Slik fungerer metallskjæring

Plasmaskjærere bruker en ionisert strøm av gass for å kutte metall, og de kan programmeres til å være ekstremt nøyaktige. Se flere bilder av elektroverktøy. © iStockphoto.com/Dainis Derics

Det rapporteres at den store kunstneren Michelangelo har sagt: "Hver steinblokk har en statue i seg, og det er skulptørens oppgave å oppdage den."

Det er greit hvis du skulpturer marmor med en meisel, men hva om mesterverket du jobber med er en bil? Eller en fabrikk full av biler, alt først og fremst bygget av stål?

Stål er utrolig sterkt, men likevel er det lett å bruke som et av hovedmaterialene i bilproduksjon. Men med et stoff som er så tøft, hvordan kutter du det i utallige komplekse former som kommer sammen for å danne en fungerende bil?

Det er faktisk flere trinn i å lage et ferdig auto-karosseri eller chassis - å installere deler som dører, hetter og rammen underenheter. Denne artikkelen vil fokusere på bare ett av disse trinnene - å kutte metallet før det er ferdig og festet til en bil.

Skjæreverktøyene og teknikkene beskrevet på de neste sidene brukes av leverandører til bilprodusentindustrien så vel som uavhengige fabrikasjonsbutikker. I stedet for at en håndverker kutter metallet for hånd, plasseres ofte råstykkene på eller inne i en datamaskin som kan kutte og forme delen til nøyaktige målinger. Faktisk vil du oppdage at datamaskiner brukes på alt fra skjæring av karosseripaneler til maskinering av ramme og motordeler.

Fortsett å lese for å lære om metallskjæringsteknologiene som hjelper bilindustrien.

Metallskjæring bruker mange av de samme teknikkene og teknologiene som metallskjæring for andre fabrikasjonsindustrier, for eksempel skipsbygging.

For små jobber med lite volum som ikke krever supernøyaktig nøyaktighet - for eksempel den typen metallskjæring som er utført i en bilentusiastens garasje - kan verktøyet være så enkelt som håndbetjente skjæresaks.

Men for jobber med større volum, eller for bilindustrien som krever svært presise kutt, blir utstyret mer komplisert. For eksempel brukes datastyrte lasere, plasmasker og vannstråler ofte av flere årsaker:

• De kan kutte gjennom mye materiale raskt.
• Datastyrte kontroller sikrer at det er få feil.
• Jo større nøyaktighet bidrar til å redusere avfallet, og reduserer derfor kostnadene.

I den svært konkurransedyktige bilproduksjonsindustrien leter leverandører av bilkomponenter alltid etter verktøy som kan spare arbeidskraft uten å ofre kvalitet.

Her er noen raske øyeblikksbilder av hvordan de presisjonsverdige kutteverktøyene fungerer:

lasere: Lasere fungerer bra for å skjære stålplater opp til 1/2-tommers (1,27 centimeter) tykke og aluminium opp til 1/3-tommers (0,9 centimeter) tykke. Lasere er mest effektive på materialer som er fri for urenheter og inkonsekvenser. Materialer av lavere kvalitet kan føre til fillete kutt eller smeltet metall sprut på laserlinsen.

Plasma: Plasma blåser en ionisert strøm av gass forbi en negativt ladet elektrode inne i fakkeldysen. Metallet som skal kuttes er i mellomtiden positivt ladet. Når gassen kommer i kontakt med metallet, skaper det et overopphetet område mellom 20.000 og 50.000 grader Fahrenheit (11.093 og 27.760 grader Celsius) som skiver gjennom metallet [kilde: Rupenthal og Burnham].

For at biler skal se ut og yte sitt beste, må metalldelene deres kuttes i veldig smale bånd med nøyaktighet toleranser. Gå til neste side for å finne ut om fremskritt som forbedrer denne nøyaktigheten.

