1         Inleiding

Dit rapport is een opdracht van de HRO voor het vak Materialen en Productie. Bij dit vak horen de twee boeken ‘Materiaalkunde’ en ‘Moderne Industriële Productie’, die voor deze opdracht nodig waren.

Het doel van deze opdracht is, aan de hand van de informatie in hoofdstuk 2 en hoofdstuk 4 van het boek ‘Moderne Industriële Productie’ en de gekozen materialen uit assignment twee, de beste technieken te vinden die nodig zijn voor het maken van een winkelwagen.

De opbouw van dit rapport is als volgt. In hoofdstuk 2 en in een hoofdstuk 3, staat er een samenvatting van de twee hoofdstukken uit het boek ‘Moderne Industriële Productie’. In hoofdstuk 4 worden de vervormingtechnieken beschreven en in hoofdstuk 5 de verbindingstechnieken. Tot slot wordt er in hoofdstuk 6 gekeken naar de oppervlakte- en structuurveranderingtechnieken op basis van de gekozen materialen.

 

2         Samenvatting Vormgevingstechnieken

 

2.1    Inleiding

In deze samenvatting worden alleen de vormgevingstechnieken op zich beschreven. Hierbij worden dus geen machines en hulpmiddelen die hierbij betrokken zijn, gebruikt.

 

2.2    Vloeibare en semivloeibare vormgevingstechnieken

Bij vloeibare vormgeving wordt er gebruik gemaakt van gietmallen. Ieder materiaal dat als gietvorm (mal) wordt gebruikt, heeft echter zijn eigen warmte geleidingscoëfficiënt en beïnvloedt daardoor de structuur en dus de mechanische eigenschappen van een gegoten product (Van de Put, 2009).

 

2.2.1    Gieten

Bij een gietproces wordt er gebruikt gemaakt van een vormholte, die volgegoten wordt met vloeibaar materiaal. Er zijn twee manieren om een vormholte te maken.

1.      Er wordt een model gemaakt van het te maken product. Hierbij worden zandvormgiettechnieken en verloren-modeltechnieken gebruikt.

2.      Er wordt geen mal, maar een uitsparing direct in de gietvorm aangebracht. Hierbij worden coquillegieten, spuitgieten etc. voor gebruikt.                                                                                                                      

Gieten kan verdeeld worden in vijf technieken, namelijk:

1.      Zandvormgiettechnieken.

2.      Verloren-wasgieten.

3.      Verloren-schuimgieten.

4.      Coquillegieten.

5.      Spuitgieten.

 

2.2.2    Spuitgieten

Deze productietechniek kan gebruikt worden bij kunststoffen, maar ook bij metalen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van warmte en druk. Bij kunststoffen worden er vele varianten van het spuitgieten gebruikt, deze zijn: 2-K spuitgieten, Moulded Interconnect Devices (MID), gas- en waterinjectiespuitgieten, om- en achterspuiten van inlegdelen, in-moulddecoractie en Polymer Injection Forming (PIF).

Bij de metalen worden deze varianten gebruikt: Metal Injection Moulding (MIM) en thixomoulding.

 

2.2.3    Rotatiegieten

Rotatiegieten is een techniek om kunststofproducten uit thermoplasten te produceren (Van de Put, 2009). Hierbij wordt gebruik gemaakt van warmte en zwaartekracht. Bij rotatiegieten wordt er gebruik gemaakt van een matrijs.

 

2.2.4    Dompelen

Deze techniek wordt vooral gebruikt voor het vervaardigen van elastische producten. Ook bij deze techniek wordt er gebruik gemaakt van een matrijs, alleen wordt de matrijs nu gedompeld in een vloeibare kunststof, waardoor de kunststof zich hecht aan de matrijs. Daarna wordt het afgekoeld en wordt de kunststof gescheiden van de matrijs.

 

2.2.5    Sinteren

Bij dit proces wordt er uitgegaan van metaalpoeder. Nadat het metaalpoeder in een vorm is geperst, wordt het gesinterd, oftewel het product wordt op een temperatuur gebracht dat onder het smeltpunt van het materiaal ligt. Bij dit proces krimpt het product, waardoor het product meestal poreus blijft.

