Het belang van onderdelen richten bij plaatbewerking

Zoals te zien is in Figuur 1, heeft het onderdeel links een terugverende vorm en is het niet helemaal vlak, terwijl het onderdeel rechts is afgevlakt door een nivelleermachine.

Vlakke en spanningsvrije onderdelen kunnen de efficiëntie van de buig- en lasproductie verbeteren en zorgen voor klanttevredenheid.

Betreffende materiaalspanning

Hoewel metalen platen die aan de plaatwerkfabriek worden geleverd voldoende vlak lijken, kan schijn bedriegen, vooral bij metalen materialen. Materialen of onderdelen die vlak lijken, kunnen tijdens het bewerkingsproces onvlak worden door bewerkingsspanningen.

Daarom is het essentieel om te begrijpen wat er met de grondstoffen gebeurt voordat ze naar de plaatwerkfabriek gaan. Het plaatwerk is afkomstig van gewalste rollen.

In servicecentra voor metaalbewerking worden deze rollen afgerold, rechtgetrokken en uiteindelijk op een specifieke lengte gesneden. Hoewel de plaat er vlak uitziet, zijn er nog steeds interne spanningen aanwezig (met name binnen de microstructuur van het metaal).

Bij thermisch snijden (zoals laser- of plasmasnijden) op deze materialen komt de spanning vrij, waardoor de onderdelen ongelijk worden. Dit geldt zowel voor dunne metalen onderdelen als voor dikke metalen onderdelen.

Dit geldt zowel voor ferro- als non-ferrometaaldelen. Tijdens het snijproces speelt het gebruik van beschermgassen een belangrijke rol.

Wanneer zuurstof bijvoorbeeld wordt gebruikt om koolstofstaal te snijden, treedt er een exotherme reactie op tussen de zuurstof en het metaal. Dit introduceert een aanzienlijke hoeveelheid warmte in het snijgebied, waardoor er sneller gesneden kan worden (een bijproduct van deze chemische reactie is een geoxideerde rand, die schoongemaakt moet worden voordat er geverfd wordt).

Door de extra warmte komt er echter ook meer spanning vrij in het metaal. In vergelijking met zuurstof kan snijden met een inert gas zoals stikstof de warmte-inbreng verminderen, maar zelfs bij zachtere processen komt er nog steeds spanning vrij.

Als er spanning vrijkomt, worden onderdelen ongelijk. Dit vormt een uitdaging voor productiewerkplaatsen die nieuwere lasersnijden technologieën.

Tijdens het lasersnijden kunnen sommige onderdelen kantelen of omhoog komen op het rooster, waardoor ze tegen de snijkop kunnen botsen en deze beschadigen, vooral wanneer de snijsnelheid 30 m/min of hoger is en de versnelling meer dan 2 m/s bedraagt.²wat een industriestandaard is geworden.

Een zeer duur onderdeel op de lasersnijapparatuur kan beschadigd raken door onderdelen die terugspringen als gevolg van stress.

Elk snijproces kan de spanningen losmaken die ontstaan tijdens het oprollen van het materiaal. Deze spanning is duidelijk zichtbaar in het terugveringsfenomeen van het metaal na het snijden of ponsen (ponsen kan nieuwe spanningen introduceren door werkharding, zichtbaar op geponste onderdelen).

Materiaalstress bestrijden

Hoe gaat een plaatwerkfabriek om met de spanningen die ontstaan tijdens het oprollen en die vrijkomen na het snijden of stansen? Nivelleermachines kunnen enorm helpen.

Machines voor het nivelleren van werkstukken kunnen plaatverwerkende fabrieken en hun downstream productieprocessen voorzien van de benodigde vlakke werkstukken, zodat de productie efficiënter verloopt en er minder afval is bij het buigen en lassen.

Machines voor het nivelleren van werkstukken (zie afbeelding 2) bereiken vlakheid door herhaaldelijk buigkrachten uit te oefenen op de metalen plaat of het werkstuk via een set nivelleerrollen.

