Technisch Werken

Wat is patroongelast staal?

Patroongelast staal is staal dat bestaat uit verschillende samengestelde laagjes die aan elkaar zijn bevestigd doormiddel van verhitting. Door deze verschillende laagjes staal ontstaat een bepaald patroon vandaar dat men het heeft over patroongelast staal. Het lassen van deze laagjes staal gebeurd echter niet doormiddel van een lasproces in plaats daarvan wordt het lassen gedaan door staal te verhitten waardoor het aan elkaar gesmeed kan worden. Daarbij kan het staal ook doormiddel van uitsmeden gevouwen worden. Door het staal meerdere keren te vouwen ontstaan veel laagjes waardoor het patroon complexer wordt. Patroongelast staal is in feite een soort damaststaal. Naast het patroongelast staal is ook wootz een variant van damaststaal. In het Engels noemt met patroongelast staal ‘patternwelded steel’.

Damaststaal en samengesteld staal
Patroongelast staal is samengesteld staal en dit klopt in de meest letterlijke zin. Patroongelast staal bestaat namelijk uit verschillende laagjes staal die in de praktijk ook vaak van verschillende staalsoorten of staallegeringen zijn gemaakt. Er kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van staal met meer of minder koolstof of staal dat verontreinigd is met vanadium. Tijdens het verhitten en uitsmeden van het staal worden de lagen heet staal aan elkaar gesmeed en wordt de koolstof gelijkmatig over het staal verdeeld. Daarnaast wordt het koolstof ook voor een deel verbrand. Ook andere onzuiverheden worden tijdens het smeden voor een deel verwijderd uit het staal. De benaming damaststaal is afgeleid van staal dat ongeveer 400 na Christus in India werd geproduceerd en in het Midden-Oosten werd bewerkt tot damaststalen messen en zwaarden.

Smeedijzer
Voor het maken van patroongelaststaal is het belangrijk om te begrijpen hoe smeedijzer ontstaat. Dit begint met het winnen van ijzer uit ijzererts in een schachtoven. Daarbij zal het smeltpunt van ijzer niet worden bereikt. Hierdoor wordt voorkomen dat het ijzer teveel koolstof zou absorberen waardoor er gietijzer zou ontstaan. Gietijzer bevat teveel koolstof en is daardoor te breekbaar. Gietstaal bevat echter veel onzuiverheden en die moeten er doormiddel van smeden uitgeperst worden. Daarbij wordt het smeedijzer meerdere keren dubbel gevouwen en vervolgens met een hamer plat geslagen. Dit zorgde er voor dat het smeedijzer uit meerdere lagen bestaat. Dit gelaagde ijzer bevat lagen van ongeveer dezelfde soorten ijzer met meer of minder verontreinigingen er in. Dat geeft een bepaald patroon dat zichtbaar is. Een groot deel van het ijzer dat gebruikt werd tot in de middeleeuwen was voorzien van deze gelaagdheid.

Hoe ontstaat het patroon in patroongelast staal?
In de vorige alinea’s werd al duidelijk dat door het vouwen en smeden van smeedijzer verschillende lagen ontstaan. Eventueel kan men het staal chemisch behandelen waardoor de laagjes nog beter zichtbaar zijn. Ook kan koolstof worden toegevoegd aan het ijzer om het staal hardbaar te maken. Dit kan onder andere gedaan worden door dunne ijzeren staafjes te gaan verhitten in een omgeving met veel koolstof. Het koolstof uit deze omgeving lost dan op in de oppervlakte van de ijzeren staafjes. Deze koolstofrijke ijzeren staafjes kunnen vervolgens weer ‘gelast’ worden samen met het andere smeedijzer. Vervolgens kunnen ook deze staafjes met de rest van het smeedstaal uitgesmeed worden en gevouwen worden. Daardoor wordt de koolstof weer verder verdeeld door het staal en ontstaat er een nog duidelijker patroon.

Er kunnen echter nog meer interessante patronen ontstaan door te experimenteren met verschillende verontreinigingen. Zo kunnen donkere lijnen ontstaan of juist lichtere lijnen. Vanaf de 3de eeuw werden zwaarden opgebouwd uit staven gelaagd staal die ook nog eens getordeerd werden. Dit houdt in dat deze lagen gelaagd staal tijdens het verhitten gedraaid werden. Daardoor ontstonden verschillende soorten patronen zoals V- N- of W- patronen. Deze patronen ontstaan door resp. 2, 3 of 4 getordeerde staven te smeden. Het torderen van gelaagd staal zorgt tijdens het smeedproces niet voor een betere kwaliteit. Vermoedelijk werd dit smeedproces ingevoerd voor de sier. Ook tegenwoordig worden nog sierobjecten gemaakt van patroongelast staal.

Modern patroongelast staal
Tegenwoordig is het niet meer nodig om patroongelast staal te maken. Er zijn moderne goedkope productiemethoden waarmee hoogwaardig staal kan worden geproduceerd. Daardoor is patroongelast staal voornamelijk staal dat vanwege de sierwaarde wordt vervaardigd. Er zijn een aantal bedrijven die zich hier nog mee bezig houden. Meestal gaat het om messensmeden en andere kleine smederijen die blanke wapens van hoge sierwaarde fabriceren. Dit is vooral handwerk. Blanke wapens is een verzamelnaam voor messen, zwaarden, dolken en andere snij- en steekwapens. Ook vuurwapens werden vroeger deels van patroongelast staal gemaakt maar dat komt tegenwoordig nog maar zeer zelden voor.  

Deel dit artikel!

Als senior intercedent bij een groot technisch uitzendbureau is Pieter Geertsma verantwoordelijk voor het bemiddelen van personeel in het marktsegment werktuigbouwkunde. Daarnaast is hij landelijk aanspreekpunt voor vragen over dit marktsegment en de ontwikkelingen die daarin plaatsvinden. Door intensieve samenwerking met interne en externe collega’s heeft hij een goed beeld van de totale technische markt. Hierdoor krijgt hij naast nieuws over techniek, innovaties en arbeidsmarkt ook actuele vacatures binnen.

Getagd met , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
Geplaatst in Techniek
Like ons op Facebook!