Metālapstrāde,  uzņēmums SIA Vestavia

Vestavia ir piemērots visiem, kas meklē augstas kvalitātes metāla apstrādes uzņēmumu. Vestavia sniedz augstākās kvalitātes metālapstrādes pakalpojumus. Jau vairāk nekā 10 gadus Vestavia ir bijis vadošais metālapstrādes uzņēmums Rīgā, Latvijā un mēs nodrošinām Jūsu vajadzībām atbilstošus pakalpojumus un ekspertīzi.

Metālapstrādei ir gara vēsture un tā kopš saviem pirmsākumiem ir fundamentāli mainījusies. Lai nodrošinātu augstākās klases pakalpojumus, metālapstrādes uzņēmumam ir jāpārzina savas nozares vēsture un Vestavia ir tieši šāda veida uzņēmums.

Metālapstrāde

Metālapstrāde ir process, kura gaitā metāls tiek izmantots, lai izgatavotu dažādas detaļas, priekšmetus vai lielizmēra celtnes, šis jēdziens ietver plašu darbu loku, un pie tā pieskaitāma lidaparātu un tiltu izgatavošana līdz pat nelielām dzinēja detaļām un juvelierizstrādājumiem. Tā kā no metāla iespējams izgatavot tik daudz dažādu priekšmetu, pastāv plašs prasmju, procesu, ekspertīzes un darbarīku loks, kas ir nepieciešams to izstrādei un šī iemesla dēļ metālapstrāde ir kļuvusi par ārkārtīgi specializētu profesiju.

Metālapstrāde ir kas vairāk nekā tikai profesija. Tā ir māksla, zinātne, nozare un amats – apvienots vienā. Šī amata vēsture ir vairākus tūkstošus gadus sena, tā stiepjas pāri visiem kontinentiem un kultūrām un tā ir viena no vissvarīgākajām nozarēm visā pasaulē. Attīstoties procesiem un prasmēm, šī nozare ir kļuvusi par vienu no visspecializētākajām pasaulē. Mūsdienīgās metālapstrādes darbnīcās atrodams liels skaits daudz un dažādu iekārtu, kas ir piemērotas darbam ar dažādām detaļām un spēj paveikt savu darbu ārkārtīgi precīzi.

Aizvēsture

Pēc arheologu sniegtās informācijas, pašas senākās vara raktuves atrastas no laika 8700 gadus pirms Kristus. Irākā atrastā vara kaklarota uzskatāma par vecāko jebkad atrasto vara izstrādājumu. Ziemeļamerikas senākie vara izstrādājumi atrasti no laika posma 5000 – 4000 gadus pirms Kristus, par kuriem liecina Viskonsīnas apvidū atrastie vara fragmenti, netālu no Mičiganas ezera. Varš tika izmantots ilgi pirms viena no vispopulārākajiem dārgmetāliem – zelta.  Vecākais, atrastais zelta artefakts datējams ar 4450. gadu pirms Kristus Varnas Nekropoles apvidū, Bulgārijā.

Lai gan pie metāla klases pieskaitāmi vairāki elementi, rakstnieks – zinātnieks Īzaks Asimovs apgalvo, ka zelts būtu jāuzskata par “pirmo metālu”. Asimovs savu apgalvojumu balsta uz aktu, ka zelts dabā atrodams savā dabīgajā formā kā tīrradnis. Nav nepieciešams zeltu atdalīt no citiem organismiem, tas pastāv tīrā formā. Vairums metālu šādi dabā nav atrodami, jo vairumā gadījumu tie ir sastopami rūdas veidā – kas ir minerālus saturošs akmens un, lai tajā esošo metālu atdalītu no citām vielām, ir nepieciešams apstrādes process vai ķīmiska reakcija.

Zelta īpašības padara to par vienu no visvienkāršāk apstrādājamajiem metāliem.  Tā augstais padevīgums un lokāmība ļauj tam viegli piešķirt vajadzīgo formu, pat tad, ja tie izmantoti akmens vai koka darba rīki. Šī iemesla dēļ tas kļuva ārkārtīgi populārs agrīnajās civilizācijās.

