板金工作簡介

板金展開法

板金材料

板金工作簡介

    板金工作屬機械加工的一種,其作業乃將各種金屬經剪切、成型、組合,做成各種不同的形狀。而供人使用,其成品包括運輸方面的飛機機體、汽車車體、船舶,建築設備方面的空氣調節系統、冷暖氣通風導管、工廠中之各種設備,以及辦公室和家庭用品方而的箱櫃、廚具等。由此可知,板金工作的範圈非常廣泛,與人們日常生活也有相當密切關連。隨著科學與工業的進步,板金工作亦趨向於精密化、自動化的製造與發展,以提高產品品質及生產力。然而欲達此目的,必須要對板金工作的知識與技能作徹底的瞭解和熟習,故需先學習各種基本手工工作法,以便從"做"中"學",俾利於日後的綜合應用。

(一)板金工作應具備的知識與技能

    一位標準的板金技術工人,必須具備相關之專業知識和熟練的工作性能。諸如各種板金材料的製造、性質、規格,各種手工具之正確使用方法,各種板金機器之構造、使用方法、保養及安全規則,板金施工方法之判斷,以及安全衛生.職業道德等,都是板金工所應具備的相關知識。而板金工的工件技能則有展開圖的繪製法,材料的計算,經濟有效上落樣,成型的方法,如直邊折摺、圓柱體成型.凸緣、縮緣、球體成型及不規則曲面的成型,機械結合的各種接縫、鉚接計算及鉚接方法,焊接之操作,各種焊接的基本方法,各種材料之整形、組合、裝配、塗裝噴漆的方法,各種手工具及有關機器之操作,如此方能得心應手,操作自如,使工作進行順利,達到所預定之工作目標。

(二)板金工作的分類

1、依作業方法分為手工板金及機械板金。前者完全是手工作業,而後者以機械代替手工作業。

2、依作業目標可分為一般板金及打型板金,前者其加工方式僅以彎曲為主,材料本身厚薄不變,而做成各種成品;至而後者乃是將材料做成各種不規則之曲面,因而材料之厚薄有所改變,不容易恢復材料本身原有之形狀。

3、依材料厚度分薄板及厚板,一般以3mm(1/8")為界限,在3mm以下者為薄板金,超過3mm以上則屬厚板金,現在一般稱為西工或冷作,其工作以各種機械及建築之骨架、大型容器、鍋爐及船舶等為對象。雖然其工作方式因材料厚度不同而有差異,但其作業原理和一般薄板相似。

板金展開法

    板金工作物,大多為曲面且中空的零件或成品,在施工而必須依照實物或是工作圖上的尺寸,將其表面展開成平面,這種以實際尺寸所展開的平面即為展開圖。按著在展開圖的外緣加上所需接縫裕度或板金邊緣的裕度,以及劃上折彎或剪切記號後,即為完整的型板(pattern)。有了完整而準確的型板才能獲得尺寸精確的板金製品。

    因此,板金工作者必須熟習如何製作型板,而在製作型板之前更須深入了解各種型板展開之力法與應用,如此才能符合工作實際需要。

    板金型板的意義就是依據幾何原理,將物體本身立體形狀之外皮展開於一平面上的圖形,工作者依此圖形描繪於板料上,在利用繪圖法求展開時,某些工作物因形狀簡單可直接繪出其展開圖,但大部分工作物之展開係依據實體之大小先劃出三視圖或輔助視圖,並應用幾何畫法再繪出展開圖。此種方法用處很廣,可分為平行線展開法、放射線展開法以及三角形展開法。

(一)平行線展開法

1、原理

    稜邊互相平行之工作物,如方管、長方管及圓管等,若在其表面塗上一層顏料,然待放在一張白紙上,讓其滾動或拆開,則可得一圖形,此為該等形狀之展開,乃是許多平行素線的集合面,由於集合素線均互相平行故名為平行線展開法。

2、作圖方法

    用平行線法展開時,是先從具有表示各稜線及素線實長的視圖中引出伸展線,此伸展線和各稜素線垂直,然後在伸展線上定出基準點(展開起點)及其他相關各點,在這些點上畫出測量線(又稱元素線)而和伸展線互相垂直,亦即測量線互相平行且平行於各稜素線,再將各稜素線的高度投影到有關之測量線上得到各交點,依次連結各交點即可獲得所要的圖形。

