Samenvatting metaalverwerkingstechnieken
Inleiding
Verwerkingstechnieken ingedeeld in 6 hoofdgroepen:
- Oervormen = van vormloze hoeveelheid ruw materiaal (vloeistof of poeder) een vast
werkstuk maken
- Omvormen = materialen worden koud of warm vervormd zonder dat de massa of het volume
veranderd
- Scheiden = van de uitgangsvorm wordt materiaal verwijderd tot het gewenste werkstuk
overblijft. Massa en volume verminderen.
- Verbinden = afzonderlijk vervaardigde onderdelen die later met elkaar verbonden worden
- Opbrengen van lagen: vb. lakken, verven, verzinken…
- Materiaaleigenschappen veranderen: vb. warmtebehandeling bij metalen
Omvormen
Bij omvormen wordt het materiaal plastisch vervormd, dus alles word uitgevoerd in vaste vorm
Moet geen rekening houden met de complexiteit van het stollingsproces
Machines en gereedschappen zijn erg duur dus omvormen is voor hoge oplages!
1. Koud omvormen
Grotere nauwkeurigheid en betere oppervlakteafwerking
Grotere krachten nodig dan bij warm omvormen
2. Warm omvormen
Boven rekristallisatietemperatuur, maar onder smelttemperatuur
Rekristallisatie
Grove korrelstructuur wordt afgebroken en er kan een uniforme fijnkorrelige structuur
bekomen worden zorgt voor betere materiaaleigenschappen
Walsen
Basisproces
Walsen is een vormgevingstechniek waarbij een dikke plaat metaal door twee of meer walsrollen
wordt omgevormd tot vlakke platen, folies of profielen. (Warm of koud)
Metaal tussen 2 tegengesteld draaiende rollen brengen
Warmwalsproducten = isotroop (eigenschappen zijn weinig afhankelijk van de richting)
Isothermisch walsen = metaal plaatselijk opwarmen tussen de rollen door elektrische spanning aan te
brengen aan de rollen
Koudwalsen zorgt voor glad oppervlak en nauwkeurige dimensies
Door plastisch vervormen is de vloeigrens verhoogd
Ellen Loeys
Academiejaar 2021-2022
Samenvatting metaalverwerkingstechnieken 2e Ba Productontwikkeling
,Indeling walsprocessen
• Langswalsen = walsgoed wordt zonder draaibeweging door de walsspleet bewogen
o Vlak-langswalsen: walsrollen die kegel-of cirkelvormig zijn
o Profiel-langswalsen: walsrollen die geen cirkel of kegel zijn
• Dwarswalsen = walsgoed roteert enkel om de eigen lengteas, geen beweging in de
asrichting
• Schuinwalsen = walsrollen staan schuin t.o.v. elkaar + voedingsbeweging in de
lengteriching
• Mannesmannproces
Massieve ronde stang wordt tussen 2 tonvormige walsen geleid waarbij de stang
vernauwd wordt waardoor het materiaal gestuikt wordt en in de hartlijn openscheurt
In het midden zit een ronddraaiende doorn die de scheur verder open wijdt tot de
gewenste binnendiameter van de buis
Herkennen gewalste producten: doorsnede is steeds gelijk
Extrusie
Algemeen
Omvormtechniek waarbij een blok werkstukmateriaal door een vormbepalende opening wordt
geperst
Blok wordt in een gesloten ruimte onder zeer hoge druk gebracht waardoor het begint te
vloeien en door de opening naar buiten gaat
Indeling extrusie
1. Warm extruderen heeft minder kracht nodig dan koude extrusie
2. Koud extruderen: blanke werkstukken met hoge maatnauwkeurigheid
3. Directe extrusie: materiaal wordt rechtstreeks door de extrusiekop geduwd
Veel wrijving tussen materiaal en matrijs waardoor opwarming van het materiaal ontstaat
Structuurverschil tussen kern en rand
Voordeel: goede oppervlaktekwaliteit en eenvoudige productiemethode
4. Indirecte extrusie: de ram is tegelijk ook de extrusiekop
Minder wrijving, maar duurder
5. Hydrostatische extrusie: zelfde als directe extrusie met een vloeistof tussen de ram en het te
extruderen metaal
Betere geleiding door extrusiekop en extra smering