2.2.6    Productietechnieken voor composietmaterialen

Composietmaterialen zijn materialen die opgebouwd zijn uit twee of meer componenten (Van de Put, 2009). In deze samenvatting stelt het composiet een vezelversterkte kunststof voor.

De productietechnieken die voor composietmaterialen gebruikt worden zijn:

1.      Spuitgieten.

2.      Spray-uptechniek.

3.      Hand lay-up.

4.      Gesloten-maltechnieken.

5.      Pultrusie.

6.      Wikkelen van buis.

 

2.3    Plastische vormgeving

Bij plastische vormgevingstechnieken wordt er, in tegenstelling van de vloeibare vormgevingstechnieken, meer gebruikt gemaakt van grotere krachten dan warmte.

 

2.3.1    Massief omvormen

Massief omvormen is een benaming van plastische omvormtechnieken waarbij de temperatuur relatief hoog is en waarbij een massief blok metaal wordt gebruikt. Massief omvormen bestaat uit de volgende omvormtechnieken:

1.      Smeden.

Bij het smeden horen drie parameters: de smeedtemperatuur, de smeedsnelheid en de vormingsgraad.

2.      Walsen en trekken.

Deze kan weer onderverdeelt worden in: walsen van plaat, walsen van profielen, trekken van profielen en trekken van draad.

3.      Extrusie

Deze kan weer onderverdeelt worden in: metaalextrusie, kunststofextrusie, draadmantelextrusie en folie-extrusie.

 

2.3.2    Buigen van plaat en buis

De materialen in deze groep zijn vooral metalen, maar ook thermoplastische kunststoffen.

Voor het buigen zijn er bepaalde productietechnieken beschikbaar:

1.      Vrijbuigen.

2.      Matrijsbuigen.

3.      Strijkbuigen.

4.      Zwenkbuigen.

5.      Rolvormen.

De productieprocessen die hierboven genoemd zijn, zijn allemaal gericht op het omvormen van plaat volgens en rechte buiglijn. Plaatmateriaal kan echter ook opgevormd worden door deze tussen enkele walsrollen te voeren. Dit heet plaatswalsen (Van de Put, 2009).

 

2.3.3    Omvormen van plaat en buis

Hierbij wordt er gebruik gemaakt van productietechnieken die het materiaal in drie dimensies om kunnen vormen.  Deze productietechnieken zijn:

1.      Dieptrekken.

Een variant hiervan is de techniek ‘rubberpersen’.

2.      Hydrovormen.

3.      Hydromechanisch dieptrekken.

4.      Explosief omvormen.

5.      Forceren en vloeidraaien.

6.      Vacuümvormen.

 

2.4    Scheidende vormgeving

Atomen oefenen een onderlinge aantrekkingskracht op elkaar uit, de grootte van deze kracht is omgekeerd evenredig met de onderlinge afstand. Bij scheidende vormgevingstechnieken worden er krachten op een materiaal uitgeoefend, door deze krachten worden de atomen van elkaar af bewogen (Van de Put, 2009).

De drie hoofdgroepen zijn:

1.      Afschuivende vormgeving.

Deze is verdeelt in: knippen, slitten, ponsen, ponsnibbelen en stansen.

2.      Verspanende vormgeving.

Deze is verdeelt in drie deelgroepen:

-          Verspanende vormgeving met lange spanen door gerichte snijvlakken.

-          Verspanende vormgeving met korte spanen door gerichte snijvlakken.

-          Verspanende vormgeving met korte spanen door willekeurige snijvlakken.

Al deze technieken hebben te maken met vele verschillende parameters die het verspaningsproces bepalen.

3.      Thermische scheidende vormgevingstechnieken.

Deze is verdeelt in: autogeen snijden, plasmasnijden, lasersnijden, vonkeroderen en draaderoderen.

 

2.5    Braamvorming

Braamvorming is een verschijnsel dat ontstaat bij de vormgevingsprocessen ‘vloeibare en semivloeibare vormgeving, plastische vormgeving en scheidende vormgeving’.

 Meestal is braamvorming niet gewenst, door de volgende redenen:

-          Visueel.

-          Functioneel.

-          Monteerbaarheid.

-          Volgend productieproces.

 

2.5.1    Ontbraamtechnieken

Als men het heeft over ontbramen, wil dat niet zeggen dat alle bramen worden verwijderd. Dit betekent dat de bramen zover worden verwijderd dat zij niet meer als braam gezien worden (Van de Put, 2009).