(二)放射線展開法

1、原理

    角錐體和圓錐體,在其表面上塗上一層顏料,然後放在一張白紙上讓其以頂點為圓心作滾轉,則可得到一扇形的痕跡就是角錐體和圓錐體的展開,由此原理可知角錐體與圓錐體之展開,乃足許多斜邊以一點為中心所作的集合面,由於其稜或素線均相交於一點而作放射狀,故名為放射線展開法,又名為輻射線展開法。

2、作圖方法

    利用放射線法展開時,先自視圖中角錐或圓錐頂點位置引出伸開圓弧,其半徑應為各稜或素線的實長,然後在伸開圓弧上定出相關各點位置,並自各點引測量線指向頂點圓心,然後將視圖中之點引至相關之測量線上,連結個交點即成。

(三)三角形展開法

1、原理

    兩點連成一線,三線可構成一個面,而構成物體的任何一個平面成曲面,均可視為數個三角形構成,在板金作品中,有許多形狀不規則的物體,無法按平行線展開法或放射線展開法來繪製展開圖,因此,即將構成物理的面,分為若干三角形組成,其三角形數愈多,展開亦就愈準確,此種利用若干三角形組成來展開的方法即稱為三角形展開法。

2、作圖方法

    三角形的構成乃是由其三邊組合而成,而在展開圖中此三邊的長度必為實長,才能展開出真實的型板,因此展開而必須先在視圖中求出各邊的實長,然後依正規之順序將其畫於型板上,才能順利完成;斜邊為實長,是利用已知兩股求斜邊的直角三角形作圖原理作圖,直角三角形的高,按正投影的原理,即為該線投影在正視圖中的垂直高度,而底則是投影在俯視圖中的長度,因此任何一三角形的邊,只要在俯視圖中找出高度,那實長就可求出。

 

板金材料

    板金工作使用的材料種類很多,有鐵金屬與非鐵金屬,其無論在常溫或高溫加工,都必需具備有延展性、剪斷、壓縮成形等性質,且要有不易破裂、變形等性質。一般使用的板金材料有鋼板、鍍鋅鐵板、鍍錫鐵板、不袗板、銅及銅合金板、鋁及鋁合金板、金屬線等,茲將板料的製造方法及其種類、性質、規格與用途引述如下。

(一)板金材料的製造

    鋼在煉鋼爐中減少多餘的含碳量,及除去有害的雜質後,由於具有延展性,故在常溫時可以軋延各種製品形狀,加在高溫狀態時更容易加工。

    鋼的加工法有三種,即軋延、鍛造、鑄造。而鋼製品生產量之95%以上係依軋延加工所完成的。軋延有熱軋與冷軋二種。鋼之軋延不只是要使其成形,而且在軋延過程中所加之壓力,能使其結晶組織變為細緻,增加其強度及韌性。

    現在大規模鋼鐵一貫作業之工廠,20噸大小之鋼錠放入灼熱爐中,用內外均有1150~1300度C之溫度加熱,並且軋延製成中塊的鋼塊,再按製品之種類及使用目的,施以塑性加工而成為鋼板、鋼線、型鋼、鋼條及鋼管等。

    一般軋延鋼板、板金作業所使用的鋼板,係以極軟鋼之鋼錠,用滾筒軋延成板片狀者,依其厚度來分,可分為薄板、中板、厚板三種。薄板為一般板金作業的材料,其厚度在1.6mm以下,中板則用於機械構件及板金零件材料,其厚度在1.6mm以上。厚板則皆用於製作鍋爐、鋼鐵構造物和造船等工業上,其厚度在6mm以上。

    至於線材之製造,則是將素材圓棒冷抽(drawn cold)而成。其法是設計一系列依次而漸小之板模(plate dies),然後使圓棒依次通過,則其外徑逐漸減小,直到我們所需要之規格為止。

 

(二)鋼板與鐵線之號規

    板金厚度的設計製造是由所謂號規一系列的號碼來加以決定之。在目前,對於不同種類金屬的使用有幾種不同的系統,然而對於鐵及鋼板之設計製造是採用美國標準號規(United State Standard Gauge),簡稱U.S.S.G。有關板金之厚薄,鐵線之粗細,都可用這種號規來量度。

