Wat is het verschil tussen een verspanende bewerking en een niet-verspanende bewerking?

Vormgevingstechnieken zijn technieken die worden gebruikt om een basismateriaal te vervormen tot een gewenst product. Het hiervoor benodigde basismateriaal kan uit verschillende grondstoffen bestaan, bijvoorbeeld uit hout, kunststof, glas, steen  of metalen. Vervormingstechnieken worden ingedeeld in verschillende bewerkingen. Een voorbeeld van deze indeling is de scheiding tussen verspanende bewerkingen en niet-verspanende bewerkingen. Vooral in de metaalbranche/ metaaltechniek wordt deze onderverdeling gehanteerd. Hieronder zijn de verschillen tussen deze vormgevingstechnieken beschreven.

Verspanende bewerking
Verspanende bewerkingen worden veel toegepast in de werktuigbouwkunde. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van verschillende werktuigmachines. Werktuigmachines die verspanende bewerkingen uitvoeren hebben als gemeenschappelijk kenmerk dat er kleine deeltjes van het werkstuk of uitgangsmateriaal worden weggenomen. Voorbeelden van verspanende bewerkingen zijn draaien, boren, frezen en zagen. Ook slijpen en schaven kunnen tot de verspanende bewerkingen worden gerekend. Bij deze bewerkingen worden kleine deeltjes van het werkstuk verwijdert om het werkstuk de gewenste vorm of afmeting te geven. Deze kleine deeltjes hebben meestal de vorm van een spaantje of spanen, daarom wordt de bewerking van deze werktuigmachines ook wel verspanende bewerking genoemd. Verspanende bewerkingen worden vooral uitgevoerd in de werktuigbouwkunde bij bijvoorbeeld het maken van matrijzen of onderdelen van machines zoals lagers.

Niet-verspanende bewerking
Een niet-verspanende bewerking is een bewerking of techniek die wordt gebruikt om uitgangsmateriaal of basismateriaal in een bepaalde vorm te brengen zonder dat daarbij spanen van het werkstuk worden verwijdert. Dit is het grote verschil met een verspanende bewerking of een verspanende techniek.

Lassen
Lassen is een voorbeeld van een niet-verspanende bewerking die veel in de metaaltechniek wordt toegepast. In de praktijk worden verschillende lasmethodes gebruikt om werkstukken te maken. Doormiddel van lassen kan een lasser een niet-uitneembare verbinding maken tussen metalen. Ook kunststoffen kunnen gelast worden. Voor het maken van een goede las moeten verschillende factoren op elkaar worden afgestemd. Allereerst moet het materiaal goed lasbaar zijn. Daarnaast moet men de juiste lasmethode kiezen en het juiste toevoegmateriaal. In de meeste gevallen hoeft de lasser deze aspecten niet zelf uit te zoeken en kan hij of zij navraag doen bij een lasbaas of lastechnicus. Een lastechnicus is iemand met een opleiding International Welding Specialist (IWT) of een opleiding Middelbaar Lastechnicus (MLT). Deze werknemers hebben veel ervaring op het gebied van lassen en alle kwaliteitsaspecten en theoretische aspecten die daarbij aan de orde komen.

Verder wordt bij veel laswerk een lasmethodebeschrijving (LMB) gegeven of een Welding Procedure Specification (WPS). Hierin staat informatie die de lasser moet gebruiken om de las vakkundig te maken conform de Europese of Internationale voorschriften. De lasmethodebeschrijving / Welding Procedure Specification is gekoppeld aan de lasmethodekwalificatie van het desbetreffende bedrijf waar de lasser werkzaam is.

Gieten
Sommige metalen en kunststoffen kan men ook in de juiste vorm gieten. Hierbij komen ook geen spanen aan de orde daarom is gieten een voorbeeld van een niet-verspanende bewerking. Gieten wordt tegenwoordig veel toegepast bij kunststoffen en kan op verschillende manieren worden gedaan. Een voorbeeld hiervan is spuitgieten. Ook extruderen wordt bij kunststoffen regelmatig als vormgevingstechniek toegepast. Naast kunststof wordt ook ijzer en staal in vormen gegoten. Hierdoor ontstaat gietijzer en gietstaal. Kenmerkend voor het gietproces is dat het kunststof granulaat, ijzer of staal eerst in vloeibare vorm moet worden gebracht voordat het gegoten of gespoten kan worden. Over het algemeen moet daarvoor het materiaal verhit worden. Het verhitte materiaal wordt door gieten of spuitgieten in de juiste vorm gebracht. Na afkoeling behoudt het materiaal zijn nieuwe vorm.

Overige niet-verspanende bewerkingen
Voor het plastisch vervormen van metalen platen kunnen ook verschillende niet-verspanende bewerkingen worden uitgevoerd. Hierbij kan men denken aan buigen, walsen, zetten en kanten. Ook dieptrekken, persbuigen, wikkelbuigen en explosief vervormen zijn vervormingstechnieken. Als men gaten wil maken in plaat kan men ook ponsen of snijden. Doormiddel van lasers kan men uitgangsmateriaal in een bepaalde vorm brengen.

