Obróbka plastyczna metalu

Aby trwale zmienić kształt lub rozmiar elementu metalowego bądź jego właściwości fizyczne albo nawet chemiczne, należy poddać go obróbce. Obok mechanicznego skrawania, obróbki cieplnej oraz chemicznej najpopularniejszym na to sposobem jest obróbka plastyczna, czyli wywieranie na metal nacisku przekraczającego granicę jego plastyczności. W zakres takiej obróbki wchodzi kilka procesów, dzięki którym można osiągnąć zróżnicowane efekty.

Na przykład w wyniku ciągnienia powstają druty, pręty czy rury. Ciągnienie to bowiem nic innego jak wydłużanie metalu przy jednoczesnym zmniejszaniu jego przekroju poprzecznego. Zmiana kształtu metalowego elementu zachodzi w tym przypadku bez powstawiania wiórów i odbywa się w wyniku przeciągania materiału przez oczko ciągadła.

Tłoczenie

Innym procesem jest tłoczenie, w którym wymagany kształt można uzyskać przez cięcie metalu lub też bez naruszania spójności obrabianego plastycznie materiału. Do cięcia zalicza się takie techniki jak nacinanie, rozcinanie, okrawanie, dziurkowanie, wycinanie bądź odcinanie, natomiast do drugiej kategorii należą między innymi wyginanie, obciskanie, skręcanie, zawijanie bądź wywijanie, wygniatanie, przetłaczanie, obciąganie czy profilowanie. Tłoczenie przeprowadza się zazwyczaj na prasach, a poddaje mu blachy i taśmy metalowe, które w jego wyniku zmieniają kształt przy zasadniczym zachowaniu grubości.

Kucie

Sposób obróbki plastycznej metali znany już 3 tys. lat przed naszą erą i przez wiele wieków zdecydowanie najpopularniejszy to kucie, czyli kształtowanie obrabianych elementów przez uderzenie młota lub kowarki albo przez nacisk prasy, ręcznie lub mechanicznie. Kucie może nadawać metalowi strukturę, która polepsza jego właściwości mechaniczne. W produkcji jednostkowej do czynienia możemy mieć z kuciem tzw. swobodnym, które nie ogranicza przemieszczania się materiału podczas zgniatania, natomiast w produkcji wysokonakładowej stosuje się raczej kucie matrycowe, gdzie w matrycy kuźniczej kształtuje się jednocześnie całą powierzchnię wyrobu.

Wyciskanie, walcowanie, gięcie

Kształtowanie z wykorzystaniem matrycy to też niekiedy wyciskanie. Poza tym metal można zgniatać w napędzanych walcach (nazwa tego procesu to po prostu walcowanie) lub giąć. Gięcie trwale zmienia krzywiznę materiału przy zachowaniu jego wymiarów poprzecznych i może przebiegać w trybie tłoczniczym lub kuźniczym. Do pierwszego z nich zalicza się między innymi profilowanie, zwijanie i zaginanie, do drugiego zaś – gięcie ręczne lub maszynowe, swobodne lub w wykrojach.

Na zimno i na gorąco

Jeśli odkształcenie plastyczne zachodzi w temperaturze niższej od temperatury rekrystalizacji (inaczej odkuwki) metalu, mamy do czynienia z obróbką plastyczną na zimno. Cechuje się ona wykorzystaniem dużych sił, ale też odznacza większą dokładnością niż obróbka plastyczna na gorąco, która wymaga z kolei mniejszej siły.

Im niższa temperatura procesu, tym większa energia odkształcenia nagromadzona w obrabianym elemencie. Wiąże się z tym zmiana właściwości fizycznych i mechanicznych metalu, nazywana skrótowo zgniotem – jak precyzyjnie informuje przedstawiciel internetowego sklepu Hart Metale.

Innym efektem obróbki plastycznej na zimno może być wzrost oporności elektrycznej lub jego twardości i wytrzymałości, a także zmniejszenie odkształcalności. Właściwie jedyną wadą obróbki plastycznej, która wciąż pozostaje jedną z najważniejszych technologii obróbki metalu, jest dość wysoki koszt maszyn i narzędzi potrzebnych do jej przeprowadzenia. Automatyzacja produkcji i stosunkowo niskie koszty jednostkowe potrafią jednak całkiem szybko to zrównoważyć, a innych zalet plastycznej obróbki metalu jest też o wiele więcej. W porównaniu ze skrawaniem zachowana zostaje tu ciągłość włókien, dzięki czemu następuje znaczna poprawa właściwości mechanicznych wyrobu, jak również jego gładkość. Dzięki obróbce plastycznej można też poddawanym jej elementom nadawać skomplikowane kształty, co jest zdecydowanie trudniejsze albo wręcz niemożliwe do osiągnięcia, gdy zastosujemy inne techniki.