    號規係一塊有缺口之圓形金屬板,每一缺口表示一種厚度及一個號碼,在號規的正面自0至36,共有37個號碼,其背面則對應有37個以小數表示之厚度尺寸,如30號之背面為0.0125",即表示30號板之厚度是0.0125吋。板金厚度亦可用分厘卡(micrometer)量得之。依照量得之厚度尺寸可在規格表內查出其相當之規格號碼。金屬線之直徑在13mm以下者亦用號規表示之,而線號規種類很多,在美國用於鐵線或鋼線之號規為Stl. W.G.(U. S. Steel Wire Gauge)。

(三)板金材料的種類、性質、規格與用途

    板金材料在使用中由於強度、硬度、外觀、價格等差異,且因製品所要求的條件不一,常在一種金屬中熔合他種金屬或非金屬元素使用(即合金)亦有在材料外部鍍上其他金屬層者(即包覆鋼板),以達防蝕目的,茲將多種常用材料介紹如下:

1、黑鐵皮

    亦稱未包覆鐵板,是由含碳最少(C 0.15%以下)的鋼錠,以熱軋加工,不施以其他表面處理者,因表面顏色呈青黑色,故稱為黑鐵皮。用於需油漆或電鍍等防蝕處理之各種物品。例如火爐管、油箱、油槽、乾燥機、混合機及集塵裝置等。普通所用的軋延鋼板其定尺成品規格有3呎X6呎、4呎X8呎、5呎X10呎三種。

2、磨光鋼板

    亦稱光面鐵板,為黑鐵皮再施以冷軋加工(即常溫軋延)使表面平滑呈銀灰色者。冷軋鋼板比熱軋鋼板的加工性優良且表面美麗,所以大都使用在汽車車身、機械零件、電機器具、化工機械設備等表面需要平滑漂亮的構造物,其用途非常廣泛。

3、鍍鋅鐵板

    鍍鋅鐵板俗稱白鐵皮,因其表面有白色耀目的羽狀花紋,這些耀亮的花紋是由於熔融的鋅料在板金上冷卻後所形成的。這些鋅膜除了防蚻觀之外,也使白鐵皮易於錫銲。鍍鋅鐵板適用於製造屋頂、屋簷水槽、空氣調節導管、廣告招牌等,以及食器以外的容器,如箱、盤、水桶等。鍍鋅鐵板有平板、浪板及長尺寸板卷三種,卷狀者為生產工場大量所使用,平板為普通板金加工用材料,平板之寬度有2呎6吋及3呎兩種,長度有6呎、7呎、8呎三種,板厚的規格通常以U.S.S.G.號數表示,常用者為#26~#31。

    浪板之主要用途為建築材料,其寬為26吋,長度有6呎、7呎、8呎三種,浪寬則有3吋、2吋、1(1/4) 及1吋等,浪高為浪寬的1/4,浪扳之厚度亦以USSG號數稱呼之。

4、鍍錫鐵板

    鍍錫鐵板俗稱馬口鐵,係將薄綱板以熱浸法或電鍍法鍍上一層純錫,有光亮的銀白色表面,鍍錫的目的亦為防止袘k。因錫對人體無害,故其主要用途在於食品容器、罐頭、盤器等方而。鍍錫鐵皮的尺寸普通有14吋X20吋及20吋X 28吋兩種,但特殊的有36吋X 72吋,又煤油罐用的有10吋X 20吋、14吋X 18(3/4)厚度的稱呼不用尺寸,而以每箱的重量來表示,如100磅或170磅等。其每箱的張數有56張、112張、224張等。

    日前鍍錫鐵板已漸漸為不袗和鋁板所取代。

5、不袗板

    不袗板是近年來頗為廣泛使用的板金材料,可做為製造廚房用品、醫療用器具.化學、製藥機器,以及車輛、建築用品等,它不受大氣及濕氣之侵蝕,為高級鋼料中加入鎳、鉻、錳、矽、鉬等金屬所作成的合金。其中以鎳、鋁的含量為最高,可分為鉻系不袗及鎳鉻系不袗。鉻系不袗含12%以上之Cr,不受有機酸及硝酸之侵蝕,但易受稀硫酸之侵蝕;鎳鉻系不袗含Cr16~26%、Ni6~22%,常用之含量為Cr18%、Ni8%,稱為18~8不袗,耐蝕性最為優秀,一般板金工作使用此系不袗。

