I. Medžiagų pašalinimo gamybos procesai
Medžiagos pašalinimo gamybos procesai apima medžiagos perteklių pašalinimą iš ruošinio tam tikru būdu, kad būtų gauta norimos formos ir matmenų dalis. Šie procesai reikalauja, kad ruošinio paviršiuje būtų pakankamai medžiagos pertekliaus. Medžiagos pašalinimo proceso metu ruošinys palaipsniui priartėja prie idealios dalies formos ir dydžio. Kuo didesnis žaliavos arba ruošinio ir gatavos detalės formos ir dydžio skirtumas, tuo daugiau medžiagos pašalinama, todėl apdirbimo proceso metu patiriami didesni medžiagų nuostoliai ir didesnės energijos sąnaudos. Kartais prarastos medžiagos tūris netgi viršija pačios dalies tūrį.
Nors medžiagų šalinimo procesai pasižymi žemu medžiagų panaudojimo lygiu, jie išlieka pagrindine priemone dalių kokybei gerinti, taip pat pasižymi dideliu apdorojimo pritaikymu, todėl plačiai naudojami mechaninėje gamyboje. Medžiagos pašalinimo procesus derinant su medžiagų formavimo procesais galima žymiai sumažinti žaliavos suvartojimą. Plėtojant beveik-neto{3}}formos gamybos technologijas (tikslus liejimas, tikslus kalimas ir kt.), medžiagų panaudojimas gali būti dar labiau pagerintas. Kai gamybos kiekiai yra maži, naudoti tik medžiagų šalinimo procesus taip pat yra ekonomiškai pagrįsta, siekiant sumažinti investicijas į medžiagų formavimo procesus.
Medžiagų pašalinimo procesai turi daugybę formų, įskaitant tradicinį pjovimą ir specialų apdirbimą.
Pjovimas – tai procesas, kurio metu metalo pjovimo įrankiai ant staklių pašalinami iš ruošinio (tuščio) metalo pertekliaus, kad ruošinio forma, dydis ir paviršiaus kokybė atitiktų projektavimo reikalavimus. Pjovimo proceso metu įrankis ir ruošinys yra sumontuoti ant staklių, kuris varo juos atlikti tam tikrą santykinį judesį. Santykinio judesio tarp įrankio ir ruošinio metu pašalinamas metalo perteklius, suformuojant apdirbtą ruošinio paviršių. Įprasti metalo pjovimo būdai yra tekinimas, frezavimas, obliavimas, prapjovimas ir šlifavimas. Metalo pjovimas apima tokius reiškinius kaip jėga, karštis, deformacija, vibracija ir susidėvėjimas. Šie reiškiniai turi įtakos apdorojimo procesui ir kokybei. Todėl, siekiant pagerinti apdorojimo kokybę ir efektyvumą, labai svarbu teisingai pasirinkti apdorojimo būdą, stakles, įrankius, tvirtinimo detales ir pjovimo parametrus.
Specialus apdirbimas reiškia apdorojimo metodus, kai medžiagai iš ruošinio pašalinti naudojama elektros energija, šviesos energija ir kt. Tai apima elektros išlydžio apdirbimą, elektrocheminį apdirbimą ir apdirbimą lazeriu. Elektros iškrovos apdirbimas (EDM) naudoja impulsinio iškrovimo reiškinį tarp įrankio elektrodo ir ruošinio elektrodo, kad suardytų ruošinio medžiagą ir būtų pasiektas norimas apdirbimas. Apdirbimo metu tarp ruošinio elektrodo ir įrankio elektrodo yra tam tikras iškrovos tarpas ir jie tiesiogiai nesiliečia. Apdirbimo procese nėra jėgų, todėl galima apdirbti bet kokią laidžią medžiagą, nepaisant jos mechaninių savybių. Pagrindinis jo pranašumas yra galimybė apdirbti sudėtingus vidinius kontūrus, paverčiant vidinio kontūro apdirbimo sunkumą į išorinį kontūro apdirbimą, todėl jis ypač naudingas formų gamyboje. Dėl mažo EDM metalo pašalinimo greičio jis paprastai nenaudojamas gaminiams formuoti. Lazerinis apdirbimas ir jonų pluošto apdirbimas dažnai naudojamas mikro{8}}apdirbimui.
