Niet-Traditionele Bewerking Beheersen: Geavanceerde Technieken & Toepassingen

Niet-traditionele bewerking, ook wel "niet-conventionele bewerking" of "moderne bewerkingsmethode" genoemd, is een bewerkingsmethode die elektriciteit, warmte, licht, electrochemische energie, chemische energie, geluidsenergie en speciale mechanische energie gebruikt om materialen te verwijderen, te vervormen, eigenschappen te veranderen of te plateren.

Boren, draaien, snijden, frezen en andere conventionele bewerkingsprocessen worden uitgevoerd met traditionele gereedschappen met een snijrand. Deze traditionele methoden zijn verouderd door technologische vooruitgang, hoewel ze de basis van het bewerkingsproces vormen.

In dit artikel leert u de definitie, toepassingen, diagrammen, kenmerken, typen, werking, voor- en nadelen van het niet-traditionele bewerkingsproces kennen.

Wat is niet-traditionele bewerking?

De Niet-Traditionele Bewerkingsmethode is een high-tech techniek om de nadelen van traditionele bewerking te overwinnen. Ultrasonische bewerking, laserstraalbewerking, waterstraalbewerking, abrasieve waterstraalbewerking, elektronenstraalbewerking, en andere zijn voorbeelden van dit bewerkingsproces.

Wanneer een item geproduceerd wordt met moderne technologie, heet het een onconventionele, niet-traditionele of moderne bewerkingsproces. De technieken kunnen gebruikt worden om gecompliceerde, micro-oppervlakte, en lage-stijfheidsobjecten van metaal of niet-metaal materialen van elke hardheid, sterkte, toughness of broosheid te bewerken. Sommige technieken voor superfijnafwerking, spiegelafwerking, en nanoschaal (atoom) bewerking kunnen allemaal tegelijkertijd toegepast worden.

Toepassingen

De toepassingen van niet-traditionele bewerking zijn zo uiteenlopend omdat er diverse typen zijn geschikt voor specifieke toepassingen. Hieronder enkele gebieden waar deze bewerkingsmethoden gebruikt worden.

Sommige bewerkingsprocessen worden gebruikt voor het bewerken van gieten en delen met complex gevormde gaten en kaviteiten. Ze worden gebruikt om materialen met verschillende eigenschappen te bewerken, of hard of broos zoals hard metaal en geharde staal. Onconventionele bewerking wordt gebruikt voor diepe fijne gaten, gevormde gaten, diepe narraden, smalle sleuven, en het snijden van dunne plakken.

• Op dezelfde manier dat niet-traditionele bewerkingsprocedures gebruikt worden om harde oppervlakken te frezen, worden niet-traditionele bewerkingsmethoden gebruikt om stempels te ontwerpen. Onconventionele bewerkingsmethoden kunnen diverse harde metalen bewerken die niet met typische procedures gemachineerd kunnen worden.
• Voor het boren van zeer kleine diameter gaten in een zuiger van een brandstofinjektiesysteem, worden niet-traditionele methoden ook in de auto-industrie gebruikt. Niet-traditionele bewerkingsmethoden kunnen ook tandwielen bewerken.
• Voor het bewerken van ingewikkelde ontwerpen op dunne metalen platen, worden veel niet-traditionele bewerkingsprocessen gebruikt, zoals Laserstraalbewerking.
• Voor het snijden van kwetsbare materialen zoals glas, keramiek, en kwarts, kunnen onconventionele bewerkingsprocedures zoals Abrasieve Straalbewerking gebruikt worden.
• Een niet-conventioneel bewerkingsproces kan gebruikt worden om een snijgereedschap te bewerken.
• Moderne bewerking is cruciaal in de luchtvaartindustrie omdat het gebruikt wordt om complexe vliegtuigonderdelen te creëren.

Kenmerken

Hieronder enkele kenmerken van het niet-traditionele bewerkingsproces:

1. Gereedschapsmaterialen kunnen een veel lagere hardheid hebben dan werkstukmaterialen
2. Energie zoals elektriciteit, electrochemische energie, geluidsenergie, of lichtenergie kan direct gebruikt worden om het materiaal te verwerken.
3. Tijdens bewerking zijn mechanische krachten niet zichtbaar, en het werkstuk vertoont zelden mechanische en thermische vervorming, wat beide gunstig is voor verbetering van bewerkingsnauwkeurigheid en oppervlakkwaliteit.
4. Verschillende methoden kunnen gekozen en gecombineerd worden om nieuwe procesmethoden te creëren, wat productie-efficiëntie en bewerkingsnauwkeurigheid significant verhoogt.
5. Bijna elke nieuwe energiebron opent de mogelijkheid voor een nieuwe methode van niet-traditionele bewerking.