De ontbraamtechnieken zijn:

1.      Straaltechnieken.

2.      Schuren.

3.      Glijslijpen.

4.      Thermisch ontbramen.

5.      Drukpasta-ontbramen.

6.      Elektrochemisch ontbramen.

 

2.6    Koel- en smeermiddelen

Koel- en smeermiddelen zijn te zien als een noodzakelijk kwaad om de processen goed te laten verlopen. De keuze van de te gebruiken middelen, de manier van aanbrengen en de viscositeit kunnen en grote invloed hebben op de reproduceerbaarheid van de processen waarbij ze gebruikt worden (Van de Put, 2009). Vaak wordt dit bij processen onderschat.

 

3         Samenvatting Verbindingstechnieken

 

3.1    Inleiding

In de samenvatting van dit hoofdstuk worden de belangrijkste technieken beschreven waarbij onderdelen aan elkaar worden gebonden tot een eindproduct. De verbindingstechnieken zijn in twee groepen te verdelen, namelijk de ‘lastechnieken’ en de ‘lijmtechnieken’.

 

3.2    Lastechnieken

Als een materiaal niet van elkaar gescheiden, maar juist aan elkaar verbonden moet worden, kan men dit bereiken door de tempratuur boven het smeltpunt te brengen, door er een kracht op uit te oefenen die groot genoeg is om de atomen dicht genoeg bij elkaar te brengen of door een combinatie van deze twee (J. van de Put, 2009; 150).

 

3.2.1    Lassen van metalen

Doordat vele lastechnieken gebruik maken van hoge temperaturen, reageert metaal sneller met de omgeving. Hierdoor kan het gaan reageren met de stikstof en zuurstof uit de lucht. Het gevolg hiervan is, is dat de eigenschappen van de las negatief worden beïnvloed en er kan een bepaalde mate van poreusheid ontstaan.

Om het smeltbad af te schermen zijn er drie manieren:

-          Een beschermgas.

-          Een poeder.

-          Elektrodes die voorzien zijn van een mantel.

Deze manieren worden bij verschillende lasprocessen toegepast, deze processen kunnen in twee groepen verdeelt worden:

1.      Smeltlassen.

Deze is weer onderverdeelt in:

-          Autogeen lassen.

-          Booglassen met beklede elektrode.

-          MIG(Metal Inert Gaswelding)/MAG(Metal Active Gaswelding)-lassen.

-          TIG(Tugsten Inert Gas)-lassen.

-          Plasmalassen.

-          Stiftlassen.

-          Afbrandstuiklassen.

-          Laserlassen.

-          Laserhybridelassen.

-          Weerstandslassen.

2.      Plastische lasverbindingen.

Deze is weer onderverdeelt in:

-          Wrijvingslassen.

-          Wrijvingsroerlassen.

-          Explosielassen.

 

3.2.2    Lassen van kunststoffen

Om een kunststof te lassen, moet de kunststof niet alleen vloeibaar gemaakt worden, maar ook is er een bepaalde drukkracht nodig. Veelgebruikte lastechnieken voor kunststof zijn:

1.      Warmteluchtlassen.

2.      Extrusielassen.

3.      Spiegellassen.

4.      Wrijvingslassen.

5.      Ultrasoonlassen.

6.      Laserlassen.

 

3.3    Soldeertechnieken

Bij soldeertechnieken wordt er gebruik gemaakt van een zogenaamd soldeer, dit is een metaallegering met een smeltpunt dat lager is dan het smeltpunt van de materialen die gesoldeerd worden.

Soldeertechnieken worden in drie groepen verdeelt, dit is afhankelijk van de toegepaste temperatuur:

1.      Tot 450°C; zachtsolderen.

2.      Tot 800°C; hardsolderen.

3.      Boven de 800°C; hoogtemperatuursolderen.

Bij soldeerprocessen onderscheidt men drie fasen:

1.      Bevochtigen.

2.      Capillair vloeien.

3.      Hechten.

De te solderen onderdelen kunnen op vier bekende manieren worden opgewarmd, namelijk:

1.      De warmte kan met een vlam worden aangebracht.

2.      Er kan gebruik gemaakt worden van een soldeerbout.

3.      Het opwarmen in een oven.

4.      Het werken met een soldeerbad.

Deze fases en manieren worden gebruikt bij drie soldeerprocessen:

1.      Hoogtemperatuursolderen.

2.      Boogsolderen.

3.      Brazingsheet.

 

3.4    Lijmtechnieken

Lijmtechnieken worden gebruikt voor niet alleen metaal, maar ook om kunststof te verbinden. Ook is metaal aan kunststof en andersom een mogelijkheid. Bij de lijmtechnieken wordt er gebruik gemaakt van een kunststof tussenlaag, deze laag kan bestaan uit een thermoplastische of een thermohardende kunststof.