Kultūrām attīstoties un tehnoloģijām uzlabojoties, dažādas sabiedrības atklāja veidus, kā ar siltuma palīdzību metālu iespējams atbrīvot no tā rūdas ietvara. Drīz vien pēc tam pielietojumu atrada akmeņi ar augstu vara, svina un alvas saturu. Tas pavēra daudzām kultūrām iespējas šo metālu izmantošanā un nepagāja ilgs laiks, līdz metāls ļāva ieročiem, keramikai, iekārtām un pat ēkām kļūt izturīgākām. Visā pasaulē parādījās raktuves, kur minētā tipa rūda tika iegūta. Metālapstrāde Dienvidāzijā Meragrā jau tika piekopta laika posmā no 7000. – 3000. gadam pirms Kristus. Vara kausēšanas pirmās pazīmes Tuvajos Austrumos novērojamas ap 6000. gadu pirms Kristus.

Vairums seno civilizāciju septiņus svarīgākos metālu izmantoja vairāk nekā 5000 gadu. Septiņi galvenie metāli ir dzelzs, svins, alva, varš, sudrabs, zelts un dzīvsudrabs. Šo septiņu metālu oksidācijas amplitūda ir no +0.44 V līdz -1.50 V un šīs vērtības spēlēja svarīgu lomu šo metālu izmantošanā Oksidācijas potenciālam ir svarīga loma tajā, cik stipri rūda ir pieķērusies metālam. Piemēram, zeltam ir daudz zemāks oksidācijas līmenis un šī iemesla dēļ tas ir atrodams dabā tīrā veidā. Otrā spektra pusē atrodas dzelzs, kura atdalīšana no rūdas ir daudz sarežģītāka, jo tas rūdai ir pieķēries daudz ciešāk.

Varu un alvu svarīgu padara fakts, ka tie ir sastopami tik bieži.  Vara izmantošana bija ārkārtīgi sarežģīta līdz brīdim, kad tika atklāts, ka tā karsēšana varētu palīdzēt metālu atdalīt no rūdas. Kopš šī atklājuma varš tika izmantots ārkārtīgi plaši.

Viena no vara vājībām ir tā, ka tas ir salīdzinoši mīksts un trausls. Šīs īpašības varu padarīja lieliski piemērotu izmantošanai rotaslietās un ļoti vienkāršos darbarīkos, bet tas nebija pietiekoši cietas, lai to izmantotu augstākas stiprības darbarīkos. Lai šo problēmu pārvarētu, varš tika sajaukts ar alvu, tādējādi iegūstot bronzu. Šo divu metālu kombinācija nodrošināja vajadzīgo cietību, tajā pašā laikā nezaudējot vara lokanību. Tas jauno sakausējumu padarīja ideāli piemērotu smagākajiem darbarīkiem un ieročiem, kā arī to izgatavošanai bija nepieciešams mazāk darba nekā ar augstākas izturības metāliem.

Metālapstrādes attīstība netika novērota tikai Tuvajos Austrumos. Drīz vien bronza kļuva par “metālu”, no kura tika izgatavoti vairums darbarīku un ieroču, visā pasaulē. Ķīnā un Britu salās tikuši atklāti vissenākie pierādījumi bronzai. Ap 2700. gadu pirms Kristus bronza bija atrodama visur, kur cilvēki bija iemācījušies metālu atdalīt no rūdas. Neilgi pēc tam kultūras visā pasaulē no vara pārgāja uz dzelzi.

Vēsture

Ap trešo gadu tūkstoti pirms Kristus, laikā, no kura atrodami pirmie rakstveida pierādījumi, tie parāda, ka civilizācijas Ēģiptē, Indijā, Izraēlā un Ziemeļamerikā izmantoja dārgmetālus. Tolaik jau pastāvēja likumi un tirdzniecības līgumi, kas regulēja šo metālu īpašumtiesības, tirdzniecību un izplatību.

Tirdzniecība veicināja prasmīgas metālamatniecības attīstību, kuras amatnieki spēj iegūt dažādas metāla formas, kas savukārt tika izmantotas visdažādākajos veidos – juvelierizstrādājumos, darbarīkos, ieročos, keramikā un celtniecībā.