Typen niet-traditionele bewerkingsprocessen

Hieronder de diverse methoden van niet-traditionele bewerkingsprocessen:

Elektrische ontladingsbewerking (EDM):

EDM, ook wel ontladingsbewerking of electro-erosiebewerking genoemd, is een niet-traditionele bewerkingstechnologie voor het bewerken van geleidende materialen met elektrische erosie veroorzaakt door een pulsende ontlading tussen twee Polen ondergedompeld in een werkvloeistof. De basisapparatuur is de electro-ontladingsmachine. Hieronder enkele kenmerken van EDM:

• Bewerking zonder snijkracht;
• Geen fouten zoals graten, gereedschapssporen, narraden, enz.
• In staat om materialen te verwerken die moeilijk te snijden zijn met conventionele methoden en complex gevormde werkstukken
• Elektrodematerialen hoeven niet harder te zijn dan het werkstukmateriaal;
• Automatisatie is eenvoudig bij elektriciteitsbewerking;
• In sommige toepassingen moet de metamorfose laag die na behandeling ontstaat verder verwijderd worden.
• Het is moeilijk om rookverontreiniging tijdens zuivering en verwerking van werkvloeistof te beheersen

Toepassingen:

Hieronder de toepassingen van niet-traditionele bewerkingsprocessen:

• Bewerken van complex gevormde gaten en kaviteiten in gieten en stukken;
• Diverse harde en broze materialen, zoals hard metaal en geharde staal, zijn bewerkbaar.
• Verwerken van fijne diepe gaten, gebogen gaten, diepe narraden, smalle sleuven, en dunne plakken, onder andere
• Snij- en meetinstrumenten zoals snijgereedschappen, monsterplaten, en draadringmeters zijn allemaal bewerkbaar.

Diagram van EDM:

Elektrolytische bewerking:

Het werkstuk wordt tot een specifieke vorm en afmeting gemachineerd op basis van het principe van anodische ontlading in het elektrolytische proces en met behulp van de gevormde kathode. Elektrolytische bewerking biedt substantiële voordelen voor moeilijk te bewerken materialen, gecompliceerde vormen, en dunwandige producten. Loopgeweer, mes, integraal wieltje, gietvorm, geprofileerde gaten en delen, affaseren, en gratvrij maken zijn alle voorbeelden van elektrolytische bewerking. De elektrolytische bewerkingstechniek heeft een significante, zo niet onvervangbare, rol ingenomen in de bewerking van talloze producten.

Voordelen:

• Breed bereik van bewerkingsdiensten. Electrochemische bewerking kan bijna alle geleidende materialen behandelen zonder mechanische of fysieke eigenschappen zoals sterkte, hardheid, of toughness te compromitteren, en de metallografische structuur blijft grotendeels ongewijzigd. Vaak gebruikt voor hard metaal, hoogtemperatuurmetaal, geharde staal, roestvrij staal, en andere moeilijk te bewerken materialen.
• Hoge productiesnelheid
• Uitstekende bewerkingskwaliteit, met name op het oppervlak.
• Het kan gebruikt worden om vervormbare delen en dunne wanden te bewerken.
• Tijdens het electrochemische bewerkingsproces is er geen contact tussen gereedschap en werkstuk, geen mechanische snijkracht, geen resterende spanning en vervorming, geen graat en flits.

Nadelen:

• De bewerkingsnauwkeurigheid en -snelheid zijn laag.
• Dure bewerking. Hoe hoger de additionele kosten per item, hoe kleiner de batch.

Diagram van elektrolytische bewerking:

Laserbewerking

Om bewerking te bereiken, gebruiken lasers lichtenergie om hoge energiedichtheid op het brandpunt te bereiken na focusering door de lens, het materiaal te smelten of verdampen, en in een zeer korte periode te verwijderen. Laserbewerking biedt de voordelen van verminderde materiaalverspilling, een zichtbaar kosteneffect bij grootschalige productie, en hoge flexibiliteit voor het snijobject. Lasertechnologie wordt voornamelijk in Europa gebruikt om unieke materialen te lassen zoals hoogwaardige autocarrosseries en chassis, vliegtuigvleugels, en ruimtevaartuig-rompen.

