Uitwerking opgaven
Hoofdstuk 1
1. Om metalen te kunnen vervormen is het belangrijk dat de atoomlagen ten opzichte van
elkaar kunnen verschuiven. Het verschuiven van de atoomlagen is in bepaalde
richtingen makkelijker dan in andere richtingen (zie figuur 1.15). Hoe meer richtingen
dit verschuiven op een relatief makkelijke manier toestaan, hoe makkelijker het
materiaal om te vormen zal zijn. Bij het kubischvlakgecentreerde rooster zijn er 12
vlakken waarover de afschuiving vergelijkbaar makkelijk verloopt, terwijl bij het
kubischruimtelijkgecentreerde rooster slechts 8 en bij het hexagonaalgeoriënteerde
rooster slechts 3 van deze vlakken aanwezig zijn. In één kristal zijn de verschillende
structuren vergelijkbaar vervormbaar (mits dit in de richting van deze glijvlakken
plaatsvindt). Doordat om een kern de verschillende kristallen willekeurig in allerlei
richtingen groeien komen de glijrichtingen van de diverse kristallen niet met elkaar
overeen. Hoe meer glijvlakken een rooster heeft, hoe sneller deze overeen zullen
komen met de glijvlakken van de andere kristallen. De roosterstructuur met het
hoogste aantal glijvlakken is daarom het makkelijkste te vervormen.
2. De elastische rek wordt bepaald door de wet van Hooke. De elastische rek is
rechtevenredig met de optredende trekspanning en omgekeerd evenredig met de
elasticiteitsmodulus. De elasticiteitsmodulus is afhankelijk van de opbouw van het
materiaal (chemische samenstelling) en niet van de walsbewerking. De enige
invloedsfactor voor de elastische rek is nu dus de optredende trekspanning.
De optredende spanning is de opgelegde trekkracht gedeeld door het oppervlak van de
dwarsdoorsnede waarop de trekspanning optreed. Warmgewalste materialen worden
doorgaans met een plustolerantie geleverd en koudgewalste producten met een
mintolerantie. Het oppervlak van de dwarsdoorsnede is bij een warmgewalst product
dus groter dan bij een koudgewalst product. Hierdoor zal de trekspanning en dus ook
de rek het grootste zijn bij het koudgewalste product.
3. Bij een amorfe kunststof zijn de molecuulketens ongeordend. Indien een
kunststofproduct wordt vervormd, dan kunnen de molecuulketens op deze plaats zich
op eenzelfde manier richten. Hierdoor kan plaatselijk een kristalijne structuur
ontstaan. Dit verschijnsel is vaak te zien bij het omzetten van doorzichtige
kunststofplaatmateriaal. Kunststoffen als PMMA en PC zijn door de amorfe structuur
doorzichtig. Door de plaat te buigen worden de moleculen in het buiggebied
(gedeeltelijk) geordend. Dit is bij doorzichtige kunststoffen te zien doordat plaatselijk
de doorzichtigheid wegvalt.
4. De uitgangsvorm die doorgaans het voordeligste is, is het gietstuk. Bij de
metaalproductie worden blokken gegoten. Deze blokken worden in de gieterij weer
omgesmolten en in een vorm gegoten. Na afkoelen is het gegoten uitgangsmateriaal
beschikbaar.
Bij de productie van staalplaat wordt het metaal tot plakken gegoten en vervolgens
warm of koud uitgewalst (vaak in meerdere fasen). Door de meerdere fasen, de grote
, machines die hiervoor nodig zijn en door de energie die hier ingestopt moet worden is
de productie van een coil staalplaat veel duurder (per kilogram) dan de productie van
een gietstuk als uitgangsvorm.
Standaardmaten staalplaat en geslitte coils gaan beide uit van een coil staalplaat
waaraan een verdere bewerking wordt toegevoegd. Zowel bij het slitten van coil als bij
het knippen van coil gaat het om mechanische snijprocessen. Het slitproces is echter
een continu proces dat tegen hoge snelheden kan worden uitgevoerd en is daardoor iets
voordeliger dan de staalplaten die op maat geknipt worden.