Lijm wordt vrijwel altijd in vloeibare vorm op de te verbinden delen gebracht. Nadat de delen met de lijm aan elkaar verbonden zijn, moet de vloeibare lijm uitharden (Van de Put, 2009).

Voor het uitharden zijn er drie hoofdgroepen te onderscheiden, namelijk:

1.      De lijmsoorten die warm aangebracht worden, deze worden ook wel smeltlijmen genoemd.

2.      De lijmsoort die uithardt nadat het aanwezige oplosmiddel is verdampt, deze lijmsoort behoort tot de dispersielijmen.

3.      De lijmsoort die uithardt door middel van een chemische reactie, deze lijmsoort behoort onder de tweecomponentenlijmen.

De bekendste lijmsoorten zijn:

-          Cyanoacrylaatlijmen.

-          Anaërobe lijmen.

-          Epoxylijmen.

-          Polyurethaanlijmen.

-          Constructieve aspecten bij het toepassen van een lijmverbinding.

De sterkte van een lijmverbinding hangt voor een belangrijk gedeelte af van het de mate waarin de lijm zich aan het te lijmen oppervlak hecht (Van de Put, 2009). Hier zijn drie manieren voor bedacht:

1.      Mechanische verankering.

2.      Samensmelting van lijm en oppervlak.

3.      Adhesie.

Er zijn vele verschillende manieren om lijm aan te brengen op een oppervlak. De gekozen manier hangt af van vele factoren. Verschillende aanbrengtechnieken zijn:

-          Handmatig, met behulp van een kwast of spatel.

-          Het werken met een dubbelzijdige kleefbang.

 

3.5    Mechanische verbindingstechnieken

Er zijn drie hoofdgroepen te onderscheiden van de mechanische verbindingstechnieken:

1.      Verbindingstechnieken waarbij de verbinding tot stand komt door elastische vervorming van de te verbinden onderdelen.

2.      Verbindingstechnieken waarbij de verbinding tot stand komt door plastische vervorming van de te verbinden onderdelen.

3.      Verbindingstechnieken waarbij de verbinding tot stand komt door plastische vervorming van hulpmiddelen.

4.      Overige mechanische verbindingstechnieken (Van de Put, 2009).

 

3.5.1    Verbindingen door elastische vervorming van onderdelen

Bij deze verbindingen worden delen op elkaar geklemd, waarbij de vormverandering van de onderdelen elastisch is. Nadat de delen weer van elkaar zijn verwijderd, nemen beide delen hun oorspronkelijke vorm weer aan. Er zijn verschillende manieren om onderdelen aan elkaar te laten verbinden, namelijk:

-          Persen en klemmen.

-          Krimpen.

-          Koudkrimpen.

-          Schroef- en boutverbindingen.

 

3.5.2    Verbindingen door plastische vervorming van de te verbinden onderdelen

De technieken van deze groep verbindingstechnieken zijn per definitie niet losneembaar (Van de Put, 2009). De verbindingstechnieken zijn:

-          Felsen.

-          Clinchen.

 

3.5.3    Verbinden door plastische vervorming van hulpmiddelen

Hierbij vervormen de hulpmiddelen plastisch in plaats van de materialen zelf.

-          Klinken.

-          Poppen (blindklinken).

 

3.5.4    Overige mechanische verbindingstechnieken

Dit zijn de technieken vormbinding en magnetische verbinding.

 

4         Vormgevingstechnieken

Vormgevingstechnieken worden gebruikt om de vorm te veranderen van materialen. Dit wordt gedaan onder invloed van een uitwendige kracht, door het materiaal te verwarmen of een combinatie van deze twee manieren.