Ellen Loeys
Academiejaar 2021-2022
Samenvatting metaalverwerkingstechnieken 2e Ba Productontwikkeling
,Profielextrusie
= continu proces om heel lange werkstukken met constante diameter te verkrijgen
Geschikt voor complexe profielen met complexe matrijzen duur
Je kan meerdere profielen tegelijk extruderen in een matrijs
Meerdere schijven na elkaar plaatsen omdat bij elke schijf de materiaalstrook meer splitst
Metaal van de matrijzen (schijven) zijn heel duur je moet dus goed overwegen dat je voldoende
km kan voorzien (5 km kunnen garanderen)
Matrijzen hebben torpedo’s (doornen) om de gewenste eindvorm te krijgen
In extrusierichting zie je allemaal lijntjes er ontstaat slijtage in de richting van de extrusie door de
matrijs
Open en gesloten profielen
Open profiel
Alles is vol in 1 geheel zonder holtes of kamertjes
Voor kleine oplage is een open profiel het goedkoopst
Gesloten profiel
Heeft kamertjes die gesloten zijn
Van een volle schijf ga je naar een gesloten profiel, dus die kamertjes worden gemaakt door een stuk
matrijs (doorn) en die moet ergens opgehangen worden in die matrijs
Materiaal wordt gesplitst en wordt dan weer gesloten is dus een zeer dure matrijs
Hier komt meer druk op de matrijs
Hoe meer stuks je moet extruderen, hoe goedkoper het wordt voor een gesloten profiel te nemen
Ontwerpregels
Wanddikte overal gelijk houden ontwerpprincipe van toepassing op alle materialen!
Hoe kleiner de radius, hoe groter de spanningsconcentratie en dus meer kans op breken
Meestal aluminium gebruikt voor extrusieprofielen
Aluminium kan je lakken als nabewerking gebeurt niet zo veel
Is als je de RAL kleur wenst
Annodisatie: tijdens het proces een kleurtje geven
Ellen Loeys
Academiejaar 2021-2022
Samenvatting metaalverwerkingstechnieken 2e Ba Productontwikkeling
, Gieten
Algemeen
Vloeibaar metaal in een vooraf gemaakte gietvorm gieten, daarna zal het metaal stollen in de
gewenste vorm
Gietproces
Er moet een gietvorm/matrijs gemaakt worden
Metaal moet gesmolten worden
Als zuurstof in aanraking komt met het gesmolten metaal ontstaan er metaaloxides
Zorgt voor vermindering van oppervlaktekwaliteit en mechanische eigenschappen
Matrijs moet gassen kunnen doorlaten en de vorm moet volledig gevuld kunnen worden zodat er
geen luchtbellen ontstaan
Matrijs moet dus voorzien zijn van opkomers of ontluchtingskanalen!
Gietvorm mag het slinken en krimpen niet belemmeren (slinken = volumevermindering bij het
stollen)
Je matrijs moet je dus overdimensioneren
Gietstuk moet uit de gietvorm kunnen genomen worden
Na het verwijderen van de gietvorm moet het gietstuk nabewerkt worden (behalve bij
hogedrukgieten)
Voor betere oppervlaktekwaliteit
Warmtebehandeling voor betere mechanische eigenschappen
Soorten matrijzen
Éénmalige matrijzen: je maakt een matrijs, giet het uit en slaat het daarna weer kapot
Goedkoper, en complexiteit is minder
Permanente matrijzen: duurder en kan je 1000’en keer gebruiken
Heel dure matrijzen, dus moet je hoge oplage hebben
Gedeelde gietvorm = 2 matrijzen die ze tegen elkaar doen
Ongedeelde gietvorm = 1 matrijs, met was (voor hele complexe vormen)
Ellen Loeys
Academiejaar 2021-2022
Samenvatting metaalverwerkingstechnieken 2e Ba Productontwikkeling
Inleiding
Verwerkingstechnieken ingedeeld in 6 hoofdgroepen:
- Oervormen = van vormloze hoeveelheid ruw materiaal (vloeistof of poeder) een vast
werkstuk maken
- Omvormen = materialen worden koud of warm vervormd zonder dat de massa of het volume
veranderd
- Scheiden = van de uitgangsvorm wordt materiaal verwijderd tot het gewenste werkstuk
overblijft. Massa en volume verminderen.