Buismateriaal wordt doorgaans uit geslitte coil geproduceerd. Door toevoeging van
deze extra bewerking (rolvormen en dichtlassen) zal een dergelijke buis dus duurder
zijn dan de eerder behandelde uitgangsvormen. Voor eenvoudige buisvormen kan
gewerkt worden met standaard rollen die ingesteld kunnen worden. Gaat het echter om
heel specifiek gevormde buizen dan kan het nodig zijn om hier speciale rollensets te
laten aanmaken. Hierdoor zal de kostprijs weer fors toenemen.
Tot slot is een getrokken profiel de duurste uitgangsvorm in deze reeks. Ook hierbij
heeft het materiaal eerst een aantal bewerkingen moeten ondergaan om getrokken te
kunnen worden (gieten en bijvoorbeeld walsen). Bovendien is bij dit proces een
productspecifieke matrijs vereist. Hierdoor vallen de kosten voor het trekken van
gecompliceerde profielen vermoedelijk het duurst uit.
Zonder verdere informatie is niet eenduidig te benoemen wat het duurste is. Doorgaans
zal de volgorde van goedkoop naar duur (kosten/kilogram) er als volgt uitzien:
• Gietstuk
• Geslitte coil
• Staalplaat op standaardmaat
• Stalen buis
• Getrokken profiel
5. Het belangrijkste element om de sterkte van ijzer te verbeteren is koolstof (C). Door
aan zuiver ijzer een kleine hoeveelheid koolstof toe te voegen ontstaat staal. De
koolstofatomen nestelen zich zoveel mogelijk als interstitiёle atomen in de openingen
tussen de ijzeratomen.
6. Hetzelfde aluminium extrusieprofiel wordt gebruikt om de producten A en B af te
werken. Hiervoor is per product nodig:
• Product A: 14 meter
• Product B: 7 meter
Hierdoor is in totaal nodig: 2000 x 14 meter + 750 x 7 meter = 33.250 meter netto.
De optimale bestellengte is er als er géén afval ontstaat (zaagverliezen worden hier
verwaarloosd). Kijken we naar de benodigde lengtes per product, dan zien we dat dit 7
meter is voor B en twee maal zeven meter voor A is. Zeven meter is een lengte die
doorgaans nog goed hanteerbaar is. Indien we voor een lengte van 7 meter kiezen
hebben we voor product A 4000 lengtes nodig en voor product B 750 lengtes (dus in
totaal 4750 lengtes.
Hoofdstuk 1
1. Om metalen te kunnen vervormen is het belangrijk dat de atoomlagen ten opzichte van
elkaar kunnen verschuiven. Het verschuiven van de atoomlagen is in bepaalde
richtingen makkelijker dan in andere richtingen (zie figuur 1.15). Hoe meer richtingen
dit verschuiven op een relatief makkelijke manier toestaan, hoe makkelijker het
materiaal om te vormen zal zijn. Bij het kubischvlakgecentreerde rooster zijn er 12
vlakken waarover de afschuiving vergelijkbaar makkelijk verloopt, terwijl bij het
kubischruimtelijkgecentreerde rooster slechts 8 en bij het hexagonaalgeoriënteerde
rooster slechts 3 van deze vlakken aanwezig zijn. In één kristal zijn de verschillende
structuren vergelijkbaar vervormbaar (mits dit in de richting van deze glijvlakken
plaatsvindt). Doordat om een kern de verschillende kristallen willekeurig in allerlei
richtingen groeien komen de glijrichtingen van de diverse kristallen niet met elkaar
overeen. Hoe meer glijvlakken een rooster heeft, hoe sneller deze overeen zullen
komen met de glijvlakken van de andere kristallen. De roosterstructuur met het
hoogste aantal glijvlakken is daarom het makkelijkste te vervormen.
2. De elastische rek wordt bepaald door de wet van Hooke. De elastische rek is
rechtevenredig met de optredende trekspanning en omgekeerd evenredig met de
elasticiteitsmodulus. De elasticiteitsmodulus is afhankelijk van de opbouw van het
materiaal (chemische samenstelling) en niet van de walsbewerking. De enige
invloedsfactor voor de elastische rek is nu dus de optredende trekspanning.
De optredende spanning is de opgelegde trekkracht gedeeld door het oppervlak van de
dwarsdoorsnede waarop de trekspanning optreed. Warmgewalste materialen worden
doorgaans met een plustolerantie geleverd en koudgewalste producten met een
mintolerantie. Het oppervlak van de dwarsdoorsnede is bij een warmgewalst product
dus groter dan bij een koudgewalst product. Hierdoor zal de trekspanning en dus ook
de rek het grootste zijn bij het koudgewalste product.
