I. Fremstillingsprocesser til materialefjernelse
Materialefjernelsesfremstillingsprocesser involverer fjernelse af overskydende materiale fra et emne på en bestemt måde for at opnå en del med den ønskede form og dimensioner. Disse processer kræver, at arbejdsemnet har tilstrækkeligt overskydende materiale på overfladen. Under materialefjernelsesprocessen nærmer emnet sig gradvist formen og størrelsen af den ideelle del. Jo større forskellen er i form og størrelse mellem råmaterialet eller emnet og den færdige del, jo mere materiale fjernes, hvilket resulterer i større materialetab og højere energiforbrug under bearbejdningsprocessen. Nogle gange overstiger mængden af tabt materiale endda selve delens volumen.
Selvom materialefjernelsesprocesser har lave materialeudnyttelsesgrader, er de fortsat det primære middel til at forbedre delekvaliteten og har også en stærk forarbejdningstilpasningsevne, hvilket gør dem meget udbredt i mekanisk fremstilling. Kombination af materialefjernelsesprocesser med materialedannelsesprocesser kan reducere råvareforbruget betydeligt. Med udviklingen af næsten-net-fremstillingsteknologier (præcisionsstøbning, præcisionssmedning osv.), kan materialeudnyttelsen forbedres yderligere. Når produktionsmængderne er små, er det også økonomisk rimeligt at bruge processer til materialefjernelse for at reducere investeringer i materialedannelsesprocesser.
Materialefjernelsesprocesser har mange former, herunder traditionel skæring og specialbearbejdning.
Skæring er en proces, der bruger metalskærende værktøjer på værktøjsmaskiner til at fjerne overskydende metal fra et emne (emne), så emnets form, størrelse og overfladekvalitet opfylder designkravene. Under skæreprocessen er værktøjet og emnet monteret på en værktøjsmaskine, som driver dem til at udføre en specifik relativ bevægelse. Under den relative bevægelse mellem værktøjet og emnet fjernes det overskydende metal, hvilket danner den bearbejdede overflade af emnet. Almindelige metalskæringsmetoder omfatter drejning, fræsning, høvling, broching og slibning. Metalskæring involverer fænomener som kraft, varme, deformation, vibrationer og slid. Disse fænomener påvirker forarbejdningsprocessen og kvaliteten. Derfor er det afgørende at vælge forarbejdningsmetode, værktøjsmaskine, værktøj, armatur og skæreparametre korrekt for at forbedre forarbejdningskvaliteten og effektiviteten.
Speciel bearbejdning refererer til bearbejdningsmetoder, der bruger elektrisk energi, lysenergi osv. til at fjerne materiale fra et emne. Disse omfatter elektrisk udladningsbearbejdning, elektrokemisk bearbejdning og laserbearbejdning. Elektrisk udladningsbearbejdning (EDM) udnytter det pulserende udladningsfænomen mellem en værktøjselektrode og en emneelektrode til at erodere emnematerialet og opnå den ønskede bearbejdning. Under bearbejdningen er der et vist afladningsgab mellem emneelektroden og værktøjselektroden, og de kommer ikke i direkte kontakt. Der er ingen kræfter involveret i bearbejdningsprocessen, hvilket giver mulighed for bearbejdning af ethvert ledende materiale uanset dets mekaniske egenskaber. Dens største fordel er evnen til at bearbejde komplekse indre konturer, hvilket omdanner vanskeligheden ved intern konturbearbejdning til ekstern konturbearbejdning, hvilket gør den særlig anvendelig i formfremstilling. På grund af den lave metalfjernelseshastighed af EDM, bruges det generelt ikke til at forme produkter. Laserbearbejdning og ionstrålebearbejdning bruges ofte til mikro-bearbejdning.
Med videnskabens og teknologiens fremskridt, inden for rumfart og computer, kræver nogle dele ekstrem høj bearbejdningsnøjagtighed og overfladeruhed, hvilket nødvendiggør præcision og ultra-præcisionsbearbejdning. Præcision og ultra-præcisionsbearbejdning kan opnå dimensionsnøjagtighed ned til sub-mikron- eller endda nanometerniveauer. Disse bearbejdningsmetoder omfatter ultra-præcisionsdrejning og ultra-præcisionsslibning.
II. Materialedannende fremstillingsprocesser
Materialedannende fremstillingsprocesser bruger forme til at forme råmaterialer til dele eller emner. Under materialedannelsesprocessen ændres formen, størrelsen, mikrostrukturen og endda bindingstilstanden af råmaterialerne. Fordi formningsnøjagtigheden generelt ikke er høj, bruges materialedannende fremstillingsprocesser ofte til fremstilling af emner. De kan også bruges til at fremstille dele med komplekse former, men ikke særlig høje krav til nøjagtighed. Materialeformningsprocesser har høj produktionseffektivitet. Almindeligt anvendte formningsprocesser omfatter støbning, smedning og pulvermetallurgi.
