Plaatbewerking verwijst naar een reeks bewerkingstechnieken die worden toegepast op metalen platen (meestal minder dan 6mm dik) om ze om te vormen tot werkstukken met specifieke vormen en functies. Vanwege zijn uitstekende mechanische eigenschappen, gemakkelijke bewerking en kosteneffectiviteit, wordt plaatmetaal veel gebruikt in verschillende velden zoals machinebouw, auto-industrie, huishoudelijke apparaten en elektronische apparaten. De belangrijkste bewerkingsmethoden voor plaatmetaal omvatten snijden, buigen, rekken, vormen, lassen en oppervlaktebehandeling. Dit artikel zal deze plaatbewerkingsmethoden in detail bespreken.
Snijproces
Snijden verwijst naar het proces van het snijden en scheiden van grondstoffen volgens verwerkingsvereisten, wat de eerste stap markeert in plaatbewerking. Afhankelijk van de snijmethode kan het worden onderverdeeld in conventioneel scheren, CNC ponsen, scheren en lasersnijden.
Conventioneel Scheren
Conventioneel scheren maakt gebruik van een ponsmachine en matrijzen om het plaatmetaal te scheren. Deze methode wordt gekenmerkt door een hoge verwerkingssnelheid en efficiëntie, waardoor het geschikt is voor massaproductie. Vanwege de hoge kosten van matrijsproductie is conventioneel scheren echter niet geschikt voor kleine series of productie van meerdere variëteiten.
CNC Ponsen
CNC ponsen maakt gebruik van een CNC-turretponsmachine om het plaatmetaal te bewerken. In tegenstelling tot conventioneel scheren, vereist CNC ponsen geen complexe matrijzen; het hoeft alleen de beweging van het gereedschap te regelen via programmering om verschillende snijvormen te bereiken. CNC ponsen is geschikt voor kleine tot middelgrote series en productie van meerdere variëteiten.
Verwerkingsbereik voor CNC Ponsen
• Koudgewalst staal, warmgewalst staal: Dikte ≤ 3.0mm
• Aluminium plaat: Dikte ≤ 4.0mm
• Roestvrijstalen plaat: Dikte ≤ 2.0mm
• Maximale plaatgrootte: 1250mm x 4000mm
De voordelen van CNC ponsen omvatten sterke flexibiliteit en hoge verwerkingsnauwkeurigheid, vooral voor werkstukken met complexe vormen. Vanwege de beperkte levensduur van gereedschappen kan het echter beperkt zijn bij het verwerken van dikke platen.
Lasersnijden
Lasersnijden maakt gebruik van een hoogvermogen laserstraal om materialen te snijden. In vergelijking met mechanisch snijden biedt lasersnijden hoge precisie, hoge snelheid en gladde sneden. Afhankelijk van het type laser kunnen lasersnijmachines worden onderverdeeld in YAG vastestoflasersnijders, CO2-lasersnijders en vezellasersnijders.
YAG Vastestoflasersnijder
YAG vastestoflasersnijders worden geprezen om hun lage kosten en goede stabiliteit, maar hun energie-efficiëntie is relatief laag. YAG-lasers hebben doorgaans een uitgangsvermogen van minder dan 600W en worden voornamelijk gebruikt voor boren, puntlassen en het snijden van materialen van minder dan 8mm dik. Hun belangrijkste voordeel is het vermogen om non-ferrometalen zoals aluminium en koper te snijden, die moeilijk te bewerken zijn met andere lasersnijders, maar ze hebben een lagere snijsnelheid en kunnen geen niet-metalen materialen snijden.
CO2 Lasersnijder
CO2-lasersnijders hebben doorgaans een uitgangsvermogen tussen 2000W en 4000W, waardoor ze stabiel koolstofstaal tot 20mm dik, roestvrij staal tot 10mm dik en aluminiumlegering tot 8mm dik kunnen snijden. Daarnaast kunnen ze niet-metalen materialen zoals hout, acryl, PP en glas snijden. Het belangrijkste nadeel van CO2-lasersnijders zijn de hoge operationele kosten, het grote gasverbruik tijdens het snijden en de moeilijkheid om materialen met een hoge reflectiviteit zoals aluminium en koper te snijden.
