Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

Nagel

Achtergrond

Een spijker bestaat uit een metalen staaf of schacht, puntig aan het ene uiteinde en meestal met een gevormde kop aan het andere, die in stukken hout of ander materiaal kan worden gehamerd om ze aan elkaar te bevestigen. Een spijker is meestal gemaakt van staal, hoewel hij ook van aluminium, messing of vele andere metalen kan zijn. Het oppervlak kan worden gecoat of geplateerd om de corrosieweerstand, grijpkracht of decoratief uiterlijk te verbeteren. De kop, schacht en punt kunnen verschillende vormen hebben op basis van de beoogde functie van de nagel. Van de bijna 300 soorten spijkers die tegenwoordig in de Verenigde Staten worden gemaakt, worden de meeste gebruikt in de woningbouw. Het gemiddelde huis met houten frame gebruikt tussen de 20.000 en 30.000 spijkers van verschillende soorten en maten.

Nagels zijn onderverdeeld in drie brede categorieën op basis van hun lengte. Over het algemeen worden nagels met een lengte van minder dan 2,5 cm spijkers of brads genoemd. Nagels met een lengte van 1-4 inch (2,5-10,2 cm) worden nagels genoemd, terwijl die van meer dan 4 inch (10,2 cm) soms spikes worden genoemd. Deze categorieën zijn ruwweg gedefinieerd, en er is een aanzienlijke cross-over tussen hen.

De lengte van een nagel wordt gemeten in een eenheid die de cent wordt genoemd. Deze term komt van het gebruik van spijkers in Engeland aan het eind van de 18e eeuw toen het verwees naar de prijs van honderd spijkers van die grootte. Een "spijker van tien stuivers" zou bijvoorbeeld tien penningen per honderd hebben gekost. Het symbool voor cent is "d", zoals in 10d. Aangenomen wordt dat deze aanduiding teruggaat tot de tijd van het Romeinse Rijk, toen een vergelijkbare vorm van meting voor met de hand gesmede nagels een gewone Romeinse munt betrof die bekend staat als de denarius. Tegenwoordig definieert de term penny alleen de lengte van een nagel en heeft het niets te maken met de prijs. De kortste nagel is 2d en is 2,5 cm lang. Een 10d-nagel is 3 inch (7,6 cm) lang en een 16d-nagel is 3,5 inch (8,9 cm) lang. Tussen 2d en 10d neemt de nagellengte toe met 0,25 inch (0,64 cm) voor elke centaanduiding. Na 10d is er geen logische progressie naar de lengtes en aanduidingen.

Nagels kunnen al in 3500 v. Chr. in Mesopotamië zijn gebruikt. en waren waarschijnlijk gemaakt van koper of brons. Later, ijzer werd gebruikt om nagels te maken. Vroege spijkers werden gevormd of gesmeed met hamers. Ze werden meestal één voor één gemaakt en waren bijgevolg schaars en duur. Tegen de 16e eeuw werd een machine ontwikkeld die lange, afgeplatte stroken ijzer produceerde, spijkerstaven genoemd. Deze stroken konden vervolgens in lengtes worden gesneden, gepunt en met kop. Nagels waren zo waardevol in de vroege Amerikaanse nederzettingen dat de wetgever van Virginia in 1646 een maatregel moest nemen om te voorkomen dat kolonisten hun oude huizen zouden afbranden om de spijkers terug te winnen wanneer ze verhuisden. Twee vroege nagelmachines werden in 1786 gepatenteerd door Ezekial Reed uit de Verenigde Staten en in 1790 door Thomas Clifford uit Engeland. Deze machines sneden taps toelopende stukken uit platte ijzeren plaat en maakten vervolgens de kop plat. Op het platteland bleven smeden tot in de 20e eeuw spijkers van smeedijzer maken. De eerste machine die spijkers van metaaldraad maakte, werd rond 1850 in de Verenigde Staten geïntroduceerd en deze techniek wordt nu gebruikt om de meeste spijkers te maken.