Šīs nozares amatnieku prasmes gadu gaitā aizvien auga. Izstrādātas metodes izraisīja vajadzību pēc amatniekiem, kalējiem, alķīmiķiem, atharvēdiskajiem praktiķiem un citām metālapstrādes speciālistu grupām. Bieži vien tas nozīmēja, ka attiecību darba veikšanai bija nepieciešama tirdzniecībai un tādējādi metāla kļuva par vienu no galvenajiem iemesliem tirdzniecības attīstībai starp dažādām kultūrām.

Ejot gadsimtiem, metāli kļuva ārkārtīgi plaši sastopami un no tiem izgatavotie priekšmeti kļuva aizvien sarežģītāki. Tā kā no metāla bija iespējams izgatavot tik daudz un dažādas lietas, šo elementu svarīgums aizvien pieauguma un tādējādi ar metāla apstrādi saistītās prasmes kļuva aizvien nozīmīgākas un turpināja attīstīties. Metālamatnieki ne vien atrada jaunus veidus aizvien ātrākai metāla ieguvei, bet arīdzan atklāj tā jaunus pielietojuma veidus. Daudzas civilizācijas to metālapstrādes spēju dēļ kļuva ārkārtīgi spēcīgas.

Metāls šodien ir tikpat svarīgs, kā tas bija 2000 gadus senā pagātnē. Metāls šodien tiek izmantots daudzos priekšmetos, sākot no kompjūteriem, lidmašīnām, sadzīves tehniku līdz pat juvelierizstrādājumiem. Agrīno metālamatnieku darbi un izstrādājumi veido pamatu tam, ko tiek ražots un izmantots šodien.

Galvenie metālapstrādes procesi

Metālapstrāde galvenokārt tiek iedalīta trīs sekojošajās, galvenajās kategorijās: veidošana, savienošana un griešana. Katrā no kategorijām tiek īstenoti dažādi procesi, lai tiktu izstrādāti un iegūti vajadzīgie priekšmeti.

Runājot par metālapstrādes procesiem, vispirms svarīgi ir izprast divus sekojošos jēdzienus.  Pirmais no tiem ir “iezīmēšana” (arī saukts par “izklājumu”). Šī procesa ietvaros, vēlamais dizains vai forma tiek pārnests uz metāla virsmas un šis tiek uzskatīts par sākotnējo metālapstrādes soli. Šis solis tiek izmantots gan lielos rūpnieciskos darbos, gan arī ar metālapstrādi nodarbojoties kā ar hobiju. Dažādos metālapstrādes apakšnozarēs iezīmēšana ir visplašāk izmantotā metode inženiera plāna pārnešanai uz apstrādājamā metāla, pirms tiek uzsākts ražošanas process.

Otrais jēdziens ir “bīdmēri”. bīdmēri ir rokas darbarīki, kas tiek īpaši izmantoti, lai ārkārtīgi precīzi izmērītu attālumu starp diviem punktiem izstrādājumā. Vairumā bīdmēru ir pieejami divi plakanu, perpendikulāru izvirzījumu pāri, kas tiek izmantoti izstrādājuma gan iekšējo, gan arī ārējo diametru mērīšanai.  Bīdmēri tiek izmantoti visdažādāko mērījumu veikšanai.

Lokšņu (un cauruļu) veidošanas process

Pastāv daudz un dažādi veidošanas procesi, kuru ietvaros veidošanai nepieciešamās darbības var tikt veiktas istabas temperatūrā. Tomēr ne visus procesus iespējams veikt šādi, jo dažiem materiāliem nepieciešama tā presformas vai arī paša izstrādājuma karsēšana. Mehāniskā spēka veidošanas procesos ietilpst tādas darbības kā kalšana, hidroformēšana, virpošana, celšana, liekšana, pakāpeniskā veidošana, veltņošana, veidošana ar plūsmu, horizontālā ieliekuma noņemšana un citas.

Griešanas procesi

Griešana nav vien viens process, bet gan šis jēdziens sevī ietver vairākus procesus, kur materiāls tiek sagatavots tā, lai tas atbilstu noteiktai ģeometriskai konfigurācijai, noņemot no izstrādājuma lieko materiāla daļu. Šo procesu ietvaros dažādi rīki tiek izmantoti dažādu projektu īstenošanai.  Griešanas procesa rezultātā tiek iegūti divi sekojošie procesi: atgriezumi un gala produkts. Atgriezumi parasti būs metāla skaidras.

