Wat is een plasmasnijmachine en wat is plasmasnijden?

Plasmasnijden is een bewerkingstechniek die onder andere in de metaalbewerking wordt toegepast. Plasmasnijden is een proces dat met name wordt gebruikt voor het snijden van vormen uit plaatmateriaal. Dit gebeurd doormiddel van een plasmasnijmachine. De plasmasnijmachine maakt gebruik van plasma. Dit plasma wordt met een elektrische vlamboog opgewekt. Het plasmasnijden komt voort uit het plasmalassen, dit lasproces wordt ook wel het TIG lassen genoemd. Het plasmasnijden ontstond rond 1963. Het plasmasnijden zorgde voor fraaiere resultaten dan het snijdbranden dat tot die tijd veelvuldig werd gebruikt voor het snijden van metaal. Bij plasmasnijden zijn de snedes gladder en nauwkeuriger dan de snedes die ontstaan bij snijbranden. Er ontstaan bovendien geen staalsplinters tijdens het plasmasnijden.

Een plasmasnijmachine is een ander apparaat dan een lasersnijmachine. Als men met een plasmasnijmachine een snede maakt dan is de bovenkant afgerond. Hierdoor zal men voor het afwerken nog nabewerking moeten uitvoeren. Dit is niet het geval bij producten die door een lasersnijmachine zijn gemaakt.

Waaruit bestaat een plasmasnijmachine?
Een plasmasnijmachine bestaat uit een aantal delen. Allereerst krijgt de machine haar elektrische voeding uit een stroombron. Daarnaast is er een massakabel en een stroomtoevoerdraad. Verder is er een persleiding in de machine geplaatst. Er wordt gebruik gemaakt van een inert gas of perslucht. De vlamboog wordt ontstoken door een hoogfrequent ontsteking. De machine bevat een koperen geïsoleerd en watergekoeld mondstuk. Hierin is een wolfraamelektrode geplaatst. Moderne plasmasnijders zijn uitgerust met een computersysteem waardoor men doormiddel van programmering de plasmasnijder de gewenste bewerking kan laten uitvoeren. Plasmasnijders die uitgerust zijn met een dergelijk systeem noemt men ook wel CNC- plasmasnijmachines. Hierbij staat de afkorting CNC voor Computer Numerical Control. Uiteraard is de gehele plasmasnijmachine in een stevig stalen frame gebouwd dat meestal voorzien is van een snijdtafel. Het mondstuk met de elektrode beweegt zich boven de plaat die op de snijdtafel licht. Daarvoor is het mondstuk meestal aan een beweegbare arm gemonteerd. De positionering van dit mondstuk gebeurd door het CNC-programma.

Hoe werkt een plasmasnijmachine?
Nadat de operator de plasmasnijmachine heeft geprogrammeerd in het CNC-programma wordt er via een persleiding een inert gas of perslucht met een hoge snelheid door het mondstuk gespoten. Tussen de wolfraamelektrode en het werkstuk wordt doormiddel van elektrische stroom een vlamboog opgewerkt. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een hoogfrequent ontsteking.

Door deze vlamboog wordt een deel van het gas omgezet in plasma. Dit plasma wordt zeer heet, wel 30.000 °C en wordt door het mondstuk in een staal veranderd. De hoge temperatuur zorgt er voor dat het metaal waarop de elektrode is geplaatst wordt gesmolten. De perslucht en de hoge temperatuur zorgen er voor dat de metaaldeeltjes die gesmolten zijn worden weggeblazen. Zo ontstaat een snede in het metaal. Dit kan met een behoorlijke snelheid uitgevoerd worden.

Het mondstuk waar de elektrode in zit moet natuurlijk tijdens het proces niet gaan smelten. Daarom is het mondstuk geïsoleerd en wordt het mondstuk bovendien met water gekoeld.

Wat valt er onder metaaltechniek en welke metaalbewerkingstechnieken zijn er?