- Verbinden = afzonderlijk vervaardigde onderdelen die later met elkaar verbonden worden
- Opbrengen van lagen: vb. lakken, verven, verzinken…
- Materiaaleigenschappen veranderen: vb. warmtebehandeling bij metalen
Omvormen
Bij omvormen wordt het materiaal plastisch vervormd, dus alles word uitgevoerd in vaste vorm
Moet geen rekening houden met de complexiteit van het stollingsproces
Machines en gereedschappen zijn erg duur dus omvormen is voor hoge oplages!
1. Koud omvormen
Grotere nauwkeurigheid en betere oppervlakteafwerking
Grotere krachten nodig dan bij warm omvormen
2. Warm omvormen
Boven rekristallisatietemperatuur, maar onder smelttemperatuur
Rekristallisatie
Grove korrelstructuur wordt afgebroken en er kan een uniforme fijnkorrelige structuur
bekomen worden zorgt voor betere materiaaleigenschappen
Walsen
Basisproces
Walsen is een vormgevingstechniek waarbij een dikke plaat metaal door twee of meer walsrollen
wordt omgevormd tot vlakke platen, folies of profielen. (Warm of koud)
Metaal tussen 2 tegengesteld draaiende rollen brengen
Warmwalsproducten = isotroop (eigenschappen zijn weinig afhankelijk van de richting)
Isothermisch walsen = metaal plaatselijk opwarmen tussen de rollen door elektrische spanning aan te
brengen aan de rollen
Koudwalsen zorgt voor glad oppervlak en nauwkeurige dimensies
Door plastisch vervormen is de vloeigrens verhoogd
Ellen Loeys
Academiejaar 2021-2022
Samenvatting metaalverwerkingstechnieken 2e Ba Productontwikkeling
,Indeling walsprocessen
• Langswalsen = walsgoed wordt zonder draaibeweging door de walsspleet bewogen
o Vlak-langswalsen: walsrollen die kegel-of cirkelvormig zijn
o Profiel-langswalsen: walsrollen die geen cirkel of kegel zijn
• Dwarswalsen = walsgoed roteert enkel om de eigen lengteas, geen beweging in de
asrichting
• Schuinwalsen = walsrollen staan schuin t.o.v. elkaar + voedingsbeweging in de
lengteriching
• Mannesmannproces
Massieve ronde stang wordt tussen 2 tonvormige walsen geleid waarbij de stang
vernauwd wordt waardoor het materiaal gestuikt wordt en in de hartlijn openscheurt
In het midden zit een ronddraaiende doorn die de scheur verder open wijdt tot de
gewenste binnendiameter van de buis
Herkennen gewalste producten: doorsnede is steeds gelijk
Extrusie
Algemeen
Omvormtechniek waarbij een blok werkstukmateriaal door een vormbepalende opening wordt
geperst
Blok wordt in een gesloten ruimte onder zeer hoge druk gebracht waardoor het begint te
vloeien en door de opening naar buiten gaat
Indeling extrusie
1. Warm extruderen heeft minder kracht nodig dan koude extrusie
2. Koud extruderen: blanke werkstukken met hoge maatnauwkeurigheid
3. Directe extrusie: materiaal wordt rechtstreeks door de extrusiekop geduwd
Veel wrijving tussen materiaal en matrijs waardoor opwarming van het materiaal ontstaat
Structuurverschil tussen kern en rand
Voordeel: goede oppervlaktekwaliteit en eenvoudige productiemethode
4. Indirecte extrusie: de ram is tegelijk ook de extrusiekop
Minder wrijving, maar duurder
5. Hydrostatische extrusie: zelfde als directe extrusie met een vloeistof tussen de ram en het te
extruderen metaal
Betere geleiding door extrusiekop en extra smering
Ellen Loeys