Vezellasersnijder
Vezellasersnijders zenden laserlicht uit via optische vezels, met een vermogen dat doorgaans varieert van 1000W tot 6000W. Hun belangrijkste voordelen zijn onder andere een laag energieverbruik, eenvoudig onderhoud en snelle snijsnelheden. Echter, de onderhoudskosten van accessoires en verbruiksartikelen zijn relatief hoog, en er is enige moeilijkheid bij het snijden van materialen met een hoge reflectiviteit zoals aluminium en koper.
De maximale plaatgrootte voor lasersnijden is over het algemeen 1500mm x 4000mm, met een minimale verwerkingsgaten diameter van ≥1T.
Plaatbuigen
Buigen is een kritisch proces in plaatbewerking, waarbij een buigmachine wordt gebruikt om de hoek van de metalen plaat te veranderen en deze in de gewenste geometrische vorm te brengen. Veelvoorkomende buigvormen zijn L-vormig, Z-vormig, U-vormig, stompe hoeken, scherpe hoeken, dode randen en inkepingen.
De sleutel tot het buigproces is het nauwkeurig beheersen van de buighoek en -vorm, terwijl scheuren of beschadigingen worden vermeden. Moderne buigapparatuur maakt vaak gebruik van CNC-technologie, waarmee complexe buigbewerkingen geautomatiseerd kunnen worden uitgevoerd volgens programmering. Voor dikkere of hogesterktematerialen kunnen meerdere buigbewerkingen of speciale matrijsontwerpen nodig zijn.
Rekproces
Rekken houdt in dat spanning op het plaatmetaal wordt uitgeoefend om het in de gewenste vorm te verlengen zonder te breken. Dit proces wordt vaak gebruikt om diepgetrokken plaatmetalen onderdelen te produceren, zoals carrosseriecomponenten en behuizingen van huishoudelijke apparaten.
De sleutel tot het rekproces is het beheersen van de reksnelheid en het matrijsontwerp om materiaalbreuk of overmatige vervorming te voorkomen. Om de kwaliteit van het rekproces te verbeteren, worden vaak smeermiddelen op het materiaaloppervlak aangebracht om wrijving en spanning tijdens het rekken te verminderen.
Vormproces
Vormen verwijst naar het proces van het vormen van plaatmetaal in een specifieke vorm door middel van persen, rollen of andere methoden. Veelvoorkomende vormprocessen zijn stempelen, rolvormen en hydroforming. Vormprocessen worden meestal gebruikt voor het produceren van onderdelen met complexe vormen, zoals autowielen en metalen buizen.
Het vormproces wordt gekenmerkt door het vermogen om snel complexe gevormde onderdelen in massa te produceren, maar het vereist een hoge precisie in matrijsontwerp en -fabricage. Bovendien kan er tijdens het vormen terugvering optreden, wat compensatie tijdens het ontwerp noodzakelijk maakt.
Lasproces
Lassen is een methode om metalen werkstukken samen te voegen door warmte of druk toe te passen. Veelgebruikte lasmethoden in plaatbewerking zijn onder andere smeltlassen, vastestoflassen en solderen.
Smeltlassen
Smeltlassen omvat het verhitten van het lasmateriaal tot een gesmolten toestand, waarbij het samensmelt met het basismateriaal. Veelgebruikte smeltlasmethoden zijn booglassen, gasbeschermd lassen en laserlassen.
Vastestoflassen
Vastestoflassen verbindt werkstukken door hun oppervlakken samen te drukken of te wrijven zonder het lasmateriaal te smelten. Veelgebruikte vastestoflasmethoden zijn wrijvingslassen, explosielassen en diffusielassen.
Solderen
Solderen gebruikt een vulmateriaal met een lager smeltpunt dan de basismaterialen om ze te verbinden. Het vulmateriaal smelt tijdens het lasproces, terwijl de basismaterialen vast blijven, en het vulmateriaal vult de verbinding door capillaire werking, waardoor de werkstukken aan elkaar worden gebonden. Solderen is geschikt voor het verbinden van ongelijksoortige materialen of dunne onderdelen.
