Industriële Productie
Industriële productie
Samenvatting H2 t/m H9
Bart Scholing
Inhoudsopgave
Hoofdstuk 2 Materialen..........................................................................................................................2
Hoofdstuk 3 Oervormen.........................................................................................................................5
Hoofdstuk 4 Omvormen.........................................................................................................................9
Hoofdstuk 5 Verspanen........................................................................................................................14
Hoofdstuk 6 Fysische en chemische afnemende bewerkingen............................................................19
Hoofdstuk 7 Scheiden...........................................................................................................................22
Hoofdstuk 8 Materiaalaangroeitechnieken..........................................................................................24
Hoofdstuk 9 Verbinden.........................................................................................................................26
School Hanzehogeschool Groningen, University of Applied Sciences
Studie Technische Bedrijfskunde
Vak Industriële productie (Leerjaar 1, Thema 1)
Titel Industriële productie (6e, herziene druk)
Auteur H.J.J. Kals
ISBN 9789024408245
Legenda
- Begrippen worden in het bolt weergegeven
- (Aanvullende informatie wordt tussen haakjes weergegeven)
- Opsommingen worden weergegeven met streepjes (-)
Alle Hoofdstukken zijn d.m.v. paragrafen (gerelateerd aan het boek) onderverdeeld. Op deze wijze
kan het boek (mocht je dit handig vinden) er eenvoudig bij worden gepakt. In deze samenvatting zijn
ook de aantekeningen verwerkt.
,Hoofdstuk 2 Materialen
2.1 Inleiding
De materiaalkeuze wordt in de eerste plaats bepaald door de functionele
eisen die aan het betreffende productonderdeel worden gesteld, zoals
de vereiste sterkte, stijfheid maar ook esthetische aspecten als vorm &
oppervlakte gesteldheid en fysische & chemische eigenschappen als
warmte geleiding en corrosiegevoeligheid. Bij keuze hangt het materiaal
samen met de vorm, het proces en de functie.
- Fundamentele materiaalkunde: invloed van chemische samenstelling en de structuur op de
mechanische eigenschappen.
- Materiaalbereiding: bereiding van materialen uit grondstoffen.
- Toegepaste materiaalkunde: Materiaalkeuze en materiaaltoepassing.
2.2 Structuur van metalen
Wanneer een metaal vanuit vloeibare toestand stolt ontstaan er kristallen. Binnen een kristal zijn de
materiaaleigenschappen, zoals sterkte en stijfheid, richtingsafhankelijkheid, deze
richtingsafhankelijkheid van eigenschappen noem je anisotropie. Door deformatieprocessen en/of
warmtebehandelingen kan een voorkeursoriëntatie ontstaan. Zijn de kristalletjes willekeurig t.o.v.
elkaar georiënteerd, dan gedraagt het materiaal zich als isotroop (de eigenschappen zijn in alle
richtingen gelijk).
In roosterfouten bestaat er onderscheid tussen puntfouten, lijnfouten (dislocaties),
oppervlaktefouten en volumefouten. Door (koud)versteviging worden vervormingsmogelijkheden
beperkt (kunnen ontstaan door dislocaties).
Metaal is elektrisch geleidend en glimmend. Een legering is een mengsel van verschillende metalen.
D.m.v. legeringselementen kunnen eigenschappen van het materiaal doelbewust worden aangepast.
Een ferro-metaal bevat ijzer en een non-ferro-metaal bevat geen ijzer. Magnetisch? Ferro-metaal.
Voorbeelden van gelegeerde stalen: staal (tot 1,5% koolstof), corrosievaste stalen (RVS), gietijzer
(2,5% tot 4,0% koolstof), messing (koper & zink) en brons (koper & tin).
,Slink is de volumeverandering die optreedt tijdens het stollen dat kan plaatsvinden bij een
vormingsproces zoals gieten. Segregatie is de ongelijkmatige verdelingen van legeringselementen
bij het stollen. Rekristallisatie is het vormen van een ongestoord rooster met weinig dislocaties
uit nieuwe kiemen. Zo’n rekristallisatiestructuur wordt ook wel kneedstructuur genoemd.
2.3 Mechanische eigenschappen van metalen
De belangrijkste mechanische eigenschappen van metalen kunnen met behulp van een trekproef
worden bepaald. Dit kan worden weergegeven in een trek-rek diagram (spanningsdiagram of
trekkromme). De trekkromme is specifiek voor een bepaalde stof. Is deze stof onbekend? Voer
een trek-proef uit en kijk via bekende trek-rek diagram naar een overeenkomst. In het elastische
gedeelte kan het materiaal nog terug vormen (hier moet het product zich bevinden tijdens
gebruik). In het plastische gedeelte vindt permanente vervorming plaats (productieproces bevindt
zich hier). De grens tussen deze twee delen heet de elasticiteitsgrens. Op een plastische
deformatie van 0,2% bevindt de 0,2%-rek-grens (Re, ook wel onderste vloeigrens).