Omdat Ultra Solutions alleen de machinerie heeft om de vloeibare en semivloeibare technieken uit te voeren, worden er alleen hiervan vier groepen uitgekozen. Deze worden in dit hoofdstuk beschreven, en aan de hand van de eigenschappen en eisen van het gekozen materiaal wordt er een techniek uitgekozen. Ten slot staat er een klein overzicht weergegeven met daarbij de subconclusies.

 

4.1      Vloeibare en semivloeibare technieken

Vloeibare en semivloeibare technieken bestaat uit zes groepen. Hier zijn vier groepen van uitgekozen, deze zijn: gieten, dompelen, rotatiegieten en spuitgieten.

De groepen sinteren en productietechnieken voor composietmaterialen zijn niet gekozen. De redenen hiervoor zijn: bij het sinteren wordt er gebruik gemaakt van een metaalpoeder, maar het bedrijf werkt met deze technieken alleen met kunststof. De techniek voor composiet-materialen wordt niet gekozen, omdat het materiaal dat gebruikt wordt, niet uit twee of meer componenten bestaat.

Gieten is verdeeld in vijf processen, namelijk: zandvormgiettechnieken, verloren-wasgieten, verloren-schuimgieten, coquillegieten en spuitgieten. Van deze vijf processen, wordt er één gekozen. Verloren-schuimgieten is hiervan gekozen, met als redenen: bij coquillegieten en spuitgieten moet er rekening gehouden worden met lossingshoeken en bij zandvormgiettechnieken kunnen er bramen ontstaan.

Spuitgieten is verdeeld in acht processen, zes voor kunststoffen en twee voor metalen. Omdat er met kunststoffen gewerkt zal worden, worden er van de zes processen, één  gekozen. Het gekozen proces is gas- en waterinjectiespuitgieten, met als reden dat hier meer voordelen aan zitten, dan bij de andere processen.

 

4.1.1     Gieten: verloren-schuimgieten

Bij verloren-schuimgieten wordt er gebruik gemaakt van modellen die gemaakt zijn van polystyreenschuim. De schuimmodellen worden in een matrijs opgeschuimd. Daarna wordt het voorzien van een keramische coating. Vervolgens wordt het model in een omkasting geplaatst waarna de overige ruimte met ongebonden zand wordt opgevuld. Het zand heeft geen contact met het gietmateriaal. Na het aantrillen van het zand kan het vloeibare materiaal in de giettap worden gegoten. Door de warmte van het vloeibare metaal ontleedt het polystyreen, waarna de ontstane gassen worden afgevoerd (Van de Put, 2009). Dit proces wordt gebruikt voor het maken van grote series van (gecompliceerde) producten.

 

4.1.2     Dompelen

Deze techniek is geschikt voor het maken van elastische producten. Voor het productieproces is er een matrijs nodig. Deze matrijs is meestal gemaakt van aluminium en deze wordt verhit in een oven. De kunststof bevind zich in een vloeibare vorm in een bak bij kamertemperatuur, om de kunststof op deze temperatuur te krijgen, is er een plasticeermiddel toegevoegd. Door de warme matrijs in de vloeibare kunststof te dompelen, hecht de kunststof zich aan de matrijs. Daarna wordt de kunststof in een oven ontdaan van de restanten van de weekmakers, waardoor er chemische verbindingen tot stand komen. Vervolgens worden de matrijs en de kunststof afgekoeld en van elkaar verwijderd.

 

4.1.3     Rotatiegieten

Rotatiegieten is een techniek om kunststofproducten uit thermoplasten te produceren (Van de Put, 2009). Bij rotatiegieten wordt er gebruik gemaakt van warmte, zwaartekracht en een goedkope matrijs. De matrijs heeft de vorm van de buitenomtrek van het te vormen product. Vervolgens wordt er kunststofgranulaat in de matrijs gebracht. Door middel van verwarmingselementen wordt de matrijs op een temperatuur gebracht die boven het smeltpunt van de betreffende kunststof ligt. Het gevolg hiervan is, is dat het granulaat zal smelten en hierdoor aan elkaar hecht. Tijdens het opwarmen van de matrijs wordt de matrijs steeds in allerlei richtingen gekanteld. Hierdoor hecht er langzaam een laagje kunststof op de matrijswand. Op deze manier worden er grote en holle producten gemaakt.