Laserlassen, lasersnijden, oppervlaktewijziging, lasermarken, laserboren, micro-bewerking en fotochemische afzetting, stereolithografie, laseretsen, en andere laserbewerkingsmethoden zijn de meest gebruikte toepassingen.

Diagram van laserbewerking:

Elektronenstraalbewerking

De bewerking van materialen met behulp van de thermische of ionisatie-effecten van een hoge-energie convergerende elektronenstraal staat bekend als elektronenstraalbewerking (EBM). Hoge energiedichtheid, sterke penetratie, breed bereik van eensmalige smeltdiepten, grote lassen breedteverhouding, snelle lassnelheid, kleine thermische invloedszone, en kleine werkvervorming zijn alle voordelen.

De bewerkingsmaterialen voor elektronenstraalbewerking zijn divers, en het snijgebied kan erg klein zijn. Bewerkingsnauwkeurigheid kan in nanometers gemeten worden, wat moleculaire of atomaire bewerking mogelijk maakt. Significante productiviteit; bewerking produceert weinig verontreiniging, maar de kosten van bewerkingsapparatuur zijn hoog. Het kan gebruikt worden om microgaten, kleine sleuven, en andere ingewikkelde vormen te maken. Ook voor fijn lithografie en lassen. Het hoofduitgebruik van elektronenstraalbewerking in de autobranche is vacuüm elektronenstraal las brugschil technologie.

Ionenstraalbewerking

In vacuümcondities wordt de ionenstraalbewerking bereikt door het versnellen en concentreren van de ionenstroom gegenereerd door de ionenbron naar het oppervlak van het werkstuk. Het bewerkingseffect kan perfect gereguleerd worden dankzij de nauwkeurige regeling van ionenstroomdichtheid en ionenergie, wat ultra-precisie bewerking op nanometer, moleculaire, en atomaire niveaus mogelijk maakt. Ionenstraalbewerking creëert minder verontreiniging, weinig spanning en vervorming, en is flexibel voor de te verwerken materialen, maar komt met een aanzienlijke kost.

Ionenstraalbewerking kan in twee fasen gebruikt worden; etsen en coaten.

• Etsbewerking: Ionetsen wordt gebruikt om de luchtlager van de gyroscoop en de narraden op de dynamische drukmotor met hoge resolutie, precisie, en herhaalbaarheid te bewerken. Het etsen van hoge-precisie graphics, zoals geïntegreerde circuits, opto-elektronische apparaten, en optische geïntegreerde apparaten, is een andere toepassing van ionenstraaletsen. Ionenstraaletsen wordt ook gebruikt om materialen te verdunnen om monsters te creëren voor doorstralingselektronenmicroscopie.
• Ionenstraal coating bewerking: Er zijn twee typen ionenstraal coating bewerking: sputterdepositie en ionenplating. Metaal of niet-metaal films kunnen op metaal of niet-metaal oppervlakken geplateerd worden, en diverse legeringen, verbindingen, of bepaalde synthetische materialen, halfgeleider materialen, en hoge smeltpunt materialen kunnen ook geplateerd worden met de ionen coating. Het coaten van smeerfilm, warmtebestendige film, slijtvaste film, decoratieve film, en elektrische film met ionenstraal coating techniek is mogelijk.

Plasmaboogbewerking

Plasmaboogbewerking is een niet-traditionele bewerkingstechnologie die de warmte-energie van een plasmaboog gebruikt om metaal of niet-metaal te snijden, lassen, en sproeien. Het kan folie en dunne bladen lassen en heeft een sleutelgat-effect, wat eenzijdig lassen en tweezijdig vrij vormgeven mogelijk maakt. De plasmaboog heeft een hoge energiedichtheid, een hoge boogkolomtemperatuur, en een hoge penetratievermogen. Voor 10-12 mm dik staal is geen affasering vereist, en volledige letsdoorpenetratie en tweezijdige vorming kunnen in één stap bereikt worden, met snelle lassnelheid, hoge productiviteit, en minimale spanningsvervorming. Omdat de apparatuur gecompliceerd is en veel gas verbruikt, is het alleen geschikt voor binnenlassen.