Metāla griešanas procesā iedala trīs sekojošās, galvenās kategorijas:

• Mehāniskā apstrāde – šī procesa gaitā tiek iegūtas skaidas. Viens no vispopulārākajiem metāla skaidas radošajiem metāla skaidu apstrādes procesiem ir urbšana.
• Dedzināšana – šis ir procesu kopums, kuru gaitā metāls tiek sagriezts, izmantojot procesu, kurā iegriezums tiek oksidēts, lai no izstrādājuma atdalītu atsevišķas metāla daļas. Visplašāk izmantotais dedzināšanas veids tiek īstenots ar skābekļa-degvielas griešanas degļa palīdzību, tas ļauj lietotājam vienu metāla loksni sadalīt vairākos mazākos gabalos.
• Citi procesi – pastāv arī citi procesi, kurus nav iespējams vienkārši pieskaitīt kādai no citām minētajām kategorijām. Ļoti plaši izmantots šādi procesa piemērs ir ķīmiskā frēzēšana, kas tiek izmantots, lai no izstrādājuma noņemto lieko materiālu, izmantojot kodīgas vai maskējošas vielas.

Metāla griešanai var tikt izmantotas daudz un dažādas tehnoloģijas.

• Manuālās tehnoloģijas: šo tehnoloģiju īstenošanai tiek izmantoti kalti, šķēres, zāģi un grieznes
• Erozijas tehnoloģijas: ūdens strūklas izmantošana, abrazīvas plūsmas iekārta vai arī elektriskais lādiņš.
• Mehāniskās tehnoloģijas: urbšana, frēzēšana, slīpēšana, virpošana un zāģēšana.
• Metināšanas/dedzināšanas tehnoloģijas: skābekļa-degvielas deglis, plazma un lāzergriešana.

Griešanas šķidrums tiek izmantots situācijās, kur izstrādājuma un griezēja saskares vietā novērojams liels berzes un siltuma apjoms. Šādā gadījumā pa izstrādājuma virsmu tā griešanas laikā tiek izsmidzināts dzesējošs šķidrums. Tas samazina berzi un temperatūru abu priekšmetu saduras vietā. Šāda metode neļauj darbarīkam nolietoties.

Frēzēšana

Frēzēšana ļauj lietotājam izgatavot sarežģītas formas metāla priekšmetu, no izstrādājuma noņemot lieko materiāla izstrādājuma galīgās formas iegūšanai. Tas parasti tiek darīts ar frēzmašīnu. Frēzmašīna ir ar elektrību darbināta ierīce, kas palīdz iegūt to formu, kuru ir vēlams iegūt ar frēzes griezēja palīdzību, tai rotējot uz vārpstas gluži tāpat kā urbim. Šis darbs tiek veikts uz darba galda, ļaujot lietotājam pārvietot galdu divās dimensijās darba pabeigšanai.  Divi visbiežāk sastopamie frēzmašīnu veidi ir horizontālā un vertikālā frēzmašīnas, tās var tikt vadītas ar roku vai arī ar datora starpniecību (CNC).

Ar frēzes griezēja palīdzību iespējams izgatavot 3-D detaļas, frēzēšanu veicot visās trīs asīs – X,Y, Z, tādējādi izstrādājumam no visām pusēm atbilstot lietotāja specifikācijai. Kamēr vairums detaļu iespējams izmantot tieši ar CNC iekārtas palīdzību, dažos gadījumos darba galdam ir jātiek iestatītam manuāli, lai nodrošinātu, ka izstrādājuma izmēru tolerance iekļautos 1/1000 collas (Šī vienība bieži vien tiek dēvēta par tūkstošdaļu.

Frēzēti var tikt daudz un dažādi materiāli, ieskaitot alumīniju, varu, alvu un nerūsējošo tēraudu. Ātrumu, ar kādu frēzēšana var tikt veikta, nosaka materiāla tips. Katrā apstrādes reizē, atkarībā no materiāla, iekārta spēj noņemt tikai noteiktu daudzumu materiāla. Cietāku materiālu frēzēšana ir daudz lēnāka, jo katrā apstrādes piegājienā iespējams noņemt vien nelielu kārtu materiāla.