Terwijl het metalen materiaal door de nivelleermachine gaat, oefenen de rollen er druk op uit. De spanning die op het metaal wordt uitgeoefend, vermindert en elimineert uiteindelijk de interne spanningen.

Hoe zijn deze nivelleerrollen geplaatst? Dat hangt af van de soort metaal materiaal, de dikte en de gewenste vlakheid.

Variabelen van de nivelleermachine zijn onder andere het aantal nivelleerwalsen; de centrum afstand tussen de rollen; lay-out en ondersteuningsmethode van de rollen; stijfheid van het frame van de rollen en de hele machine; ondersteuning van de rollen (lengte en lay-out van de ondersteuningsrollen); spleetcontrolesysteem en de mogelijkheid om een consistente spleet te behouden; en stroomverbruik.

Het is ook cruciaal om na te denken over het gemak waarmee de nivelleer- en steunrollen kunnen worden gereinigd en de machine kan worden onderhouden.

Terwijl de nivelleerwalsen geleidelijk druk uitoefenen en de werkstukken afvlakken, kan het door een motor aangedreven walsenframe uit de bewerkingsmachine worden bewogen. Afhankelijk van de grootte van het werkstuk dat genivelleerd wordt, wordt de nivelleerdruk bepaald door de diameter van de nivelleerwalsen. De diameter van elke rol, in combinatie met de positie, het ontwerp van het machineframe, de steunrollen en het machineframe zelf, heeft een bijbehorend operationeel weergavevenster.

Over het algemeen worden kleinere walsdiameters gebruikt voor dunnere materialen, terwijl grotere diameters worden gebruikt voor dikkere materialen.

Nivelleermachines kunnen onderdelen verwerken met diktes van 0,2 mm tot bijna 70 mm.

De nauwkeurigheid van de vlakheid door nivellering is gebaseerd op de toepassing van de metaalmateriaal en varieert naargelang de dikte en het type.

Zo wordt voor metalen onderdelen die gebruikt worden bij de productie van kranen en mijnbouwapparatuur een vlakheid van 0,5 tot 1 mm door een nivelleermachine als uitstekend beschouwd. Maar voor fabrikanten van zaagbladen die een vlakheid van 0,1 mm/m of hoger nodig hebben, zou zo'n vlakheid onvoldoende zijn.

Gelukkig kan een nivelleermachine met hoge precisie vlakke onderdelen leveren aan fabrikanten van zware machines en onderdelen met nauwere toleranties produceren voor fabrikanten van zaagbladen.

Luchtvaart- en ruimtevaartbedrijven gebruiken bijvoorbeeld meestal aluminium materialen. 5mm wordt beschouwd als een relatief dik onderdeel voor deze bedrijven, maar voor fabrikanten van mijnbouwapparatuur is deze dikte te dun.

Dit aluminium materiaal krijgt vaak een warmtebehandeling om het sterker te maken. Na de warmtebehandeling wordt het aluminium zacht en wordt het opgeslagen bij -18°C.

Als dergelijke onderdelen onmiddellijk na het ponsen worden genivelleerd, staat de nivelleermachine voor twee grote uitdagingen.

Ten eerste, omdat het materiaal zacht is, moeten de nivelleerwalsen er voorzichtig mee omgaan om vervorming te voorkomen.

Ten tweede, wanneer de bevroren onderdelen in contact komen met een hogere omgevingstemperatuur, vormt zich condens op het oppervlak van het onderdeel. Daarom moeten de onderdelen van de nivelleermachine gemaakt zijn van roestvrij staal of gecoat staal om corrosie te voorkomen.

Moeilijke materialen richten

Het resultaat van een werkstuknivelleermachine is eenvoudig: vlakke werkstukken. Het zijn echter ingewikkelde machines die moeilijk te corrigeren materiaalvervormingen aankunnen, zoals die van gestanste en warmtebehandelde materialen.