Metalen worden in de techniek gebruikt voor het vervaardigen van een grote diversiteit aan producten. De eigenschappen van metalen kunnen worden verbeterd doormiddel van legeringen. Met legeringen kunnen de eigenschappen van metalen elkaar versterken. Zo kunnen metalen op verschillende manieren worden gebruikt en verwerkt. Om metaal in de gewenste vorm te brengen zijn technieken nodig. De technieken waarmee metaal kan worden bewerkt verschillen onderling sterk.

Definitie van metaaltechniek
Metaal is materiaal en kan als grondstof dienen voor verschillende fabricaten en halffabricaten. De technieken waarmee dit gebeurd worden wel geplaatst onder de verzamelnaam metaaltechniek. Metaaltechniek kan als volgt worden gedefinieerd:

Metaaltechniek is een vakgebied waarbij metaal wordt bewerkt tot platen, profielen, onderdelen, constructies en werktuigen.  

De metaaltechniek is een zeer breed vakgebied. Er vallen verschillende bewerkingstechnieken onder metaaltechniek. Deze verschillende bewerktingstechnieken worden in de volgende alinea beschreven.

Verschillende metaalbewerkingstechnieken
Metaal kan op verschillende manieren worden bewerkt. Nadat ijzer voorzien is van een klein percentage koolstof ontstaat staal. Dit koolstofstaal wordt binnen metaaltechniek verreweg het meeste gebruikt. Naast koolstofstaal worden ook diverse anders staalsoorten gebruikt zoals roestvast staal. Ook metalen die niet als hoofdbestandsdeel ijzer hebben worden gebruikt in metaalbewerkingstechniek. De non-ferro metalen hebben de eigenschap dat ze minder last van corrosie hebben dan ijzer.  Daarom zijn deze non-ferro metalen geschikt voor toepassing in een omgeving waarbij ze voortdurend onder invloed staan van water en zuurstof. Voorbeelden van non-ferro metalen die veel worden gebruikt in metaalbewerkingstechniek zijn aluminium, koper en legeringen zoals messing.

Metaaltechniek kan op verschillende manieren worden ingedeeld. Hieronder volgt een indeling die Technisch Werken overzichtelijk vind. Per metaaltechniek zijn een aantal voorbeelden genoemd van specifieke technieken die hier onder vallen.

Plaatbewerking

  • Walsen
  • Kanten
  • Zetten
  • Kanten
  • Buigen

Zagen en snijden

  • Lasersnijden
  • Zagen
  • Watersnijden
  • Knippen

Verspaning

  • Draaien
  • Frezen
  • Eroderen
  • Elektrochemisch verspanen ECM

Lassen en solderen

  • MIG/MAG lassen
  • TIG lassen
  • Elektrode lassen
  • Onder poederdek lassen
  • Fleetwelding
  • Hardsolderen
  • Zachtsolderen

Nabewerken

  • Slijpen
  • Polijsten
  • Afbramen

Het verschil tussen metaaltechniek en werktuigbouw
Metaalbewerkingstechnieken kunnen verband houden met de bouw van werktuigen. Wanneer men metaalbewerkingstechnieken specifiek gebruikt voor de bouw van machines en andere werktuigen wordt ook wel over de werktuigbouw of werktuigbouwkunde gesproken. Naast de bouw van werktuigen worden metaalbewerkingstechnieken ook gebruikt voor de bouw van constructies. Metaaltechniek is daardoor breder dan de werktuigbouwkunde en metaalconstructie en gaat vaak aan de werktuigbouwkunde en constructie vooraf. Wanneer metaal bewerkt is tot profielen of onderdelen kan het metaal worden gebruikt voor de bouw van een constructie of machine. Metaaltechniek is hierdoor een basistechniek die noodzakelijk is voor andere technieken die daarop volgen.

Wat is de metaalbewerkingstechniek kanten en waarvoor wordt deze gebruikt?