Het wordt wijd gebruikt in industriële productie, met name voor lassen van koper en koperlegeringen, titanium en titaniumlegeringen, legeringstaal, roestvrij staal, en molybdeen in militaire toepassingen en cutting-edge industriële technologie zoals luchtvaart, waar titaniumlegering raketafschermingen en sommige dunwandige vliegtuigcontainers gebruikt worden.

Ultrasonische bewerking

Door ultrasonische frequentie te gebruiken als gereedschap voor kleine-amplitude trillingen en te stampen op het behandelde oppervlak met vrij abrasief in de vloeistof ertussen en het werkstuk, zorgt ultrasonische bewerking ervoor dat het oppervlak van het werkstuk progressief barst. Boren, snijden, lassen, nesten, en polijsten zijn gangbare toepassingen. Kan elk materiaal bewerken, maar is bijzonder geschikt voor het snijden van diverse harde, broze niet-geleidende materialen met hoge precisie en uitzonderlijke oppervlakkwaliteit, maar met lage snelheid.
Perforatie (inclusief ronde gaten, gevormde gaten, gebogen gaten, onder andere), snijden, sleuven, nesten, gravure van diverse harde en broze materialen zoals glas, kwarts, keramiek, silicium, germanium, ferriet, edelsteen, en jade, deburren van kleine delen in batches, polijsten van vormoppervlak, en afdresseren van slijpschijven zijn alle voorbeelden van ultrasonische bewerking.

Chemische bewerking

Om de gewenste vorm, afmeting, of oppervlak van het werkstuk te krijgen, gebruikt chemische bewerking een zuur, alkali, of zoutoplossing om het materiaal van de delen te etsen of op te lossen. De bewerkingsmethode is ideaal voor het verdunnen van grote oppervlakken en het snijden van gecompliceerde gaten in dunwandige objecten. Het is geschikt voor grootoppervlaktebewerking en kan talloze delen tegelijk verwerken; het kan elk metaalmateriaal verwerken dat gesneden kan worden, vrij van hardheid en sterkte. Zonder spanning, kraak, of graat, bereikt de oppervlakterauwheid Ra 1,25–2,5 µm, het is eenvoudig te gebruiken, kan niet gebruikt worden voor smalle sleuven of gaten, en is ongeschikt voor het verwijderen van fouten zoals oppervlakterauwheid en krassen.

Rapid Prototyping

Moderne CAD/CAM-technologie, lasertechnologie, CNC-technologie, precisie servodrijftechnologie, en nieuw materiaaltechnologie worden allemaal gebruikt om RP-technologie te ontwikkelen en te combineren. Vanwege verschillende vormgevende materialen, hebben diverse typen rapid prototyping systemen variërende vormgevende principes en systeemkenmerken. De onderliggende techniek blijft echter hetzelfde: "fabriceren door lagen, laag voor laag overlappend." Het lijkt op de integratieprocedure in de wiskunde. Qua uiterlijk lijkt rapid prototyping technologie op een "3D-printer."

Het kan productontwerp (CAD) data direct ontvangen en snel nieuwe productmonsters, gieten, of modellen produceren zonder behoefte aan gietvorm, snijgereedschap, of spanklem. Als gevolg kan wijdverspreide adoptie en implementatie van RP-technologie de tijd voor nieuwe productontwikkeling aanzienlijk verkorten, ontwikkelingskosten besparen, en ontwikkelingskwaliteit verhogen. Dit is de revolutionaire betekenis van RP-technologie voor de productieindustrie, van de traditionele "eliminatietechniek" naar vandaag de "groeimethode", van gietvormproductie naar gietvormvrije productie. Rapid prototyping technologie kan in diverse industrieën gebruikt worden, zoals luchtvaart, ruimtevaart, auto, communicatie, medische behandeling, elektronica, huishoudelijke apparaten, speelgoed, militair, industriële modellering (beeldhouwkunst), bouwmodellen, en machinefabriek.

Bekijk de video hieronder voor meer over niet-traditionele bewerkingsprocessen:

Voor- en nadelen van niet-traditionele bewerkingsmethoden

Voordelen:

Hieronder de voordelen van niet-traditionele bewerkingsmethoden in toepassingen.