Tobulėjant mokslui ir technologijoms aviacijos ir kompiuterių srityse kai kurioms detalėms reikalingas itin didelis apdirbimo tikslumas ir paviršiaus šiurkštumas, todėl būtinas tikslumas ir itin{0}}tikslus apdirbimas. Tiksliu ir itin precizišku apdirbimu{2}}gali pasiekti matmenų tikslumą iki sub-mikronų ar net nanometrų. Šie apdirbimo būdai apima itin-tikslius tekinimą ir itin{6}}labai tikslų šlifavimą.
II. Medžiagų formavimo gamybos procesai
Medžiagų formavimo gamybos procesuose naudojamos formos žaliavoms formuoti į dalis arba ruošinius. Medžiagos formavimo proceso metu keičiasi žaliavų forma, dydis, mikrostruktūra ir netgi sukibimo būsena. Kadangi formavimo tikslumas paprastai nėra didelis, ruošiniams gaminti dažnai naudojami medžiagų formavimo gamybos procesai. Jie taip pat gali būti naudojami sudėtingų formų, tačiau ne itin aukštų tikslumo reikalavimų dalių gamybai. Medžiagų formavimo procesai pasižymi dideliu gamybos efektyvumu. Dažniausiai naudojami formavimo procesai apima liejimą, kalimą ir miltelinę metalurgiją.
(I) Liejimas
Liejimas yra proceso būdas, kai skystas metalas pilamas į formos ertmę, atitinkančią detalės formą ir dydį, o po aušinimo ir sukietėjimo gaunamas ruošinys ar dalis. Pagrindinis procesas apima formavimą, lydymą, pilimą ir valymą. Dėl užpildymo pajėgumo, susitraukimo ir kitų veiksnių liejant lydinį, liejiniai gali turėti netolygią mikrostruktūrą, susitraukimo ertmes, šiluminį įtempį ir deformaciją, dėl ko gali būti žemas tikslumas, paviršiaus kokybė ir mechaninės savybės. Nepaisant to, dėl didelio pritaikomumo ir mažų gamybos sąnaudų liejimas vis dar plačiai naudojamas. Sudėtingų formų ruošiniai, ypač dalys su sudėtingomis vidinėmis ertmėmis, dažnai gaminami liejant. Šiuo metu gamyboje dažniausiai naudojami liejimo metodai apima įprastą smėlio liejimą, investicinį liejimą, metalo liejimą, liejimą slėgiu ir išcentrinį liejimą. Tarp jų plačiai naudojamas įprastas smėlio liejimas.
(II) Kalimas ir presavimas
Kalimas ir lakštinio metalo štampavimas bendrai vadinami kalimu ir presavimu. Kalimas – tai procesas, kai įkaitintam metalui taikoma išorinė jėga, naudojant kalimo įrangą, siekiant sukelti plastines deformacijas, suformuojant tam tikros formos, dydžio ir organizacinių savybių ruošinį. Kaltiniai ruošiniai turi tankią ir vienodą vidinę struktūrą. Metalo srauto linijos yra racionaliai paskirstytos, pagerinant detalės stiprumą. Todėl kalimas dažnai naudojamas gaminant ruošinius dalims, kurioms reikia didelių bendrų mechaninių savybių.
Kalimas gali būti suskirstytas į laisvąjį kalimą, kalimą štampuojant ir atvirąjį{0}}kalimą.
Laisvas kalimas apima metalo padėjimą tarp viršutinio ir apatinio štampų plastinei deformacijai, naudojant laisvą metalo tekėjimą. Efektyvumas mažas, o tikslumas mažas. Paprastai jis naudojamas mažoms paprastų -formos kaltinių partijų gamybai.