Ontwerp

De meeste van de 300 verschillende soorten nagels die tegenwoordig in de Verenigde Staten worden geproduceerd, vereisen geen nieuw ontwerpwerk. Zodra een nagel is ontworpen, worden matrijzen en processen ontwikkeld voor de vervaardiging ervan, en wordt de nagel in grote hoeveelheden geproduceerd.

De meeste nagels hebben een brede, ronde kop. Afwerknagels hebben een smalle, taps toelopende kop waardoor ze verzonken onder het oppervlak van het materiaal kunnen worden verzonken en bedekt kunnen worden voor een gladde afwerking. Stoffering nagels hebben decoratieve koppen. Tweekoppige spijkers worden gebruikt om houten vormen te bevestigen die worden gebruikt bij het storten van beton. De spijker wordt tot aan de eerste kop ingeslagen, waarbij de tweede kop uitsteekt. Door de uitstekende kop kunnen de spijkers gemakkelijk worden verwijderd en de vormen snel worden gedemonteerd zodra het beton is uitgehard.

De schacht is meestal rond en glad ontworpen. Shanks met kartels, ringvormige groeven, spiraalvormige groeven of schroefdraden worden gebruikt wanneer een sterkere, meer permanente grip vereist is. Thermoplastische coatings kunnen ook aan de schacht worden toegevoegd. Deze coatings warmen op door wrijving terwijl de nagel wordt ingeslagen, koelen vervolgens snel af en zetten de nagel op zijn plaats vast. De diameter van de schacht wordt bepaald door het type nagel. De meeste nagels, gewone nagels genoemd, hebben een relatief grote diameter. Doosspijkers, die oorspronkelijk werden gebruikt om dunwandige dozen te maken, hebben een schacht met een kleinere diameter dan gewone spijkers. Afwerknagels hebben een schacht met een zeer kleine diameter om een ​​zo klein mogelijk gat te maken.

De meest typische nagelpunt is een vierzijdige taps toelopende snede, een diamantpunt genoemd. Andere nagels kunnen een bottere punt hebben om splijten van bepaalde houtsoorten te voorkomen. Beitelpunten, weerhaken, naaldpunten en vele andere worden soms gebruikt op speciale nagels.

Naarmate er nieuwe bouwmaterialen beschikbaar komen, werken nagelfabrikanten aan de ontwikkeling van nieuwe nagels. Er zijn speciale spijkers voor pannendaken, hardhouten vloeren, shingles, regengoten, wandplaten, plaatstaal en beton. Sommige nieuwe spijkers zijn ontworpen om te worden aangedreven door luchtgedreven schiethamers in plaats van door een hamer. Er zijn zelfs nieuwe nagels ontworpen voor specifieke toepassingen in de lucht- en ruimtevaartindustrie.

Deze massieve nagelsnijmachine uit het midden van de 19e eeuw gebruikte een knipbeweging om nagels van staaf te knippen ijzer. (Uit de collecties van Henry Ford Museum &Green-field Village.)

Nagels zijn essentieel voor de constructie van houten gebouwen. Dit was echter niet altijd het geval. Tot het einde van de 18e eeuw bouwden Amerikanen houten gebouwen met behulp van zware houten frames. Op plaatsen waar deze massieve balken bij elkaar moesten blijven, werd het ene uiteinde van een paal of balk omgehakt om een ​​tong ("pen") te vormen en in een gat ("gat") te passen dat in de aangrenzende balk was gesneden. Extra sterkte kan worden toegevoegd door houten pennen door boorgaten in het samengevoegde hout te slaan. De vaardigheid en arbeid die bij een dergelijke constructie betrokken waren, was aanzienlijk; timmerlieden moesten zeer bekwame individuen zijn en dwongen als zodanig hoge prijzen in het koloniale Amerika.