Hoge nauwkeurigheid: Nauwkeurigheid is een groot zorgpunt voor hedendaagse ondernemingen, of klein of groot. Vergeleken met producten gemaakt met niet-traditionele bewerkingsmethoden, produceren conventionele methoden minder nauwkeurige resultaten. Als gevolg van de hoge nauwkeurigheid is onconventionele bewerking geschikt voor moderne tijden en kan traditionele bewerkingstechnieken vervangen.

Minder geluid: Omdat niet-traditionele bewerkingsprocessen een betere vervanging zijn voor traditionele methoden, helpen ze geluidsverontreiniging in de omgeving te verminderen. Omdat het proces stil is, kunnen bepaalde niet-traditionele bewerkingsfabrieken in woonwijken geplaatst worden.

Hoge productie: Vergeleken met traditionele bewerkingsprocedures, bevorderen moderne of onconventionele bewerkingsmethoden een hoge outputsnelheid. Dit is omdat niet-traditionele benaderingen sneller en nauwkeuriger werken dan traditionele manieren.

Minder afvalproduct: Werken met oudere apparatuur maakt afvalcontrole extreem moeilijk. De spaan moet tijdig verwijderd worden, wat meer inspanning vereist. Niet-traditionele bewerkingstechnologieën produceren daarentegen geen afval of micro-afval dat gemakkelijk te hanteren en te verwerken is.

Geen gereedschapslijst: In niet-traditionele bewerkingsprocedures is er geen contact tussen gereedschap en werkstuk, wat resulteert in geen gereedschapslijst. Dit elimineert de mogelijkheid van gereedschapsstoring en voorkomt gereedschapslijst.

Nadelen:

Ondanks de goede voordelen zijn er beperkingen. Hieronder de nadelen van dit bewerkingsproces in toepassingen.

Hoge initiële kosten: Omdat het veel elektrische componenten naast mechanische omvat, is de initiële kost van het opzetten van een niet-traditionele bewerkingsfabriek hoger dan een typische bewerkingsfabriek. Kleinbedrijven en huishoudelijke bedrijven kunnen het niet gebruiken.

Hoog vermogensvereiste: Een niet-traditionele bewerkingsfabriek vereist significant meer vermogen dan een standaard bewerkingsfabriek. Dit is door het gebrek aan contact tussen gereedschap en werkstuk, wat meer energie vereist om het gereedschapsoppervlak te verwerken.

Complex mechanisme: Niet-traditionele bewerkingsprocessen, in tegenstelling tot typische procedures, hebben een meer gecompliceerd mechanisme. Niet-traditionele bewerkingsmethodes vereisen dat de operator voldoende bekwaam is om de procedures te hanteren. Als de fabriek om welke reden dan ook faalt, is een hooggeschoolde professional vereist voor reparatie.

Lagere metaalafvoersnelheid: Vergeleken met standaard bewerkingsprocedures, hebben niet-traditionele bewerkingsmethoden een lagere metaalafvoersnelheid. Niet-traditionele procedures zijn daarom ongeschikt voor grootschalige producten.

Niet geschikt voor zachte materialen: De snijwerking van een niet-traditionele bewerkingsmethode wordt meestal veroorzaakt door een gelokaliseerde temperatuurstijging in het werkstuk. Daarom is de methode ongeschikt voor het snijden van zachte materialen zoals rubber of plastic, omdat het werkstuk zou verbranden.

Conclusie

Niet-traditionele bewerking, ook wel "niet-conventionele bewerking" of "moderne bewerkingsmethode" genoemd, is een bewerkingsmethode die elektriciteit, warmte, licht, electrochemische energie, chemische energie, geluidsenergie, en speciale mechanische energie gebruikt om materialen te verwijderen, te vervormen, eigenschappen te veranderen, of te plateren. De bewerkingsmethode omvat EDM, elektrolytisch, laser, EBM, ionenstraalbewerking, enz. Dit was het voor dit artikel over definitie, toepassingen, kenmerken, typen, werking, voor- en nadelen van niet-traditionele bewerkingsmethoden.

Ik hoop dat u er veel aan heeft gehad; deel het graag met andere studenten. Bedankt voor het lezen, tot de volgende keer!