Academiejaar 2021-2022
Samenvatting metaalverwerkingstechnieken 2e Ba Productontwikkeling
,Profielextrusie
= continu proces om heel lange werkstukken met constante diameter te verkrijgen
Geschikt voor complexe profielen met complexe matrijzen duur
Je kan meerdere profielen tegelijk extruderen in een matrijs
Meerdere schijven na elkaar plaatsen omdat bij elke schijf de materiaalstrook meer splitst
Metaal van de matrijzen (schijven) zijn heel duur je moet dus goed overwegen dat je voldoende
km kan voorzien (5 km kunnen garanderen)
Matrijzen hebben torpedo’s (doornen) om de gewenste eindvorm te krijgen
In extrusierichting zie je allemaal lijntjes er ontstaat slijtage in de richting van de extrusie door de
matrijs
Open en gesloten profielen
Open profiel
Alles is vol in 1 geheel zonder holtes of kamertjes
Voor kleine oplage is een open profiel het goedkoopst
Gesloten profiel
Heeft kamertjes die gesloten zijn
Van een volle schijf ga je naar een gesloten profiel, dus die kamertjes worden gemaakt door een stuk
matrijs (doorn) en die moet ergens opgehangen worden in die matrijs
Materiaal wordt gesplitst en wordt dan weer gesloten is dus een zeer dure matrijs
Hier komt meer druk op de matrijs
Hoe meer stuks je moet extruderen, hoe goedkoper het wordt voor een gesloten profiel te nemen
Ontwerpregels
Wanddikte overal gelijk houden ontwerpprincipe van toepassing op alle materialen!
Hoe kleiner de radius, hoe groter de spanningsconcentratie en dus meer kans op breken
Meestal aluminium gebruikt voor extrusieprofielen
Aluminium kan je lakken als nabewerking gebeurt niet zo veel
Is als je de RAL kleur wenst
Annodisatie: tijdens het proces een kleurtje geven
Ellen Loeys
Academiejaar 2021-2022
Samenvatting metaalverwerkingstechnieken 2e Ba Productontwikkeling
, Gieten
Algemeen
Vloeibaar metaal in een vooraf gemaakte gietvorm gieten, daarna zal het metaal stollen in de
gewenste vorm
Gietproces
Er moet een gietvorm/matrijs gemaakt worden
Metaal moet gesmolten worden
Als zuurstof in aanraking komt met het gesmolten metaal ontstaan er metaaloxides
Zorgt voor vermindering van oppervlaktekwaliteit en mechanische eigenschappen
Matrijs moet gassen kunnen doorlaten en de vorm moet volledig gevuld kunnen worden zodat er
geen luchtbellen ontstaan
Matrijs moet dus voorzien zijn van opkomers of ontluchtingskanalen!
Gietvorm mag het slinken en krimpen niet belemmeren (slinken = volumevermindering bij het
stollen)
Je matrijs moet je dus overdimensioneren
Gietstuk moet uit de gietvorm kunnen genomen worden
Na het verwijderen van de gietvorm moet het gietstuk nabewerkt worden (behalve bij
hogedrukgieten)
Voor betere oppervlaktekwaliteit
Warmtebehandeling voor betere mechanische eigenschappen
Soorten matrijzen
Éénmalige matrijzen: je maakt een matrijs, giet het uit en slaat het daarna weer kapot
Goedkoper, en complexiteit is minder
Permanente matrijzen: duurder en kan je 1000’en keer gebruiken
Heel dure matrijzen, dus moet je hoge oplage hebben
Gedeelde gietvorm = 2 matrijzen die ze tegen elkaar doen
Ongedeelde gietvorm = 1 matrijs, met was (voor hele complexe vormen)
Ellen Loeys
Academiejaar 2021-2022
Samenvatting metaalverwerkingstechnieken 2e Ba Productontwikkeling