Deze materialen vertonen vaak middengolfvervormingen of randgolfvervormingen. Het corrigeren van dergelijke onderdelen of platen vereist gespecialiseerde maatregelen en technieken.

Voor sommige gestanste en warmtebehandelde materialen is geavanceerd nivelleren rollen buigen De besturing kan specifiek de nivelleringsdruk op bepaalde delen van een onderdeel of plaat verhogen en op andere delen verlagen.

Door deze gecontroleerde nivelleermethode wordt het materiaal naar behoefte in de lengterichting uitgerekt, wat middengolf- en randgolfvervormingen kan verminderen of zelfs elimineren.

Materialen met een hoge treksterkte vormen een andere uitdaging om mee om te gaan.

Voor het verwerken van dergelijke materialen is een krachtige machine nodig die gebruikmaakt van nivelleerwalsen met een zeer grote diameter in combinatie met een overeenkomstige afstand tussen de walsen, om de spanning op het materiaal te verminderen en een goede vlakheid te verkrijgen terwijl vervormingen door midden- en randgolven worden geëlimineerd.

Ervaring met operatornivellering

Alle geavanceerde productieapparatuur vereist een bekwame operator, iemand met veel ervaring. Nog belangrijker is dat een nieuwsgierige en naar kennis zoekende operator echt een verschil kan maken in de resultaten.

Als ze bereid zijn om tijd te besteden aan het afstellen en testen van onderdelen voor een optimale waterpasligging, kan de fabriek efficiënt onderdelen waterpas stellen en producten van hogere kwaliteit maken in latere productieprocessen.

In theorie is nivelleren een eenvoudige taak. Naast de snelheid van de nivelleerwalsen hoeft de operator slechts twee andere parameters in te stellen: de nivelleerspleet bij de invoer en uitvoer en de hoek waaronder het werkstuk de machine binnenkomt. Door de juiste combinatie te vinden, kunnen operators de nivelleerresultaten optimaliseren.

Natuurlijk kunnen ingebouwde rekenhulpmiddelen in het besturingssysteem van de apparatuur helpen. Na het invoeren van de dikte, treksterkteen het materiaaltype, geeft het besturingssysteem voorgestelde nivelleringsparameters.

Doorgaans zorgen deze parameters al voor goede nivelleringsresultaten. Als machinisten nog betere resultaten willen, kunnen deze nivelleringsinstellingen als uitgangspunt dienen voor aanpassingen.

Voordelen van nivelleren

Het nivelleren van werkstukken kan plaatverwerkende fabrieken helpen om hun productie en productiviteit te verhogen.

Rapporten van plaatverwerkende fabrieken geven aan dat de integratie van nivelleermachines in hun productieproces de productie van de buigbewerking met ongeveer 25% verhoogt nadat de onderdelen zijn genivelleerd.

Vlakke onderdelen buigen nauwkeuriger, wat minder nabewerkingen en een consistentere productkwaliteit betekent.

Op de lasafdeling vertaalt zich dit in een aanzienlijke vereenvoudiging van mallen en opspanningen, een grotere assemblagenauwkeurigheid en een hogere lasserswaardering. Er is een aanzienlijke vermindering van defecten, wat leidt tot een hogere productiviteit.

Dit geldt vooral voor robotlassen. Strakkere, consistentere lassen betekenen minder vulmiddel gebruiken, soepelere lasproductielijnen en snellere automatiseringsprocessen.

Machines voor het nivelleren van werkstukken kunnen ook nieuwe zakelijke kansen bieden voor een bedrijf.

Als een bedrijf bijvoorbeeld klanten in de bouw wil bedienen, moeten de plafonds en gevels die ze leveren perfect vlak zijn. Elke plaat moet deze consistentie behouden, want elke niet-conforme plaat kan installatieprojecten tegenhouden.