(I) Støbning
Støbning er en procesmetode til at hælde flydende metal i et formhulrum, der matcher delens form og størrelse, og opnå et emne eller en del efter afkøling og størkning. Den grundlæggende proces omfatter støbning, smeltning, hældning og rengøring. På grund af fyldningskapaciteten, krympning og andre faktorer under legeringsstøbning kan støbegods have ujævn mikrostruktur, krympehulrum, termisk spænding og deformation, hvilket resulterer i lav nøjagtighed, overfladekvalitet og mekaniske egenskaber. Ikke desto mindre er støbning stadig meget udbredt på grund af dens stærke tilpasningsevne og lave produktionsomkostninger. Emner med komplekse former, især dele med komplekse indre hulrum, fremstilles ofte ved støbning. I øjeblikket omfatter almindeligt anvendte støbemetoder i produktionen almindelig sandstøbning, investeringsstøbning, metalstøbning, trykstøbning og centrifugalstøbning. Blandt disse er almindelig sandstøbning meget brugt.
(II) Smedning og presning
Smedning og pladestempling omtales samlet som smedning og presning. Smedning er processen med at påføre ekstern kraft på opvarmet metal ved hjælp af smedningsudstyr til at forårsage plastisk deformation, der danner et delemne med en bestemt form, størrelse og organisatoriske egenskaber. Smedede emner har en tæt og ensartet indre struktur. Metalstrømningslinjerne er rationelt fordelt, hvilket forbedrer delens styrke. Derfor bruges smedning ofte til at fremstille emner til dele, der kræver høje generelle mekaniske egenskaber.
Smedning kan opdeles i fri smedning, formsmedning og åben-formsmedning.
Fri smedning involverer at placere metallet mellem øvre og nedre matricer for plastisk deformation, ved at udnytte fri strømning af metallet. Effektiviteten er lav, og nøjagtigheden er lav. Det bruges generelt til fremstilling af små partier af simple-formede smedegods.
Smedning involverer deformering af metallet i hulrummet i en smedning. Metallets plastiske strømning er begrænset af matricehulrummet, hvilket resulterer i høj formningseffektivitet og høj nøjagtighed med en mere rationel fordeling af metalstrømningslinjer. Men på grund af de høje omkostninger ved fremstilling af matrice bruges det normalt til masseproduktion. Sammenlignet med fri smedning kræver matricesmedning større smedningskraft og kan ikke bruges til smedning af store dele.
Åben-smedning bruger matricer på gratis smedningsudstyr til at smede metallet. Åbne matricer er enkle at fremstille, lave omkostninger og nemme at forme, men formningsnøjagtigheden er ikke høj. Det bruges ofte til at fremstille små smedegods, der ikke kræver høj præcision.
Stempling af metalplader bruger stansematricer på en pressemaskine til at stemple metalplader i forskellige former og størrelser. Stemplingsbehandling har ekstrem høj produktivitet og høj behandlingsnøjagtighed. Dens behandlingsformer omfatter blanking, bøjning, dybtegning og formning. Blanking bruges til at stemple metalplader i forskellige plane dele. Bukning, dybtrækning og andre formningsprocesser bruges til at stemple metalplader i forskellige tre-dimensionelle dele. Stempling af metalplader er meget udbredt i elektriske produkter, lette industriprodukter og bilfremstilling.
(III) Pulvermetallurgi
Pulvermetallurgi er en fremstillingsproces, der bruger metalpulvere eller blandinger af metal og ikke-metalpulvere som råmaterialer. Gennem processer som støbning og sintring producerer den visse metalprodukter eller -materialer. Det kan bruges til at fremstille specielle metalmaterialer og metaldele med minimal eller ingen bearbejdning. Pulvermetallurgi kan prale af en materialeudnyttelsesgrad på op til 95%, hvilket reducerer bearbejdningsomkostninger og produktionsomkostninger betydeligt, hvilket får stadig mere udbredt anvendelse inden for mekanisk fremstilling. På grund af de høje omkostninger ved de pulverråmaterialer, der anvendes i pulvermetallurgi, pulverets dårlige fluiditet under formning og visse begrænsninger for delenes form og størrelse, indeholder pulvermetallurgiske dele en vis mængde små porer internt. Deres styrke er ca. 20% til 30% lavere end støbegods eller smedegods, og deres plasticitet og sejhed er også ringere.
Processtrømmen af pulvermetallurgiproduktion omfatter pulverfremstilling, blanding, presning og formning, sintring og formning. Pulverfremstillings- og blandingsprocesserne udføres normalt af pulverleverandøren.
III. Additive fremstillingsprocesser
Additive fremstillingsprocesser involverer gradvis opbygning af dele ved at akkumulere materiale på en lag-lag for-måde. Under fremstillingsprocessen behandles delens tre-dimensionelle solide modeldata af en computer for at styre materialeakkumuleringsprocessen og danne den ønskede del. Fordelen ved denne type proces er, at den eliminerer behovet for værktøjer, armaturer og andre produktionsforberedende aktiviteter, hvilket giver mulighed for dannelse af dele med vilkårligt komplekse former.
De producerede prototyper kan bruges til designevaluering, budgivning eller prøvevisning. Derfor er denne proces også kendt som hurtig prototyping-teknologi. Rapid prototyping-teknologi bruges til fremstilling af produktprototyper, støbefremstilling og produktion af små mængder dele, hvilket bliver en effektiv teknologi til at accelerere udvikling af nye produkter og muliggøre samtidig konstruktion. Dette giver virksomheder mulighed for hurtigt at reagere på markedet og forbedre deres konkurrenceevne.