Tot het einde van de 18e eeuw werden spijkers geïmporteerd uit Engeland of gemaakt door lokale smeden. De smidse, of vaak zijn leerling, nam een ​​stuk staafijzer van misschien 5 voet lang en 0,06-0,25 inch in diameter. Terwijl hij het ene uiteinde vasthield, verhitte hij het andere, legde het op het aambeeld en, met behulp van de platte kant van zijn hamer, tapte hij alle vier de zijden taps toe tot ongeveer 2,5 cm van het uiteinde. Vervolgens gebruikte hij de pen, of het geslepen uiteinde van zijn hamer, of een winterharde, een wigvormige bevestiging aan zijn aambeeld, om een ​​inkeping in de staaf te maken. Hij stak het scherpe uiteinde van de staaf in een taps gat in zijn aambeeld en brak de korte spijker af. Daarna maakte hij het uiteinde van de spijker plat met vier of vijf snelle slagen van de hamer en schoot hem uit het aambeeldgat met een snelle, opwaartse slag op de punt.

Tussen 1790 en 1830 werden in Europa en de Verenigde Staten verschillende mechanische apparaten ontwikkeld om de productie te versnellen en de kosten van nagels te verlagen. Het is daarom niet geheel toevallig dat het huis met een ballonframe, dat berustte op twee bij vier die door spijkers bij elkaar werden gehouden, in het begin van de jaren 1830 in Chicago werd uitgevonden. Het ballonframe-systeem vereiste veel minder vaardigheid en arbeid in timmerwerk en maakte gebruik van in massa geproduceerde spijkers.

William S. Pretzer

Grondstoffen

De meeste nagels zijn gemaakt van staal. Aluminium, koper, messing, brons, roestvrij staal, nikkel zilver, monel, zink, en ijzer worden ook gebruikt. Gegalvaniseerde spijkers zijn gecoat met zink om ze extra corrosieweerstand te geven. Geblauwde stalen nagels worden onderworpen aan een vlam om ze een blauwachtige oxide-afwerking te geven die een zekere mate van corrosieweerstand biedt. Zogenaamde cementgecoate nagels zijn eigenlijk bedekt met een kunststofhars om hun grip te verbeteren. Sommige brads krijgen een gekleurde emaillaag om op te gaan in de kleur van het materiaal dat ze bevestigen.

Het fabricageproces

De meeste spijkers zijn gemaakt van spoelen van metaaldraad. De draad wordt in een spijkermachine gevoerd die tot 700 spijkers per minuut kan produceren. De nagels kunnen dan verder worden gedraaid of gevormd, schoongemaakt, afgewerkt en verpakt.

Vormen

  • 1 Draad wordt uit een spoel getrokken en in de nagelmachine gevoerd waar het wordt vastgegrepen door een paar grijpmatrijzen. De vorm van de kop van de nagel is in het uiteinde van de matrijzen verwerkt.
  • 2 Terwijl de matrijzen de draad op zijn plaats klemmen, wordt het vrije uiteinde van de draad geraakt door een mechanische hamer. Dit vervormt het uiteinde van de draad in de matrijsholte om de kop van de nagel te vormen.
  • 3 Met de draad nog steeds in de matrijzen geklemd, raakt een set gevormde snijders het andere uiteinde van de nagel, vormt de punt en snijdt de nagel los van de rest van de draad die van de spoel komt.
  • 4 De matrijzen gaan open en een uitdrijfmechanisme slaat de spijker in een opvangbak onder de machine. Het vrije uiteinde van de draad wordt uit de spoel getrokken en in de machine gevoerd. De cyclus begint dan opnieuw.

Aanvullende vorming

  • 5 Spijkers met spiraalvormige wendingen, kartels of andere oppervlakteconfiguraties worden ingevoerd in andere machines die de vereiste vormen rollen, draaien, stempelen of snijden. Dit kan een puur mechanisch proces zijn of het kan nodig zijn het materiaal te verwarmen voordat het wordt gevormd.