Nominale spanning = trekkracht / oorspronkelijke doorsnedeoppervlak:
σ0 = F / A0.
Maatrek = verlenging / oorspronkelijke meetlengte :
ε = (l1 - l0) / l0 = ∆l / l0 (*100%)
Wet van Hooke: ε = σ / E → ∆l = F * l0 / E * A0
Met E = Elasticiteitsmodulus (materiaalconstante)
De spanning die hoort bij de maximale belasting F max wordt de treksterkte Rm genoemd (Rm = Fmax /
A0). Het vervormingsvermogen van het materiaal, of de ductiliteit, wordt gekarakteriseerd door
de breekrek δ .
Stijf Hoe hoger de waarde E (RC)
Slap Hoe lager de waarde de E (RC)
Stug Hoe hoger de RE (rekgrens)
Week Hoe lager de RE (rekgrens)
Sterk Hoe hoger de Rm (treksterkte)
Zwak Hoe lager de Rm (treksterkte)
Taai Hoe groter de δ (breekrek)
Bros Hoe kleiner de δ (breekrek)
, Arbeid = kracht x weg. Het oppervlak is een indicatie voor het energie absorberend vermogen (tijd
constant) van het materiaal. Kreukelzone van een auto wordt gemaakt van een stof met een zo groot
mogelijke energie absorberend vermogen (bij breuk schuin terug evenwijdig aan E).
2.4 Kunststoffen
Kunststoffen zijn op een kunstmatige manier gemaakt (chemisch proces). Kunststoffen zijn
polymeren (opgebouwd uit monomeren) vermengd met toevoegingen (om zo bepaalde
eigenschappen te verbeteren). Kunststoffen kunnen ingedeeld worden in thermoplasten (1 & 2, bij
hitte wordt het week, het smelt. Hierdoor makkelijk te bewerken), thermoharders (4, bij hitte blijft
het hard tot op een zekere hoogte, dan ontleed het in elementen. Lastig te vervormen en te
recyclen) en elastomeren (3, ook wel kunstrubbers, ‘kruip’ kan ontstaan moleculen verplaatsen
waardoor vervorming). Indeling gebaseerd op structuurvormen, te weten een (1) lineaire-, (2)
vertakte-, (3) vernette- (door vulkanisatie, dwarsverbindingen op relatief grote afstand) en een (4)
netwerkstructuur.
Er is ook onderscheid in amorfe- (macromoleculen willekeurig door elkaar heen) en (semi)kristallijne
kunststoffen (molecuulketen systematisch geordend). Copolymeren bestaan uit meerdere typen
monomeren. Thermoplastische elastomeren (TPE) zijn copolymeren die zich rond
kamertemperatuur elastisch gedragen, bij verwarming week worden en bij afkoeling de nieuwe vorm
aanhouden. Bioplastics zijn kunststoffen opgebouwd uit hernieuwbare grondstoffen). Biologisch
afbreekbare kunststoffen zijn door micro-organismen afbreekbaar (vaak bioplastics).
Naar mate de tijd verstrijkt kan kruip (deformatie bij een constante belasting) en spanningsrelaxatie
(veranderende spanning bij constante vervorming) optreden. Bij relatief lage T thermoplasten in
glastoestand (vaste toestand). Verhoging van temperatuur zorgt voor rubbertoestand (plastische
toestand). Overgang hiertussen gebeurt bij zogenaamde glastemperatuur. Nog verdere verwarming
leidt tot viskeuze toestand (vloeibare toestand). Viscositeit is de stroperigheid van een materiaal.
2.5 Keramische materialen
Keramische materialen (voornamelijk bestaand uit zand of steen (silicaat)) hebben een aantal zeer
goede mechanische eigenschappen. Ze zijn zeer hard en bezitten een hoge vloeigrens. Ze zijn erg
slijtvast, hittebestendig, niet elektrisch & thermisch geleidend en non-magnetisch. Bestaan uit
keramische korrels die onderling een hechte binding vormen. Voorbeelden van keramische
materialen zijn aluminiumoxide (toegepast in snijplatjes), carbiden (hardmetaal bestaande uit
metaalcarbiden, siliciumcarbiden gebruikt als slijpmateriaal) en nitriden.
2.6 Composieten
Composiet materialen: sterk materiaal uit twee (of meer) componenten die je blijft zien. (bij een
legering niet homogeen mengsel). Een composiet bestaat uit een grondmassa versterkt met een
‘wapening’. Vezels in vezel versterkte kunststoffen dragen bij aan sterkte en stijfheid in de
vezelrichting (bv. glasvezel). Als grondmassa wordt vaak een thermoharder gebruikt.
Prepregs zijn uitgangsmaterialen die gebruikt worden bij het vervaardigen van producten uit vezel
versterkt kunststof. Sheet-moulding compound (SMC), opgerold halffabricaat bestaande uit mengsel
van vezels en thermoharders.