Oppervlaktebehandeling
Oppervlaktebehandeling verwijst naar de bewerking van plaatoppervlakken om de corrosiebestendigheid, esthetiek en slijtvastheid te verbeteren. Veelgebruikte oppervlaktebehandelingsmethoden zijn onder andere spuiten, poedercoaten, galvaniseren en anodiseren.
Spuiten
Spuiten omvat het gebruik van spuitapparatuur om een coating gelijkmatig op het metalen oppervlak aan te brengen, waarbij een beschermende film wordt gevormd door bakken of natuurlijk drogen. Spuiten kan het uiterlijk van het werkstuk verbeteren en de corrosiebestendigheid verhogen.
Poedercoating
Poedercoating omvat het elektrostatisch aanbrengen van harsmateriaal op het metalen oppervlak, dat vervolgens door hoge temperaturen wordt samengesmolten om een beschermende laag te vormen. Poedercoating heeft uitstekende decoratieve effecten en corrosiebestendigheid, en wordt veel gebruikt in behuizingen van huishoudelijke apparaten en auto-onderdelen.
Galvaniseren
Galvaniseren gebruikt elektrolyse om een laag metaal of legering op het werkstukoppervlak af te zetten, waardoor de corrosiebestendigheid en hardheid worden verbeterd. Veelgebruikte galvaniseerprocessen zijn onder andere zinkplating, nikkelplating en chroomplating.
Anodiseren
Anodiseren is een oppervlaktebehandelingsproces voor aluminium, waarbij een dichte oxidelaag op het aluminiumoppervlak wordt gecreëerd door elektrochemische reacties. Anodiseren verhoogt niet alleen de oppervlaktehardheid en corrosiebestendigheid van aluminium, maar maakt ook esthetische verbeteringen mogelijk door middel van verven.
Assemblage
Assemblage omvat het combineren van bewerkte plaatwerkonderdelen tot een compleet product met behulp van schroeven, klinknagels, lassen of andere methoden. De kwaliteit van het assemblageproces beïnvloedt direct de prestaties en het uiterlijk van het eindproduct, dus strikte kwaliteitscontrole en inspectie zijn vereist tijdens de assemblage.
Kwaliteitscontrole en Inspectie
Kwaliteitscontrole en inspectie lopen door het hele plaatbewerkingsproces heen. Om ervoor te zorgen dat elke bewerkingsstap aan de ontwerpeisen voldoet, wordt doorgaans een reeks inspectieapparatuur en -methoden gebruikt, zoals coördinatenmeetmachines (CMM), laserscanners en ultrasone foutdetectoren.
Industrie Toepassingen en Ontwikkelingstrends
De toepassing van plaatbewerking beslaat tal van industrieën, elk met zijn eigen unieke vereisten en uitdagingen. Naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen, maakt de plaatbewerkingssector aanzienlijke vooruitgang door, met name op het gebied van automatisering, precisie en materiaalkunde.
Belangrijke Industrie Toepassingen
Automotive: Plaatwerkonderdelen worden veelvuldig gebruikt bij de productie van carrosserieën, chassiscomponenten en interieurstructuren van auto's.
Luchtvaart: De luchtvaartindustrie vertrouwt op zeer nauwkeurige plaatwerkonderdelen voor vliegtuigframes, panelen en motorcomponenten.
Elektronica: Plaatwerk wordt gebruikt voor de vervaardiging van behuizingen, beugels en koellichamen voor elektronische apparaten.
Opkomende Trends
De toekomst van plaatbewerking wordt gevormd door verschillende belangrijke trends:
Automatisering: Het toenemende gebruik van robots en geautomatiseerde systemen verbetert de snelheid en consistentie van de productie.
Digitalisering: De integratie van digitale hulpmiddelen, zoals CAD/CAM-software en IoT-apparaten, verbetert de efficiëntie van ontwerp, productie en kwaliteitscontrole.
Duurzaamheid: De vraag naar duurzame productiepraktijken stimuleert de ontwikkeling van processen die afval en energieverbruik minimaliseren.
Conclusie
Plaatbewerking is een zeer technische en breed toepasbare productieproces. Door de principes en toepassingen van verschillende plaatbewerkingsmethoden te beheersen, is het mogelijk om beter te voldoen aan de productiebehoeften van verschillende producten. In de toekomst, naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen, zal plaatbewerking een steeds belangrijkere rol spelen in meer velden.
