?

Rodzaje obróbki plastycznej metalu

Efekt poszczególnych rodzajów obróbki metalu zależy od zastosowanych metod. Oto najpopularniejsze z nich:

Walcowanie

Walcowanie to kształtowanie brył metalu pomiędzy dwoma, obracającymi się tarczami, walcami lub rolkami, powszechnie zwanymi walcarkami. Są to zespoły urządzeń z pojedynczym, autonomicznym napędem.

Walcowanie możemy dzielić ze względu na sposób walcowania (ciągłe, okresowe i nawrotne), ilość i układ walców (m.in. duo-, trio-, kwarto-, poziome i pionowe oraz skośne i uniwersalne). Z kolei ze względu na udział klatek roboczych wyróżnimy walcowanie jedno i wieloliniowe, ciągłe i półciągłe, mijane oraz szachownicowe. Walcowanie stosuje się m.in. do wytwarzania kształtowniki, a zwłaszcza profili C.

Ciągnienie

Ciągnienie to metoda często wybierana przy produkcji metalowych elementów konstrukcyjnych, np. drutów, kształtowników oraz prętów. Proces polega na przeciągnięciu surowca przez otwór w matrycy. Metoda wyróżnia się niskimi kosztami zastosowania, powtarzalnością efektu, precyzją oraz oszczędnością materiału.

Wyciskanie

Wyciskanie dokonuje się poprzez wyoblenie płaskiego fragmentu metalu i nadanie mu pożądanych kształtów. Przy tej metodzie tłoczysko lub stempel wywierają nacisk na materiał umieszczony w pojemniku lub matrycy. Przyjmuje się, że jest to najbardziej ekonomiczny sposób obróbki stali o niskiej plastyczności. Nadaje się do wytwarzania prętów lub otworów o skomplikowanych kształtach. Stanowi także podstawową metodę do wytwarzania rur i kształtowników oraz części maszyn. Wyroby wyciskane wyróżniają się gładką powierzchnią oraz dokładnością wymiarów.

Kucie

Kucie polega na odkształcaniu metali na zimno lub gorąco z wykorzystaniem nacisku albo uderzeń narzędzi. Te narzędzia to matryce lub bijaki, umieszczone na ruchomych częściach maszyny (młoty, prasy, kowarki, kuźniarki). Za pomocą kucia nadajemy materiałom odpowiedni kształt, strukturę i właściwości mechaniczne. W procesie obróbki wykorzystuje się piece, nagrzewnice i okrojniki. Wyróżniamy następujące rodzaje kucia – swobodne, półswobodne i matrycowe.

Cięcie

Obecnie cięcie metali wykonuje się przy użyciu lasera lub wody. Olbrzymią zaletą wykorzystania lasera jest prędkość tego procesu, która pozwala zoptymalizować czas i koszty wytwarzania elementów metalowych. Laser jest także bardzo precyzyjny i z jego pomocą można wycinać elementy o bardzo skomplikowanych kształtach, a dzięki technologii CNC, także je powtórzyć.

Cięcie wodą nadaje się do plastycznego obrabiania blach o niewielkiej grubości. Polega na wykorzystaniu silnie sprężonego strumienia wody (o prędkości równej trzykrotności prędkości światła) przez bardzo wąską dyszę. To całkowicie ekologiczny proces, w jego toku nie powstają szkodliwe gazy i substancje. Praca w niskiej temperaturze eliminuje także ryzyko odkształceń materiału.

Gięcie

Gięcie polega na zmianie krzywizny metalu bez naruszania jego długości (wydłużania lub skracania). Metoda jest realizowana z wykorzystaniem technologii numerycznej CNC. W ramach gięcia wyróżnia się wyginanie, prostowanie oraz zwijanie. Gięcie przeprowadza się na prasach (krawędziowych lub za pomocą tłoczników), na walcach lub jako kształtowanie taśm krążkami.

Metody plastycznej obróbki metali

Jeżeli chodzi o temperaturę pracy, stosuje się trzy rodzaje obróbki plastycznej metali: na zimno, na półgorąco oraz na gorąco.

Przy pierwszej metodzie, fabrykaty nie są podgrzewane, a zmiana kształtu następuje w wyniku działania bardzo dużych sił nacisku. W pozostałych metodach konieczne jest podniesienie temperatury, dzięki czemu kształtowanie elementów przebiega łatwiej. Wymusza to jednak przeprowadzenie procesu rekrystalizacji, polegającego na powolnym schładzaniu. Rekrystalizacja powoduje przywrócenie materiałowi pierwotnych właściwości fizycznych, mechanicznych i strukturalnych.

Przyjmuje się, że elementy kształtowane w standardowej temperaturze (np. zetowniki zimnogięte) są bardziej wytrzymałe, mają gładsze krawędzie, a stal zimnoformowana cechuje się wyższą plastycznością. Ten sam profil Zet, ale gięty na ciepło jest mniej wytrzymały, ale wyróżnia się lepszym „ziarnem stali”, gęstszą strukturą i będzie pozbawiony ewentualnych wad strukturalnych.

Gdzie wykorzystuje się plastyczne formowanie metali?

Znaczna część metod obróbki plastycznej metali wykorzystywana jest do produkcji takich elementów konstrukcyjnych jak kształtowniki, zwane inaczej profilami. Wyróżnia się kilka rodzajów profili, ale jedne z częściej występujących w pracach budowlanych, to ceowniki i zetowniki.

Ceownik (zwany także profilem ceowym) to wyrób hutniczy powstały w wyniku walcowania lub gięcia. Wykonuje się go z prostych odcinków metalu i w przekroju przypomina właśnie literę „C”. Ceowniki stalowe wykorzystuje się przy wznoszeniu konstrukcji metalowych i słupów, ale także podczas domowych remontów. Poszczególne rodzaje ceowników zimnogiętych (zob. https://www.komponentybudowlane.pl/profile-zimnogiete/profil-c-dane-techniczne/) różnią się między sobą grubością profilu, wysokością oraz wytrzymałością na nacisk.

Z kolei zetownik (zwany inaczej profilem zetowym) powstaje w procesie gięcia lub walcowania. Wytwarzany jest w postaci prostych odcinków, które w przekroju poprzecznym przypominają literę „Z”. Wykorzystuje się je m.in. przy konstrukcji hal stalowych. Zetowniki stalowe pozwalają na zamocowanie okładzin ściennych, blach stalowych lub płyt warstwowych na konstrukcji nośnej hali.

Jeżeli szukasz dla swojego biznesu komponentów metalowych, wybierz profesjonalną firmę, która zajmuje się produkcją określonego rodzaju fabrykatów. Przedsiębiorstwo Borga specjalizuje się m.in. w wytwarzaniu wysokiej jakości ceowników hutniczych zimnogiętych, zetowników, konstrukcji pod panele fotowoltaiczne oraz hal stalowych. Niemal 50 lat doświadczenia to gwarancja najwyższego standardu obsługi klienta i niezrównanej jakości wytwarzanych materiałów.