 

4.1.4     Spuitgieten: gas- en waterinjectiespuitgieten

Bij dit proces wordt er minder materiaal gebruikt in tegenstelling tot andere spuitgietproducten. Waterinjectiespuitgieten kan worden gezien als een doorontwikkeling van gasinjectiespuitgieten (Van de Put, 2009). Alleen bij waterinjectiespuitgieten wordt er gebruik gemaakt van water in plaats van gas. Het voordeel hiervan is, omdat het water niet samendruk baar is, dat het proces veel beter beheersbaar is. Ook zijn hierdoor gelijkmatigere wanddikten te maken, waardoor de wanddikte kan afnemen. Bij dit proces is het beste om grote series dikwandige producten te maken, waarbij een zo groot mogelijke gewichtsbesparing nodig is.

Het productieproces ziet er als volgt uit: eerst wordt er een hoeveelheid kunststof in de matrijs gespoten. Vervolgens wordt er via een aparte toevoer in de spuitneus een gas in het reeds aanwezige kunststof gespoten. Het gas zorgt ervoor dat het kunststof zich goed in de matrijs verdeelt en vervolgens tegen de matrijswand kan stollen. Tot slot wordt er nog een kleine hoeveelheid kunststof ingespoten om het gastoevoergat te dichten (Van de Put, 2009).

 

4.2      Keuze vervormingtechniek

Aan de hand van de beschreven processen, wordt er één proces uitgekozen. Eerst wordt er gekeken naar het materiaal, in dit geval de kunststof die gebruikt gaat worden. Met behulp van de eigenschappen hiervan wordt er een proces uitgekozen.

 

4.2.1     De gekozen kunststof met eigenschappen

In het rapport Materialen en hun eigenschappen van assignment twee  is uitgezocht wat de beste kunststof is voor het handvat van de winkelwagen. Deze gekozen kunststof is Polypropyleen (PP). In onderstaande matrix staan de eigenschappen vermeld.

 

	Polypropyleen (PP)
Verlenging (%)	200
Buigsterkte (MPa)	44,8
Elasticiteitsmodulus (GPa)	1,3
Slagsterkte (J/m)	38
Spuitgietbaar	Ja
Soortelijke massa (kg/m3)	900
Prijs (€/kg)	1,20

 

 

4.2.2     De gekozen vervormingtechniek aan de hand van de gekozen kunststof

Aan de hand van de eigenschappen en eisen van de gekozen kunststof, is het proces gas- en waterinjectiespuitgieten gekozen en met name waterinjectiespuitgieten. De redenen hiervoor zijn:

-          Gewichtsbesparing.

-          De cyclustijd is verkort.

-          Doordat het proces beter beheersbaar is, zijn de wanddikte gelijkmatiger en dus steviger.

-          Het materiaal is geschikt voor spuitgieten.

 

4.3      Resumé met subconclusies

 

Van de zes groepen van de  vloeibare en semivloeibare technieken, zijn er vier gekozen. Deze vier zijn: gieten, dompelen, rotatiegieten en spuitgieten. Aan de hand van de eigenschappen van het gekozen materiaal, is er één proces overgebleven, namelijk het proces gas- en waterinjectiespuitgieten van de groep spuitgieten. De subconclusies zijn:

-          Doordat het handvat van de winkelwagen geen groot onderdeel is, is de groep rotatietechnieken niet geschikt.

-          Omdat het Polypropyleen (PP) een kleine elasticiteitsmodulus heeft, is de groep dompelen niet geschikt.

-          Omdat het handvat van de winkelwagen geen gecompliceerd onderdeel is en omdat de groep spuitgieten meer voordelen bied, is verloren-schuimgieten niet gekozen.

 

5         Verbindingstechnieken

Verbindingstechnieken worden gebruikt om verschillende onderdelen te verbinden zodat men een compleet product krijgt. Dit wordt bereikt door temperatuur boven het smeltpunt te brengen, door er een kracht op uit te oefenen die groot genoeg is om de atomen dicht genoeg bij elkaar te brengen of een combinatie van deze twee manieren.