En strøm av vann sprenger gjennom en samling av stål, betongblokk og polystyrenskum under en demonstrasjon ved University of Missouri-Rolla's High Pressure Waterjet Laboratory i Rolla, Mo. AP Photo / Kelley McCall

Produksjon av biler er et konstant forbedringsspill - bilkjøperne forventer mer forfining, ytelse og sikkerhet fra nyere kjøretøy, men likevel vil de vanligvis ikke betale mye mer for dem. For å gjøre kjøretøyer strukturelt sterkere, mer presist bygget og fremdeles rimelig betyr å omfavne teknologiske fremskritt som de som er beskrevet nedenfor:

EDM: Wire Electrical Discharge Machining, eller EDM, skjærer gjennom metaller ved å produsere en kraftig elektrisk gnist. En negativt ladet elektrode laget av molybden eller sinkbelagt messing frigjør en gnist når du er i nærheten av det positivt ladede metallstykket. Fordelen med denne metoden: Den kan oppnå en nøyaktighet på 1 / 10.000 centimeter. Det er 10 ganger smalere enn bredden på et menneskehår! [kilde: Ley]

EDM har imidlertid noen ulemper. For det første fungerer det bare på elektrisk ledende materialer. For en annen er det ganske tregt - så mye som 10 ganger saktere enn vår neste teknologi [kilde: Rupenthal og Burnham].

waterjets: Tenk på vannstråler som et flytende sandpapir med høyt trykk. Waterjets bruker en prosess som kalles "kald supersonisk erosjon" for å sprenge bort materiale med vann og en slags granulært tilsetningsstoff, kalt en slip. Denne kombinasjonen gjør det mulig for vannstråler å skjære gjennom metaller opptil 25,4 cm tykke, og med en høy grad av nøyaktighet [kilde: KMT Waterjet Systems].

Dette metallskjærende verktøyet har fått høy profil fra slike som bilentusiast Jay Leno og kjendisebil som tilpasser butikken West Coast Customs. Det er relativt enkelt å bruke og kan skjære gjennom mange forskjellige materialer foruten metaller.

For mer informasjon om metallskjæring og andre relaterte emner, følg lenkene på neste side.

Relaterte artikler

• Topp 10 daglige bilteknologier som kom fra Racing
• Hvordan Hypercars fungerer
• Slik fungerer autotransport
• Hvordan bilcomputere fungerer
• Hvordan førerløse biler vil fungere
• Hvordan bilproduksjonslinjer fungerer
• Kan du montere din egen bil?
• Hva gjør en digital bil digital?
• Hva er nytt innen syntetisk oljeteknologi?
• Kommer bilreparasjoner i fremtiden til å ødelegge deg økonomisk?

kilder

• Skjult, Steve. "Å bruke en håndholdt plasmakutter." Fabricator.com. 30. mai 2001. (5. desember 2009) http://www.thefabricator.com/plasmacutting/PlasmaCutting_Article.cfm?ID=16
• KMT Waterjet Systems. "Automotive Cutting using KMT Waterjet Systems." (5. desember 2009) http://www.kmtwaterjet.com/automotive.aspx
• Ley, Brian. "Diameter av et menneskehår." Fakta om fysikk. 1999. (7. desember 2009) http://hypertextbook.com/facts/1999/BrianLey.shtml
• Olsen, Dr. John H. "Nyere lineær-drev-teknologi forbedrer vannstrømnøyaktigheten og reduserer kostnadene." Fabricator.com. (5. desember 2009) http://www.thefabricator.com/WaterjetCutting/WaterjetCutting_Article.cfm?ID=2366
• Ruppenthal, Michael og Burnham, Chip. "Utforske komplementære kuttmetoder: Sammenligne kapasitetene mellom laser, plasma, EDM og waterjet-teknologi." Fabricator.com. 4. september 2001. (4. desember 2009) http://www.thefabricator.com/WaterjetCutting/WaterjetCutting_Article.cfm?ID=394
• U.S. Census Bureau. "Maskinverktøy (Metal Cutting Types) Produksjon: 2002." 18. januar 2005. (6. desember 2009) http://www.census.gov/prod/ec02/ec0231i333512.pdf