Eroderen en vonken
Doormiddel van eroderen en vonken kunnen metalen ook vervormd worden. Hierbij wordt gebruik gemaakt van elektrodes. Het werkstuk vormt een elektrode en daarnaast is er een vormgevende elektrode. Tussen de werkstukelektrode en de vormgevende elektrode wordt doormiddel van een machine een kortsluiting gemaakt. Hierbij ontstaan vonken tussen de elektrodes. Deze vonken zorgen er voor dat er deeltjes van het uitgangsmateriaal worden verwijdert. Deze deeltjes smelten tijdens het processen en lossen op in de hitte van de vonken. Vervolgens worden de restjes van de metaaldeeltjes verwijdert door het diëlektricum. Dit is een speciale olie die niet geleid. In de metaaltechniek wordt eroderen en vonken ingedeeld in de verspanende bewerkingen. Er zijn echter ook metaalbedrijven die eroderen juist een niet-verspanende bewerking noemen.

Wat is gietstaal en waar wordt dit toegepast?

Gietstaal wordt ook wel afgekort met GS is staal dat in verschillende vormen gegoten kan worden. Hierdoor lijkt gietstaal op gietijzer. De eigenschappen van gietstaal zijn echter anders dan de eigenschappen van gietijzer. Oorspronkelijk was gietstaal het welstaal dat uit erts gewonnen werd en vervolgens uit de puddeloven werd omgesmolten in een smeltkroes. Deze methode werd gebruikt om de slak te verwijderen en een hoogwaardiger materiaal te verkrijgen. Door deze methode toe te passen hoefde men niet te smeden.

In omstreeks  1740 werd de omsmeltmethode ontwikkeld door Benjamin Huntsman. De manier waarop gietstaal werd bereid was geheim. De samenstelling van de vuurvaste bekleding van de kroezen werd niet vrijgegeven. Daarnaast werden ook de toeslagstoffen niet bekend gemaakt door bedrijven die gietstaal produceerden. De reden voor deze geheimzinnigheid was de concurrentie. Men wilde deze productieprocessen zo geheim mogelijk houden zodat men in staat was om betere producten te produceren van gietstaal dan de concurrenten. In Duitsland produceerde de Krupp staalfabrieken in 1815 gietstaal en Jacob Mayer in 1836.

In eerste instantie werd gietstaal in coquilles gegoten. Deze werden dan vervolgens in blokken verkocht aan andere bedrijven die hier producten van konden maken. Dit waren bijvoorbeeld de smederijen. Een smid kon van deze blokken gietstaal verschillende gebruiksvoorwerpen maken. Ook gereedschappen en machineonderdelen werden door een smid vervaardigd. Jacob Mayer was er in 1851 in geslaagd om staal rechtstreeks in bepaalde giervormen te gieten. Hierdoor werd het werk van de smid overbodig. Staal hoefde niet meer in een bepaalde vorm gesmeed te worden. Staal kon in de juiste vorm worden gebracht door het gietproces. Toch waren smeden nog steeds nodig omdat niet alle vormen geschikt zijn om gegoten te worden. Staalgieten werd vooral toegepast voor het produceren van wielbanden en schrijven voor spoorwegen. Ook voor het vervaardigen van scheepsonderdelen en onderdelen voor machines werd staalgieten gebruikt.

Tegenwoordig wordt staalgieten nog steeds toegepast. Gietstaal is in verschillende legeringen verkrijgbaar. Daardoor zijn de eigenschappen van gietstaal verschillend. Over het algemeen wordt gietstaal ingedeeld in ongelegeerd gietstaal, laag gelegeerd gietstaal  en hooggelegeerd gietstaal.

  • Ongelegeerd gietstaal bevat maximaal 0,30% Koolstof en 1,5% Mangaan. Dit staal is vooral voor algemeen gebruik geschikt bijvoorbeeld voor de industrie en machinebouw. Vooral in een omgeving, waar hoge mechanische eigenschappen worden gevraagd van onderdelen, wordt gietstaal gebruikt.
  • Laaggelegeerd gietstaal  bevatten verschillende legeringselementen. Het percentage Koolstof is <0,30%. Daarnaast bevat laaggelegeerd gietstaal een percentage Chroom (1 – 5%)  en Molybdeen (max. 1,75%) ook Wolfram, Titanium en Vanadium kunnen worden toegevoegd. De keuze voor deze metalen is afhankelijk van de eisen die aan het product worden gesteld.
  • Hooggelegeerd gietstaal wordt vooral gebruikt voor het vervaardigen van onderdelen en gereedschappen waaraan specifieke eisen worden gesteld. Hierbij kan gedacht worden aan corrosiebestendigheid, slijtvastheid en hittebestendigheid.

Waar wordt gietstaal toegepast?
Gietstaal wordt vooral toegepast in de industrie en de machinebouw. Het is vooral geschikt voor onderdelen die zwaar belast worden. Verder is gietstaal goed lasbaar. Gietstaal wordt op verschillende manieren aangeduid. De aanduiding geeft aan waar het gietstaal geschikt voor is.

  • G: is gewoon gietstaal
  • GS: gietstaal, de letter ‘S’ staat voor de Engelse term: Sructural steel. Dit is gietstaal voor staalconstructie doeleinden en moeten tegen een zware belasting kunnen.
  • GP: gietstaal, de letter  ‘P’ staat voor de Engelse term: Pressure. Dit gietstaal is vooral geschikt voor drukvaten en pomphuizen. Dit zijn apparaten die onder grote druk komen te staan.
  • GE: gietstaal, de letter ‘E’ staat voor de Engelse term: engineering. GE: gietstaal wordt vooral gebruikt in de machinebouw.

Na de bovengenoemde letters worden in de aanduiding van gietstaal ook cijfers genoemd. Deze cijfers kunnen de Minimum rekgrens in N/mm2 aanduiden, ook kunnen de cijfers worden gebruikt om de legering aan te duiden.