Wat is metaalbewerking en welke metaalbewerkingsprocessen zijn er?

Metaalbewerking is een algemene benaming die wordt gebruikt voor het bewerken van metalen. Sinds de ontdekking van metaal in ertsen heeft de mensheid verschillende periodes gehad die zich kenmerkten door een bepaald metaal of metaalbewerking. Zo kende men de bronstijd en de ijzertijd.

Tegenwoordig wordt in metaalbewerking gebruik gemaakt van uiteenlopende metalen en metaallegeringen. In de metaaltechniek wordt vooral staal toegepast. Dit is ijzer met een klein percentage koolstof. Daarnaast wordt ook aluminium gebruikt en worden legeringen gemaakt zoals roestvast staal (RVS).

De doelstelling van metaalbewerking is het maken van individuele onderdelen, halffabricaten,  assemblages of complete constructies. Metaalbewerking is een zeer brede term die onder de metaaltechniek valt. Doormiddel van het bewerken van metalen kunnen uiteenlopende werkstukken en constructies worden vervaardigd. Hierbij kan gedacht worden aan:

  • Bruggen
  • Schepen
  • Jachten
  • Machineframes
  • Balustrades
  • Puiconstructies
  • Kunstwerken

Ook sieraden en horloges worden van metalen gemaakt. Hiervoor worden meestal edelmetalen gebruikt die zeer nauwkeurig worden gewerkt. Daarnaast wordt in de machinebouw en de medische sector ook gebruik gemaakt van metalen in verschillende soorten, maatvoeringen en toleranties. De metaalbewerking is daardoor een zeer brede sector waarin grote en kleine en kleine producten worden gemaakt voor verschillende sectoren: van juwelier tot de bouwbranche.

Metaalbewerkingsprocessen
In de bronstijd, ongeveer 3000 tot 800 voor Christus, maakten mensen vooral gebruik brons. Hiervoor had men kopererts en tinerts nodig. Koper en tin werden samengesmolten en vervolgens in de gewenste vorm gegoten. Brons is echter niet smeedbaar. De ijzertijd zorgde voor een grote verandering. Deze periode begon in Europa vanaf ongeveer 800 voor Christus. IJzer is in tegenstelling tot brons wel smeedbaar en daarnaast kan het ook nog gegoten worden in vormen zoals bij gietijzer en gietstaal gebeurd.

Door de komt van ijzer nam het aantal bewerkingsprocessen in de metaalbewerking toe. Er ontstonden smederijen waarbij een smid ijzer doormiddel van vlamovens op temperatuur bracht en vervolgens met een hamer op een aanbeeld in de gewenste vorm sloeg. Hierdoor ontstond smeedijzer en smeedstaal.

Tegenwoordig worden vooral machines gebruikt voor het bewerken van metaal. Hierbij maakt men onder andere gebruik van werktuigmachines. De moderne metaalbewerkingsprocessen zijn zeer divers en worden wel in twee groepen verdeeld:

  • De verspanende metaalbewerking. Deze metaalbewerking omvat verschillende metaalbewerkingsprocessen waarbij het basismateriaal doormiddel van verspaning in de juiste vorm wordt gebracht. Er worden hierbij kleine spaantjes van het materiaal verwijdert tot de juiste vorm en afmeting is ontstaan. Voorbeelden van verspanende bewerkingstechnieken zijn: boren, slijpen, draaien, frezen, schaven en zagen.
  • De niet-verspanende metaalbewerking. Binnen deze groep zijn uiteenlopende metaalbewerkingsprocessen aanwezig. Dit kunnen plaatbewerkingstechnieken zijn zoals: walsen, zetten en snijden. Ook smeden en gieten behoren tot de niet-verspanende metaalbewerking. Lassen is een hele bekende vorm van niet-verspanende metaalbewerking en wordt veel in de metaalbewerking toegepast. Doormiddel van lassen worden een niet-uitneembare verbinding gemaakt tussen metalen (of kunststoffen). Lassen behoort tot verbindingsprocessen in de metaalbewerking. Hier valt ook solderen onder.

Wat is een werktuig, hoe zijn werktuigen ontstaan en waar worden ze voor gebruikt?

Werktuigen zijn gereedschappen. In de techniek wordt veel gebruik gemaakt van werktuigen. Een werktuig wordt gebruikt om werkzaamheden sneller, eenvoudiger en lichter uit te voeren. Daarnaast kan doormiddel van werktuigen vaak een hogere kwaliteit en een optimaler resultaat worden gerealiseerd. In de techniek worden verschillende werkzaamheden uitgevoerd. Daarom zijn door de jaren heen verschillende werktuigen ontworpen en worden er verschillende werktuigen toegepast.