Kanten is een metaalbewerkingstechniek die gebruikt wordt bij plaatwerken. Plaatmateriaal wordt veel gebruikt in de techniek. Dagelijks verwerken veel metaalbedrijven platen die van verschillende metaalsoorten zijn verwaardigd. Ook de afmetingen van platen zijn verschillend. Dit heeft onder andere te maken met de doeleinden waarvoor de platen gebruikt moeten worden. Wanneer een plaat een bepaalde vorm moet krijgen kan dat op verschillende manieren gebeuren. Zo kan een plaat gebogen worden of kan er een hoek in worden gezet. In dat laatste geval kan gebruik worden gemaakt van een kantbank.

Wat is een kantbank?
De kantbank is een pers met een bovenmatrijs en een ondermatrijs. De plaat die bewerkt moet worden wordt tussen de bovenmatrijs en de ondermatrijs geplaatst. Vervolgens wordt de machine door de plaatbewerker in werking gesteld. De bovenmatrijs drukt de plaat tegen de ondermatrijs aan waardoor de plaat vervormt. Een kantbank werkt meestal hydraulisch. Dat wil zeggen dat de bovenste matrijs doormiddel van een hydraulische cilinder naar beneden wordt gedrukt. Wanneer de bovenmatrijs helemaal naar onderen is gebracht en de plaat op de juiste wijze is vervormd, wordt de bovenmatrijs weer naar boven gehaald en in de beginpositie gebracht. De onderste matrijs blijft altijd in dezelfde positie. Meestal is de onderste matrijs in een V-vorm en de bovenste matrijs in de vorm van een ‘mes’, maar dat hoeft niet. Er kunnen verschillende matrijzen worden aangebracht in een kantbank. Dit is afhankelijk van de bewerking die op de plaat moet worden uitgeoefend.

Waarvoor wordt een kantbank gebruikt?
Een kantbank is een machine die speciaal geconstrueerd is om een plaat in een hoek of speciale bocht te buigen. Met een kantbank kan bijvoorbeeld in één plaat een hoek worden gemaakt en hoeven niet twee platen aan elkaar gelast te worden. Lassen kost extra arbeidsuren en daarnaast is niet elke plaat geschikt om gelast te worden. Een plaat waarin doormiddel van een kantbank een hoek is aangebracht toont daarnaast heel netjes en hoeft niet te worden nabewerkt zoals bij lassen vaak wel het geval is. Kantbanken zijn er in verschillende formaten en verschillende lengtes. Daarnaast zijn er verschillende matrijzen voor kantbanken waardoor platen in een kantbank op diverse manieren vervormt kunnen worden.

Wat is het verschil tussen kanten en zetten?
Bij een kantbank wordt de plaat die bewerkt moet worden niet vastgezet in een verstelbare klem of bek. Dit is bij een zetbank wel het geval. Bij zetten wordt de plaat vastgezet in een verstelbare klem die bestaat uit een verstelbare bovenbalk en een vaste onderbalk. De bovenbalk vormt het bovendeel van de bek en de onderbak het onderste deel. Doordat de platen bij een zetbank worden ingeklemd in een bek neemt deze vorm van plaatbewerken meer tijd in beslag dan het vervormen van een plaat op een kantbank. Hierdoor kan met een kantbank meer en sneller geproduceerd worden dan met een zetbank. Bij een kantbank kan de metaalbewerker zelf de plaat vasthouden of kan de plaat worden begeleid met een hefsysteem. Dit is afhankelijk van het type kantbank waarvan gebruik wordt gemaakt.

Conventionele of CNC kantbank
Er is een verschil tussen het gebruik van een conventionele kantbank of een kantbank die computergestuurd is. De computergestuurde kantbanken worden ook wel CNC kantbanken genoemd. CNC staat voor Computer Numerical Control waarmee duidelijk wordt gemaakt dat ze computergestuurd zijn. Een plaatbewerker die gebruik maakt van een CNC kantbank moet in staat zijn deze te programmeren. Er zijn echter ook plaatbewerkers die als een operator bij de CNC gestuurde kantbank staan. In dat geval is de machine geprogrammeerd door een ervaren kanter en plaatst de operator alleen maar de platen tussen de matrijzen. Kanten is geen eenvoudig werk omdat goed rekening gehouden moet worden met de zetvolgorde wanneer er meerdere hoeken in één plaat moeten worden aangebracht.