Wat is metaalbewerking en welke metaalbewerkingsprocessen zijn er?

Metaalbewerking is een algemene benaming die wordt gebruikt voor het bewerken van metalen. Sinds de ontdekking van metaal in ertsen heeft de mensheid verschillende periodes gehad die zich kenmerkten door een bepaald metaal of metaalbewerking. Zo kende men de bronstijd en de ijzertijd.

Tegenwoordig wordt in metaalbewerking gebruik gemaakt van uiteenlopende metalen en metaallegeringen. In de metaaltechniek wordt vooral staal toegepast. Dit is ijzer met een klein percentage koolstof. Daarnaast wordt ook aluminium gebruikt en worden legeringen gemaakt zoals roestvast staal (RVS).

De doelstelling van metaalbewerking is het maken van individuele onderdelen, halffabricaten,  assemblages of complete constructies. Metaalbewerking is een zeer brede term die onder de metaaltechniek valt. Doormiddel van het bewerken van metalen kunnen uiteenlopende werkstukken en constructies worden vervaardigd. Hierbij kan gedacht worden aan:

  • Bruggen
  • Schepen
  • Jachten
  • Machineframes
  • Balustrades
  • Puiconstructies
  • Kunstwerken

Ook sieraden en horloges worden van metalen gemaakt. Hiervoor worden meestal edelmetalen gebruikt die zeer nauwkeurig worden gewerkt. Daarnaast wordt in de machinebouw en de medische sector ook gebruik gemaakt van metalen in verschillende soorten, maatvoeringen en toleranties. De metaalbewerking is daardoor een zeer brede sector waarin grote en kleine en kleine producten worden gemaakt voor verschillende sectoren: van juwelier tot de bouwbranche.

Metaalbewerkingsprocessen
In de bronstijd, ongeveer 3000 tot 800 voor Christus, maakten mensen vooral gebruik brons. Hiervoor had men kopererts en tinerts nodig. Koper en tin werden samengesmolten en vervolgens in de gewenste vorm gegoten. Brons is echter niet smeedbaar. De ijzertijd zorgde voor een grote verandering. Deze periode begon in Europa vanaf ongeveer 800 voor Christus. IJzer is in tegenstelling tot brons wel smeedbaar en daarnaast kan het ook nog gegoten worden in vormen zoals bij gietijzer en gietstaal gebeurd.

Door de komt van ijzer nam het aantal bewerkingsprocessen in de metaalbewerking toe. Er ontstonden smederijen waarbij een smid ijzer doormiddel van vlamovens op temperatuur bracht en vervolgens met een hamer op een aanbeeld in de gewenste vorm sloeg. Hierdoor ontstond smeedijzer en smeedstaal.

Tegenwoordig worden vooral machines gebruikt voor het bewerken van metaal. Hierbij maakt men onder andere gebruik van werktuigmachines. De moderne metaalbewerkingsprocessen zijn zeer divers en worden wel in twee groepen verdeeld:

  • De verspanende metaalbewerking. Deze metaalbewerking omvat verschillende metaalbewerkingsprocessen waarbij het basismateriaal doormiddel van verspaning in de juiste vorm wordt gebracht. Er worden hierbij kleine spaantjes van het materiaal verwijdert tot de juiste vorm en afmeting is ontstaan. Voorbeelden van verspanende bewerkingstechnieken zijn: boren, slijpen, draaien, frezen, schaven en zagen.
  • De niet-verspanende metaalbewerking. Binnen deze groep zijn uiteenlopende metaalbewerkingsprocessen aanwezig. Dit kunnen plaatbewerkingstechnieken zijn zoals: walsen, zetten en snijden. Ook smeden en gieten behoren tot de niet-verspanende metaalbewerking. Lassen is een hele bekende vorm van niet-verspanende metaalbewerking en wordt veel in de metaalbewerking toegepast. Doormiddel van lassen worden een niet-uitneembare verbinding gemaakt tussen metalen (of kunststoffen). Lassen behoort tot verbindingsprocessen in de metaalbewerking. Hier valt ook solderen onder.

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.