Kalimas apima metalo deformavimą kalimo štampo ertmėje. Plastikinį metalo srautą riboja štampo ertmė, todėl formavimo efektyvumas ir tikslumas yra didelis, o metalo srauto linijos paskirstomos racionaliau. Tačiau dėl didelių štampų gamybos sąnaudų jis dažniausiai naudojamas masinei gamybai. Palyginti su laisvuoju kalimu, kalimui reikia didesnės kalimo jėgos ir jo negalima naudoti didelių dalių kalimui.
Atviras-kalimas naudojant štampus ant laisvos kalimo įrangos metalui kalti. Atvirus štampus paprasta gaminti, jie yra pigūs ir lengvai formuojami, tačiau formavimo tikslumas nėra didelis. Jis dažnai naudojamas mažiems kaltiniams, kuriems nereikia didelio tikslumo, gaminti.
Lakštinio metalo štampavimui naudojami štampavimo štampai presavimo mašinoje, kad lakštinis metalas štampuotų į įvairias formas ir dydžius. Štampavimo apdorojimas pasižymi itin dideliu našumu ir dideliu apdorojimo tikslumu. Jo apdorojimo formos apima išlyginimą, lenkimą, gilų tempimą ir formavimą. Blankavimas naudojamas lakštiniam metalui štampuoti į įvairias plokščias dalis. Lenkimo, giluminio tempimo ir kiti formavimo procesai naudojami lakštiniam metalui štampuoti į įvairias trimates dalis. Lakštinio metalo štampavimas plačiai naudojamas elektros gaminiuose, lengvosios pramonės gaminiuose ir automobilių gamyboje.
(III) Miltelinė metalurgija
Miltelinė metalurgija yra gamybos procesas, kurio metu kaip žaliava naudojami metalo milteliai arba metalo ir nemetalų miltelių mišiniai. Per tokius procesus kaip liejimas ir sukepinimas gamina tam tikrus metalo gaminius arba medžiagas. Jis gali būti naudojamas specialioms metalinėms medžiagoms ir metalinėms dalims gaminti su minimaliu apdirbimu arba be jo. Miltelinė metalurgija gali pasigirti medžiagų panaudojimo lygiu iki 95%, žymiai sumažindama apdirbimo išlaidas ir gamybos sąnaudas, todėl vis plačiau taikoma mechaninėje gamyboje. Tačiau dėl didelių miltelių žaliavų, naudojamų miltelių metalurgijoje, kainos, prasto miltelių sklandumo formavimo metu ir tam tikrų dalių formos bei dydžio apribojimų, miltelinės metalurgijos dalyse viduje yra tam tikras mažų porų kiekis. Jų stiprumas yra maždaug 20–30 % mažesnis nei liejinių ar kaltinių, o jų plastiškumas ir kietumas taip pat yra prastesni.
Miltelinės metalurgijos gamybos proceso eiga apima miltelių paruošimą, maišymą, presavimą ir formavimą, sukepinimą ir formavimą. Miltelių paruošimo ir maišymo procesus paprastai atlieka miltelių tiekėjas.
III. Priedų gamybos procesai
Priedų gamybos procesai apima laipsnišką dalių kūrimą kaupiant medžiagą sluoksniu -po-sluoksniu. Gamybos proceso metu detalės trimatis kietojo modelio duomenys apdorojami kompiuteriu, kad būtų galima valdyti medžiagos kaupimosi procesą ir suformuoti pageidaujamą dalį. Šio tipo proceso pranašumas yra tas, kad nereikia įrankių, tvirtinimo detalių ir kitų gamybos paruošimo veiksmų, todėl galima suformuoti savavališkai sudėtingų formų dalis.
Pagaminti prototipai gali būti naudojami projekto vertinimui, siūlymui ar pavyzdiniam demonstravimui. Todėl šis procesas taip pat žinomas kaip greitojo prototipų kūrimo technologija. Greitojo prototipų kūrimo technologija naudojama gaminių prototipų gamyboje, formų gamyboje ir nedidelių dalių kiekių gamyboje, tampa efektyvia technologija, pagreitinančia naujų produktų kūrimą ir įgalinančią lygiagrečią inžineriją. Tai leidžia įmonėms greitai reaguoti į rinką ir pagerinti savo konkurencingumą.