Werktuigen in de steentijd
De eenvoudigste werktuigen zijn handgereedschappen. De handgereedschappen of handwerktuigen worden al eeuwen gebruikt. Dit gebeurd al vanaf de steentijd, ongeveer 11.000 jaar voor Christus, toen eenvoudige vuurstenen in een bepaalde vorm werden gebracht om bijvoorbeeld te dienen als speerpunt, pijlpunt, huidenkrabber of mes. Er werden ook zwaardere gereedschappen van vuurstenen gemaakt zoals bijlen, hamers en maalstenen. Naast vuurstenen gebruikte men ook hout en beenderen om werktuigen te maken in de steentijd.

Werktuigen in de bronstijd
Ongeveer 3000 jaar voor Christus brak de bronstijd aan. Brons kon goed gegoten worden waardoor complexere vormen konden worden aangebracht aan gereedschappen. Daarnaast kon brons ook goed scherp geslepen worden waardoor het nog beter mogelijk was om scherpe werktuigen te maken. Hierbij valt te denken aan snoeimessen, bijlen en beitels. Wanneer een bronzen object echter gebroken was moest het brons eerst weer gesmolten worden om het weer de juiste vorm te geven. Brons heeft namelijk als nadeel dat het niet smeedbaar is.

Werktuigen in de ijzertijd
Een exact begin van de ijzertijd is moeilijk vast te stellen. Over de gehele wereld zijn er verschillende momenten geweest waarop men ijzer begon te gebruiken voor onder andere werktuigen. In West-Europa begon men ijzer te gebruiken vanaf 800 jaar voor Christus. IJzer is in tegenstelling tot brons wel smeedbaar en makkelijk te bewerken en te repareren. Daarnaast is ijzer harder dan brons waardoor ijzer veel geschikter is voor gereedschappen. IJzeren gereedschappen gaan daarnaast langer mee dan bronzen gereedschappen. Met de toepassing van ijzer konden werktuigen nog beter worden ontwikkelt. De werktuigbouw ging een nieuwe fase in.

Handwerktuigen tegenwoordig
Werktuigen zijn er tegenwoordig in verschillende soorten. De eenvoudige handgereedschappen zoals, hamers, beitels, messen en bijlen worden nog steeds toegepast. Daarnaast zijn er een tal van handgereedschappen toegevoegd doordat verbindingstechnieken door de toepassing van ijzer ook veranderden. Het gebruik van schroeven zorgde er voor dat schroevendraaiers nodig zijn en het gebruik van bouten zorgde er voor dat er verschillende sleutels nodig zijn om de bouten vast te draaien. De techniek werd steeds specialistischer waardoor ook de werktuigen steeds specialistischer werden. Veel handwerktuigen zijn geschikt om slechts op één of enkele manieren te gebruiken. Er zijn handwerktuigen om verbindingen tot stand te brengen zoals de hiervoor genoemde schroevendraaiers en sleutels. Daarnaast zijn er ook handwerktuigen om materialen op maat te knippen, te zagen of te slijpen.

Elektrische werktuigen
Michael Faraday vond de elektromotor en dynamo uit in 1821. Langzamerhand werd het mogelijk om werktuigen elektrisch aan te drijven. Hierdoor konden werktuigen nog meer arbeid verrichten. Het werk en de fysieke kracht die een arbeider nodig had om zijn werkzaamheden te verrichten werd lichter. Veel grote werktuigen zoals machines werden doormiddel van verschillende kleinere elektrische werktuigen zoals boren, schroefmachines en zaagmachines vorm gegeven en in elkaar gezet. Daarnaast werden ook de grote machines in toenemende mate elektrisch aangedreven. Er ontstonden speciale beroepen die zich bezig hielden met het ontwerpen en bedenken van werktuigen en de meest effectieve toepassing daarvan. De werktuigbouwkunde werd een echte technische branche.

Werktuigbouwkunde tegenwoordig
Tegenwoordig zijn voor de meeste (technische) handelingen werktuigen ontwikkelt  bijvoorbeeld voor het verplaatsen van lasten doormiddel van tillen, hijsen, trekken en duwen. Ook voor het snel laten draaien van boren of slijpen zijn werktuigen ontwikkelt. De aandrijving van werktuigen kan verschillen. In de vorige alinea werd informatie weergegeven over elektrische aandrijving. Er zijn ook werktuigen die pneumatisch of hydraulisch worden aangegeven. Ook het gebruik van verbrandingsmotoren wordt toegepast. Door deze verschillende aandrijfmethoden kunnen werktuigen in vrijwel alle omstandigheden de werkzaamheden voor werknemers vereenvoudigen en optimaliseren. De werktuigbouwkunde is niet meer weg te denken uit de maatschappij.