Omdat Ultra Solutions alleen de machinerie heeft om de smeltlasprocessen uit te voeren, worden er alleen hiervan vier processen uitgekozen. Deze worden in dit hoofdstuk beschreven, en aan de hand van de eigenschappen en eisen van het gekozen materiaal wordt er een techniek uitgekozen. Ten slot staat er een klein overzicht weergegeven met daarbij de subconclusies.

 

5.1      Lastechnieken

Bij lastechnieken wordt er onderscheid gemaakt tussen het lassen van metalen en het lassen van kunststoffen. In dit hoofdstuk wordt alleen het lassen van metalen besproken. Een groep van het lassen van metalen is het smeltlassen.

Het smeltlassen is onderverdeelt in tien processen, hiervan zijn vier processen gekozen, deze zijn: plasmalassen, stiftlassen, afbrandstuiklassen en laserhybridelassen.

 

5.1.1     Plasmalassen

Bij plasmalassen wordt de vlamboog door de toegepaste kleine opening ingesnoerd. Hierdoor wordt de energie gerichter op het werkstuk gebracht kan de temperatuur plaatselijk oplopen tot wel 25.000°C (Van de Put, 2009). Er zijn twee gasstromen nodig, één direct bij de elektrode en één die dient als beschermgas. Door de hoogoplopende temperaturen kunnen ook metalen met een hoog smeltpunt worden gelast.

 

5.1.2     Stiftlassen

Stiftlassen is een lasproces waarmee op eenvoudige wijze bouten, stiften, afstandbuisjes, beugeltjes en dergelijke kunnen worden aangebracht. De te lassen stiften zijn allemaal voorzijn van een kleine tip, deze tip wordt naar het oppervlak gebracht, waarna er een vlamboog wordt getrokken tussen tip en werkstuk. De vlamboog laat het materiaal smelten, waarna de stift in het vloeibare metaal wordt gedrukt (Van de Put, 2009). Een groot voordeel van stiftlassen is, is dat geen andere bewerkingen nodig zijn om bouten etc. aan te brengen.

 

5.1.3     Afbrandstuiklassen

Met dit proces kunnen er kopse lasverbindingen gemaakt worden. De te verbinden producten worden in koperen elektroden vastgeklemd. Vervolgens wordt er een elektrische stroom via de elektroden en de producten naar de las gevoerd. De optredende weerstand zorgt voor het opwarmen van de raakvlakken waar de materialen elkaar raken. Als beide raakvlakken gelijkmijt zijn verhit en gesmolten, worden de vlakken naar elkaar toe bewogen en met kracht tegen elkaar gedrukt. Na afkoeling is een sterkte las ontstaan. Het beschermgas bij dit proces bestaat uit de vonken en metaaldampen die vrijkomen tijdens het lassen. Door het tegen elkaar drukken van de raakvlakken ontstaat er een lasril, deze moet verwijderd worden na het afkoelen. Bij dit proces kunnen er zowel rechte als ook hoekverbindingen gemaakt worden.

 

5.1.4     Laserhybridelassen

Het laserhybridelassen ontstaat door de lasprocessen laserlassen en MIG/MAG/TIG-lassen te combineren. Vergeleken met de MIG/MAG-lassen en het laserlassen is bij hybridelassen een verlaging van de warmte-inbreng mogelijk en wordt de lassnelheid verhoogd (Van de Put, 2009).

 

5.2      Keuze verbindingtechniek

Aan de hand van de beschreven processen, wordt er één proces uitgekozen. Eerst wordt er gekeken naar het materiaal, in dit geval het staal en giet ijzer soort die gebruikt gaat worden. Met behulp van de eigenschappen hiervan wordt er een proces uitgekozen.

 

5.2.1     Het gekozen metaal met eigenschappen

In het rapport Materialen en hun eigenschappen van assignment twee  is uitgezocht wat het beste staal en giet ijzer soort is voor het chassis van de winkelwagen. Het gekozen staal en giet ijzer soort is A536 type 3 80-55-06 ductiel gietijzer. In onderstaande matrix staan de eigenschappen vermeld.