Nosakot izmaksas izstrādājumu ražošanai, jāņem vērā vairāki faktori. Vispirms izmaksas iespaido frēzējamā materiāla tips, jo cietāks materiāls, jo ilgāk tas jāfrēzē. Cietāku materiālu frēzēšanai arīdzan nepieciešams vairāk dzesēšanas šķidruma, lai frēze netiktu sabojāta, kas arī veido papildus izmaksas.

Virpošana

Klienti, kas nepieciešami cilindriskas virsmas izstrādājumi ar viena punkta griešanas darbarīku, priekšroku dod virpošanai. Procesa laikā izstrādājums tiek rotēts, kamēr griešanas darbarīks virzās materiālā radiāli vai aksiāli. Ja izstrādājumi tiek veidoti perpendikulāri materiālam, tie tiek saukti par virsmām. Ja virsma tiek izgatavota, virzot darbarīku gan aksiāli, gan radiāli, tad šāds process tiek dēvēts par profilēšanu.

Viena no populārākajām virpošanas iekārtām ir virpa, kas rotē bloku vai cilindru, līdz amatnieks ir izgatavojis no tā gatavu produktu. Materiāla formas veidošanai var tikt izmantoti dažādi procesi, ieskaitot griešanu, rupjapstrādi vai deformāciju. Virpas tiek izmantotu, lai izgatavotu dažādus priekšmetus, piemēram, svečturus, bļodas, gultņus un gultņu stiprinājumus, beisbola nūjas, kloķvārpstas un galda kājas.

Virpai ir trīs sekojoši galvenie komponenti:

• Priekšējais virpas balsts – priekšējā virpas balsta vārpsta tiek izmantota lai nostiprinātu apstrādājamo materiālu žoklim līdzīgā iekārtā, kas tiek dēvēta par skrūvspīlēm. Virpošanas procesa laikā, vārpsta griežas ar savu asi ārkārtīgi lielā ātrumā, tādējādi dodot nepieciešamo enerģiju materiāla griešanai. Vairumā mūsdienu vārpsta tiek izmantoti elektromotori.
• Slīdrāmis – slīdrāmis ir platforma, kas var virzīties paralēli vai perpendikulāri rotējošajai asij. Tas tiek veikts ārkārtīgi precīzi, izmantojot datora noteiktus iestatījumus. Griezējs virzās pretim apstrādājamajam materiālam, kamēr tas rotē, bet griezēja darba rīks savukārt pakāpeniski noņem materiālu vajadzīgajā vietā.
• Aizmugurējais virpas balsts – aizmugurējais virpas balsts virzās pa rotējošo asi un, ja nepieciešams, var tikt nofiksēts tieši vietā. Tas palīdz apstrādājamo materiālu noturēt savā vietā, kamēr griešanas darbarīki apstrādā tā galus.

Pastāv daudz un dažādi tehniku veidu, kurus var īstenot ar virpu un viena punkta apstrādes darbarīku. Tajos ietilpst:

• Noslīpināšana: Šī tehnika griež materiālu leņķī cilindra stūri.
• Atdalīšana: šajā tehnikā darbarīks tiek virzīts pret materiālu radiāli tā, lai būtu iespējams nogriezt tā galus.
• Vītņu griešana: šī procesa ietvaros darbarīks tiek vilkts gan gar iekšējo, gan arī ārējo detaļas virsmu, tai rotējot. Šādi iespējams iegūt attiecīgi gan ārējo, gan arī iekšējo vītni.
• Izvirpošana: Šī procesa ietvaros viena punkta apstrādes darbarīks tiek virzīts pa rotācijas ass virzienu gan paralēli, gan arī lineāri.
• Urbšana : materiāla ar urbi tiek urbts aksiālā virzienā.
• Rievošana: šī tehnika ļauj iegūt īpašu darba virsmas tekstūru t.i. šķērssvītrotu, kas padara materiālu vieglāk satveramu.

Mūsdienu CNC virpas un mehāniskās apstrādes centros bieži vien frēzēšanu var novērot vienlaicīgi ar citu darbarīku izmantošanu.  Šādi darbarīki apstādina materiāla rotāciju un pats darbarīks, rotējot, veic apstrādes darbu. CNC iekārtas joprojām strādā X, Y, Z koordinātu asī tā, lai virpošanas darbarīki spētu izgatavot pabeigtu gala produktu. Tas ļauj vienkārši izgatavot 3-D objektus, kas atbilst klientu vajadzībām.

