Jag har alltid tyckt om att se en smed arbeta. Det är en konstform och en fascinerande process att se dem dra glödhet metall från smedjan, för att några minuter senare med lite skickligt hamra och forma se ett vardagsföremål ta form. Det är bara något spännande med det, från lukten av eld till den glödheta metallen till hammarens rytmiska klang.
Förr i tiden var en smed känd för att tillverka verktyg, hästskor, vagnsdelar, jordbruksredskap och allt möjligt av metall. Men när bilen kom och skapade behovet av bilmekanik och specifika fordonsverktyg, hade den industriella revolutionen redan förändrat världen med utvecklingen av maskiner och processer för att minimera manuellt arbete och öka produktionen av produkter. Och det är inte det enda som förändrades.
Dagens verktyg är byggda för att motstå stressnivåer långt över den för år sedan, och som biltekniker litar vi på det. Långt ifrån hammaren och städet är dagens tillverkningsvärld ett fascinerande ämne, som vrider ihop utvecklingen av vetenskap och teknik till en dynamisk process.
Skiftnycklar är ett av våra mest använda verktyg, och de kan ta allvarligt missbruk, så jag tyckte det var ett perfekt tillfälle att ta en förstahands titt på hur de är tillverkade. Här är en sammanfattning.
Enskilda företag har sina egna specifika formler och procedurer, men de viktigaste stegen i processen är i allmänhet desamma. Allt börjar med materialet.
De flesta skiftnycklar är gjorda av legerat stål, och mer specifikt 6140 Chrome Vanadium stål. Anledningen är att 6140 Chrome Vanadium är ett beprövat material för produkter som kräver både styrka och hållbarhet. Även om dessa två aspekter från början kan tyckas vara en i samma, är de två olika saker.
Styrka är en egenskap som innebär att ett material kan motstå en avsevärd kraft, och hållbarhet är en egenskap som betyder att det kan motstå den kraften om och om igen.
"När du väljer en legering att göra ett verktyg av måste du tänka på slutanvändningen. Den typ av material du ska göra en hammare av är annorlunda än vad du ska göra en skiftnyckel av."sa Paul Dean, VP of Operations, Grey Tools."Du väljer ett material som ska ge de egenskaper som slutanvändningsverktyget kräver. När du tänker på en skiftnyckel måste den vara stark så att den inte snedvrids, och den måste vara hållbar så att den inte slits. Kromvanadin är ett vanligt material, men vi använder det alla på grund av de gemensamma egenskaperna i det."
Eftersom skiftnyckeltillverkare tar emot material i stora mängder, till exempel långa stålstänger, skärs dessa stavar som en förproduktionsprocess till specifika storlekar, sedan sandblästras de ofta för att avlägsna eventuella föroreningar som kan påverka produktionsprocessen. Ämnet, vid den tidpunkten bara ett stycke metall, värms sedan upp nära sin smälttemperatur.
Sedan droppsmids det, en process som tar det varma ämnet och formar det till ett grovsmide. Det grova smidet ger dig den form du vill ha, men inte nödvändigtvis alla dimensioner du behöver. Vid tillverkning av skiftnycklar kan mer än en storlek tillverkas av samma smide. Smidesprocessen är ofta bara ett steg, men det kräver ibland mer än ett beroende på skiftnyckelns konfiguration, och vissa tillverkare använder en kväveatmosfär under delar av den för att skydda stålets renhet från det omgivande syret, vilket kan orsaka brännskador och slagg.
Smidesmaterialen svalnar snabbt av sig själva men flyttas sedan vidare till nästa steg av glödgning. Glödgning är en form av värmebehandling som förändrar metallens fysikaliska egenskaper för att mjuka upp den som förberedelse för efterbehandlingsstegen.
Näst på tur är broschning, en specifik bearbetningsprocess som är det vanligaste sättet att dimensionera skiftnycklarnas öppna och boxade ändar. En brosch är ett metallbearbetningsverktyg som har en följd av tänder som ökar i storlek i små steg, och dragbroschning är den vanligaste processen för skiftnycklar, där broschen dras igenom tills du får den storlek du vill ha.
Nu är det dags att stämpla skiftnyckeln, som inkluderar storlek, artikelnummer och företagsnamn, och detta görs vanligtvis på en stanspress. Efter smidning glödgas en skiftnyckel så att det räcker för att ta bort material och stämpla, men efter stämpling behöver metallen inte arbeta mer ur en molekylär synvinkel för att flytta eller forma metallen.
Nu går det vidare till värmebehandling. Alla skiftnycklar är värmebehandlade för att möta hårdhetsstandarderna som anges av både amerikanska och internationella styrande sällskap. Minsta och maximala hårdhetsnivåer är mycket specifika. En skiftnyckel kan inte vara för mjuk där den skulle kunna runda av under användning, och inte för hård, vilket gör att den blir skör. Värmebehandlingsprocessen, som är en kritisk och mycket vetenskaplig del av tillverkningen, följs ofta och kombineras med härdning och härdning.
Ett exempel är värmebehandling som värmer skiftnyckeln och tillåter absorption av kol i ytskiktet, följt av en kylningsprocess som kallas quenching, som doppar ner det i en uppvärmd olja för att exakt kontrollera kylningstiden. Temperering är sedan en omedelbar uppföljning av uppvärmning och kylning med olika parametrar. Värmebehandling stärker skiftnyckeln, härdning förhindrar att den blir för skör.
Många anser att värmebehandling är den mest komplicerade delen av tillverkningsprocessen. "Varje material har ett annat recept för värmebehandling," sa Dean. "Du berättar för din värmebehandlare vad materialet är och den önskade hårdheten, och de kommer att få en kurva. Det verkliga problemet är att du inte kan kyla det för snabbt eftersom metallen kan ha delaminering eller mikrosprickor. Det är vanligtvis gjort. i varmare olja för att bromsa nedkylningen."
Värmebehandlingsprocessen kan ta timmar, och det är en mycket specifik formel som kan vara svår att få rätt på, så det finns alltid en acceptabel variation. Efter att skiftnycklarna har värmebehandlats kontrolleras de med en hårdhetstestare för att säkerställa att de ligger inom den erforderliga toleransen.