Afwerking

  • 6 De nagels worden gereinigd in een ronddraaiend vat gevuld met hete natronloog. Deze verwijdert alle olie uit de vormmachine en ruimt alle kleine metalen snippers of sneetjes op die zich aan de nagels.
  • 7 Veel nagels krijgen een laatste glanzende afwerking voordat ze worden verpakt. Dit wordt bereikt door de spijkers in een roterende trommel met heet zaagsel te plaatsen om het oppervlak van de spijkers licht te polijsten. Andere nagels kunnen in een oven door een open vlam worden gehaald om ze een geblauwde afwerking te geven. Gegalvaniseerde spijkers worden in een tank met gesmolten zink gedompeld in een proces dat thermisch verzinken wordt genoemd. Een zinklaag kan ook worden aangebracht door de nagels te verhitten tot ongeveer 300 °C (570 °F) in een gesloten container, gevuld met een poeder bestaande uit zinkstof en zinkoxide. Andere gecoate nagels worden ofwel gedompeld of gespoten om hun definitieve afwerking te verkrijgen.
  • 8 Afhankelijk van de gewenste toleranties, kunnen sommige speciale nagels ook een extra warmtebehandelingsstap vereisen.

Verpakking

  • 9 Magnetische liften transporteren de afgewerkte spijkers naar weegmachines die ze in open kartonnen dozen laten vallen. Terwijl ze erin vallen, lijnt een magnetisch veld ze uit zodat ze in nette rijen worden gestapeld. Nadat ze zijn verpakt, worden de nagels gedemagnetiseerd. Nagels worden meestal verkocht in dozen van 1, 5, 10, 25 en 50 pond. Kleinere spijkers, zoals brads, worden verkocht in dozen van 2 ounce of 4 ounce en worden verpakt zonder magnetisch uitgelijnd te zijn.

Kwaliteitscontrole

Grondstoffen moeten voldoen aan bepaalde normen voor chemische samenstelling, vloeigrens, hardheid, corrosieweerstand en andere eigenschappen. Deze zijn meestal gecertificeerd door het bedrijf dat de draad levert en kunnen onafhankelijk worden gecontroleerd door de nagelfabrikant.

Tijdens de fabricage moeten spijkers ook voldoen aan bepaalde specificaties met betrekking tot afmetingen en eigenschappen. Deze worden bereikt met behulp van een methode die bekend staat als statistische procescontrole, die periodiek de afmetingen en eigenschappen van de geproduceerde nagels bemonstert en eventuele wijzigingen evalueert door middel van statistische analysetechnieken.

De Toekomst

De vraag naar in massa geproduceerde handelsspijkers is afhankelijk van de schommelingen op de huizenmarkt, die varieert met de economie. De vraag naar deze nagels is ook onderhevig aan concurrentie van buitenlandse fabrikanten, waardoor de winst verder daalt.

De vraag naar speciale nagels daarentegen zal naar verwachting blijven groeien en winstgevend zijn. Nieuwe bouwmaterialen, zoals composiet houtvezels en gevelbeplating en dakbedekking op basis van cement, vereisen nieuwe speciale spijkers. Er worden ook nieuwe corrosiebestendige coatings voor nagels ontwikkeld.

Een unieke nieuwe nagelmarkt is het resultaat van de toename van het herstel en behoud van gebouwen in het hele land. Een nagelfabriek in Massachusetts maakt ouderwetse geknipte nagels. Ze schatten dat 20% van hun werk bestaat uit het produceren van een verscheidenheid aan van deze nagels voor gebruik in authentieke restauratieprojecten van gebouwen.


Productieproces

  1. Wat is VMC-bewerking?
  2. MIG-lassen versus TIG-lassen
  3. Overwegingen voor Zwitserse machinale bewerking met hoge productie
  4. Gids voor CNC-prototyping
  5. Het fabricageproces van de schacht begrijpen
  6. Wat is RVS-passivering?
  7. Knippen versus draadnagels:wat is het verschil?
  8. Waarom spijkers het favoriete bevestigingsmiddel zijn in de bouw
  9. Wat zijn de verschillende soorten nagels?
  10. Wat zijn gegalvaniseerde nagels?
  11. Wat zijn ringschachtnagels?