Visbiežāk virpošanai vislabāk ir piemēroti mīkstāki metāli, lai gan arī darbam var tikt izmantoti cietāki, bet to apstrādei nepieciešams vairāk laika. Jāņem vērā, ka griešanas darba rīkam jābūt vienmēr izgatavotam no cietāka metāla nekā pašai detaļai. Pretējā gadījumā darbarīks tiks sabojāts, jo tas nespēs paveikt vajadzīgo darbu. Ātrumu palielināšanai nebūs vēlamās iedarbības.

Vītņu griešana

Pastāv virkne dažādu vītņošanas procesu, kurās ietilpst vītņurbja vai vītņojamās plates vītnes, izmantojot frēzēšanu, lai radītu viena punkta vītni griešanai, veltņošanai, slīpēšanai un vītņu veidošanai. Vītņurbis tiek izmantots, kad materiālam ir nepieciešama iekšējā vītne caurumā, kas jau iepriekš ir ticis izurbts. Vītņojamā plate rada ārējo vītni, kas var tikt iegriezta cilindra virsmā.

Slīpēšana

Slīpēšana ir process, kas tiek izmantots materiāla noņemšanai, izmantojot rupjapstrādi. Pastāv vairāki, dažādi pilēšanas veidi, to starpā ietilpst arī slīpēšanas iekārtas izmantošana. Šī iekārta tiek izmantota ārkārtīgi smalka slīpēšanas efekta panākšanai. Tā katrā apstrādes piegājienā izdara ārkārtīgi vieglus iegriezumus, katrā reizē darbojoties ārkārtīgi precīzi. Veltņi ir dažāda virzienā un tie parasti ir akmens vai dimanta bāzes.

Slīpmašīnu pamat tipi ir slīpēšanas darbgalds vai rokas leņķa slīpmašīna. Tās var tikt izmantotas detaļu atskabargu noņemšanai un tās ir ārkārtīgi efektīvas metāla apstrādes iekārtas.

Slīpmašīnas laika gaitā ir ārkārtīgi mainījušās.  Pašā sākumā, rokas slīpmašīnas galvenokārt tika izmantotas asināšanai, bet šodien 30 000 RPM CNC iekārtas, var izgatavot ārkārtīgi specifiskas detaļas, piemēram, reaktīvās turbīnas.

Lai slīpmašīna varētu panākt vēlamo efektu, tās apstrādes materiālam ir jābūt ārkārtīgi izturīgam. Slīpmašīnu pirmsākumos tās bija ļoti ierobežotas un tās galvenokārt tika izmantotas darbu pabeigšanai. Laikam ejot, apstrādes virsmai tiek izmantoti aizvien jauni materiāli, ieskaitot dimantus, kas ir ievērojami palielinājuši to darbu apjomu un skaitu, kuriem slīpmašīnas var izmantot šodien. Mūsdienīgās slīpmašīnas ar to lielo jaudu un precizitātes rādītājiem un ir ideāli piemērotas kosmiskajai aviācijai domātu priekšmetu izgatavošanai.

Metināšana

Visbiežāk izmantotā metode metālu savienošanai ir metināšana. Metināšanās procesa gaitā metāli jeb termoplasti tiek savienoti kopā ar sakausēšanas procesa palīdzību. Šī procesa ietvaros, pildviela tiek iekausēta detaļās, radot izkusušu savienojuma vietu, kurai atdziestot, tiekot iegūts sacietējis savienojums. Dažkārt šo savienojumu izveidei, papildus temperatūrai, tiek izmantots arī spiediens.

Metinājumu izveidei var tikt izmantoti dažādi enerģijas avoti. To starpā ir gāzes radīt liesma, elektriskais loks, elektronu stari, lāzeri, ultraskaņa un berze.  Metināšana bieži vien tiek izmantota rūpnieciskos darbos, lai gan nereti metināšana tiek izmantota arī citviet. Lai kas būtu jādara, metināšana vienmēr būtu jāuztic profesionāļiem un tā jāveic vidē, kur tiek ievēroti paši augstākie drošības standarti.