    不袗板表面依精製(finish)程度分成七級。由未加工之表面至如鏡面般的光澤。不袗板之大小、規格、厚度表示法與普通鋼板相同。由於不袗板具有較高的硬度與韌性,因此較不易剪切與彎曲。在剪切或彎曲不袗時,應視機器的容量(號規的號數)加4以作為剪切或彎折均不袗板之最大號數,因剪切容量是以中碳鋼為基準設定的。例如:剪切容量為#16之方剪機,最大只能剪切#20之不袗板。不袗易於錫焊及熔接,且熔接後將焊道磨平並拋光可得光亮如新之表面。

6、純銅板

    純銅的性質柔軟有韌性,是電、熱的良導體,因其有耐蝕性,可不加表面之保護處理,而廣泛的用於製造桶、屋頂、水槽及銅絲等器物。鋼經軋延出廠者其表面呈現淡紅且明亮之黃色,但曝露於空氣中時其表面很快的變成無光澤的純紅色,若曝露於濕氣中時其表面常變為純綠色。經過鎚打時或軋延後鋼質會變硬而脆,可將其加熱至純紅色使其軟化。

    板金工廠所使用的銅板依其大小及外觀之不同,分為定尺板、大板、瓦板及條板等四種,其尺寸單位近來都採用公制單位,但從前的尺貫制亦仍採用。

(1)定尺板

    定尺板有兩面磨板、單面磨板、黑板等分別,其大小一律為寬1.2尺,長4.0尺,在一般工作上用途最廣者為兩面磨板。單面磨板與黑板之主要用途為建築材料。單面磨板係作成銅板後,將其一面磨光而成,黑板係與兩個磨光板一樣經熱軋、冷軋加工,最後再加工消除其光澤或用加熱的方法使板面呈紅黑色而成。

(2)大板

    在工作上若定尺板之大小不適合使用,可用大板。大板之規格尺寸為3尺X6尺、4尺X 8尺、5尺X10尺三種。

(3)瓦板

    瓦板是軋延後再以鎚打成的,其表面雖然無磨板之光澤,但因鎚打與加熱之故,在表面上產生紅色與黑色之圖樣,呈現優雅美觀之外表。瓦板大部分是用在建築方面。其大小之規格為寬1.0尺X長1.2尺,厚度規格習慣上當以一張的重量表示。

(4)條板

    係經軋延成帶狀後,將兩面磨光之銅板。適合於大量生產小件成品之用。

7、黃銅板

    黃銅板是鋼與鋅的合金,呈顯明的黃色,具有耐蝕性且容易彎折,但強度比較高,所以用途比銅為廣。黃銅以其成分的配合量不同可分為三種。黃銅板之軋延方法與銅板相同。黃銅板之定尺板、大板、條板之成分均屬第三種配合。其規格亦與銅板相同,但比重稍輕,故黃銅板比銅板梢厚,但相差極微。

8、鋁板

    純鋁極軟、延展性極大,很少以純粹狀態使用。但鋁合金有較大之強度與韌性且不易生蛂A又無害於人體,比重小,可用於製造玩具、汽車、飛機、船、戶外戶內傢俱及建築材料等,但不易錫焊。

    杜拉鋁(duralumin)是以鋁為主要成分的合金。杜拉鋁的比重、顏色略與鋁相同,但強度比鋁高,是優良的航空材料。

    鋁板及杜拉鋁均是將鑄塊軋延而成的,有定尺板及大板等類。

9、鋅板

    鋅板由於不易腐蝕,故適宜於水槽及冷藏庫內面之材料,但容易為酸類侵蝕,所以也可以利用此性質作印刷用的照相原板。鋅質脆弱,在加工時宜特別小心。

    鋅板的定尺板為寬3呎X 7呎,厚度的種類雖然不少,但常用的是1~5厘厚。

10、鉛板

    鉛也和鋅一樣,在大氣中之氧化只限於表面部分,不侵入內部,又不易為酸鹼所蝕,故可以用於鍍金槽之內面成硫酸及其他酸類之容器。由於鉛能抵擋X-射線,因此也用於防止X-射線洩漏之場合。

    鉛板的定尺板為寬7呎X長30呎,厚度是以每平方呎的重量表示。