3. Bij een amorfe kunststof zijn de molecuulketens ongeordend. Indien een
kunststofproduct wordt vervormd, dan kunnen de molecuulketens op deze plaats zich
op eenzelfde manier richten. Hierdoor kan plaatselijk een kristalijne structuur
ontstaan. Dit verschijnsel is vaak te zien bij het omzetten van doorzichtige
kunststofplaatmateriaal. Kunststoffen als PMMA en PC zijn door de amorfe structuur
doorzichtig. Door de plaat te buigen worden de moleculen in het buiggebied
(gedeeltelijk) geordend. Dit is bij doorzichtige kunststoffen te zien doordat plaatselijk
de doorzichtigheid wegvalt.
4. De uitgangsvorm die doorgaans het voordeligste is, is het gietstuk. Bij de
metaalproductie worden blokken gegoten. Deze blokken worden in de gieterij weer
omgesmolten en in een vorm gegoten. Na afkoelen is het gegoten uitgangsmateriaal
beschikbaar.
Bij de productie van staalplaat wordt het metaal tot plakken gegoten en vervolgens
warm of koud uitgewalst (vaak in meerdere fasen). Door de meerdere fasen, de grote
, machines die hiervoor nodig zijn en door de energie die hier ingestopt moet worden is
de productie van een coil staalplaat veel duurder (per kilogram) dan de productie van
een gietstuk als uitgangsvorm.
Standaardmaten staalplaat en geslitte coils gaan beide uit van een coil staalplaat
waaraan een verdere bewerking wordt toegevoegd. Zowel bij het slitten van coil als bij
het knippen van coil gaat het om mechanische snijprocessen. Het slitproces is echter
een continu proces dat tegen hoge snelheden kan worden uitgevoerd en is daardoor iets
voordeliger dan de staalplaten die op maat geknipt worden.
Buismateriaal wordt doorgaans uit geslitte coil geproduceerd. Door toevoeging van
deze extra bewerking (rolvormen en dichtlassen) zal een dergelijke buis dus duurder
zijn dan de eerder behandelde uitgangsvormen. Voor eenvoudige buisvormen kan
gewerkt worden met standaard rollen die ingesteld kunnen worden. Gaat het echter om
heel specifiek gevormde buizen dan kan het nodig zijn om hier speciale rollensets te
laten aanmaken. Hierdoor zal de kostprijs weer fors toenemen.
Tot slot is een getrokken profiel de duurste uitgangsvorm in deze reeks. Ook hierbij
heeft het materiaal eerst een aantal bewerkingen moeten ondergaan om getrokken te
kunnen worden (gieten en bijvoorbeeld walsen). Bovendien is bij dit proces een
productspecifieke matrijs vereist. Hierdoor vallen de kosten voor het trekken van
gecompliceerde profielen vermoedelijk het duurst uit.
Zonder verdere informatie is niet eenduidig te benoemen wat het duurste is. Doorgaans
zal de volgorde van goedkoop naar duur (kosten/kilogram) er als volgt uitzien:
• Gietstuk
• Geslitte coil
• Staalplaat op standaardmaat
• Stalen buis
• Getrokken profiel
5. Het belangrijkste element om de sterkte van ijzer te verbeteren is koolstof (C). Door
aan zuiver ijzer een kleine hoeveelheid koolstof toe te voegen ontstaat staal. De
koolstofatomen nestelen zich zoveel mogelijk als interstitiёle atomen in de openingen
tussen de ijzeratomen.
6. Hetzelfde aluminium extrusieprofiel wordt gebruikt om de producten A en B af te
werken. Hiervoor is per product nodig:
• Product A: 14 meter
• Product B: 7 meter
Hierdoor is in totaal nodig: 2000 x 14 meter + 750 x 7 meter = 33.250 meter netto.
De optimale bestellengte is er als er géén afval ontstaat (zaagverliezen worden hier
verwaarloosd). Kijken we naar de benodigde lengtes per product, dan zien we dat dit 7
meter is voor B en twee maal zeven meter voor A is. Zeven meter is een lengte die
doorgaans nog goed hanteerbaar is. Indien we voor een lengte van 7 meter kiezen
hebben we voor product A 4000 lengtes nodig en voor product B 750 lengtes (dus in
totaal 4750 lengtes.