 

	A536 type 3 80-55-06 ductiel gietijzer
Rekgrens (MPa)	413
Verlenging (%)	6
Hardheid (HV)	235
Elasticiteitsmodulus (GPa)	172
Bewerkbaarheidsindex	230
Soortelijke massa (kg/m3)	7000
Prijs (€/kg)	0,60 - 0,80

 

 

5.2.2     De gekozen vervormingtechniek aan de hand van de gekozen kunststof

Aan de hand van de eigenschappen en eisen van het gekozen staal en giet ijzer soort, is het proces afbrandstuiklassen gekozen. De voornaamste reden hiervoor is dat het chassis uit vele hoekverbindingen, maar ook rechte verbindingen bestaat. Dit proces is mogelijk omdat het ductiel gietijzer een goede bewerkbaarheidsindex heeft.

 

5.3      Resumé met subconclusies

Van de tien groepen van de smeltlastechnieken, zijn er vier gekozen. Deze vier zijn: plasmalassen, afbrandstuiklassen, stiftlassen en laserhybridelassen. Aan de hand van de eigenschappen van het gekozen materiaal, is er één proces overgebleven, namelijk het proces afbrandstuiklassen. De subconclusies zijn:

-          Doordat het chassis meer is dan alleen bouten, beugeltjes etc., is het proces stiftlassen ongeschikt.

-          Omdat er weinig informatie beschikbaar is over de andere twee processen, zijn deze niet gekozen.

 

6         De verschillende oppervlakte- en/of structuurveranderingtechnieken

Er zijn verschillende manier om een product te verbeteren. Men kan een oppervlaktelaag aanbrengen op een basismateriaal of men veranderd de structuur van het materiaal aan het oppervlak. Hierdoor kunnen de materiaaleigenschappen veranderen.

 

6.1      Eisen

In onderstaande tabel staan de eisen waaraan het handvat en het chassis, oftewel het materiaal aan moet voldoen.

 

	Het chassis	Het handvat
Goedkoop	×	×
Corrosiebestendig/weerstand	×	×
Goed draagvermogen	×
Lichte materialen	×	×
Hardheid	×	×
Een goede rekgrens	×
Slijtageweerstand	×	×

Een winkelwagen moet tien jaar meegaan, hier moet dan ook rekening mee gehouden worden. Het gekozen materiaal van de kunststoffen is Polypropyleen (PP) en het gekozen staal en giet ijzer soort is A536 type 3 80-55-06.

 

6.2      Oppervlaktetechnieken

Aan de hand van bovenstaande gegevens moet er gekeken worden of de materialen verbeterd moeten worden met behulp van een oppervlakte techniek.

Omdat gietijzer een ruw oppervlak heeft, zijn de voorbehandelingen slijpen en schuren nodig om er een glad oppervlak van te maken. Daarna kan de coating TiCN met daarin de bindmiddelen polysterhars of polyurethaanhars aangebracht worden om de stootvastheid te verbeteren. De techniek verfspuiten kan als aanbrengtechniek gebruikt worden.

 

6.3      Structuurveranderingtechnieken

Aan de hand van bovenstaande gegevens moet er gekeken worden of de materialen verbeterd moeten worden met behulp van een structuurveranderingtechniek.

Omdat gietijzer een bros materiaal is, wordt de techniek normaal gloeien gebruikt om de brosse structuur te laten verdwijnen. Om de slijtvastheid te verbeteren en om metaalmoeheid te vertragen wordt de techniek kogelstralen gebruikt.

 

6.4      Subconclusie

De conclusie van dit hoofdstuk is, door te kijken naar de eigenschappen van het materiaal, dat het materiaal wel degelijk oppervlakte- en structuurveranderingtechnieken nodig heeft.

 

7         Conclusies

Voor het kunststof onderdeel is het proces gas- en waterinjectiespuitgieten van de groep spuitgieten gekozen op grond van de beschikbare technieken en eigenschappen. Het materiaal heeft geen oppervlakte- en structuurveranderingtechnieken nodig.

Voor het metalen onderdeel is het proces afbrandstuiklassen gekozen op grond van de beschikbare technieken en eigenschappen. Het materiaal heeft wel oppervlakte- en structuurveranderingtechnieken nodig

 

Literatuurlijst

Budinski, G., Kenneth, Budinski, K., Michael. (2009). Materiaalkunde. 8e dr.

Amsterdam: Pearson Education Benelux.

 

Van de Put, J. (2009). Moderne Industriële Productie.

Amsterdam: Pearson Education Benelux.

 

Elling, R. (2005). Rapportagetechniek. 3e dr.

Groningen: Wolters-Noordhoff.