Wat is HARDOX staal?

HARDOX is een speciale harde, slijtvaste staalsoort die wordt geproduceerd en geëxporteerd door de Zweedse staalproducent SSAB. Het Zweedse bedrijf was de staalproducent die er als eerste in slaagde om een moderne slijtvaste staallegering te produceren. HARDOX is hard en krasvast en slijt daardoor nauwelijks ook bij zware mechanische belasting. Daarom wordt HARDOX in de praktijk vaak toegepast als slijtplaat en wordt het materiaal ook gebruikt voor bepaalde gereedschappen in de civiele techniek en de agrarische sector. In deze tekst kun je meer te weten komen over HARDOX en de toepassing daarvan.

Waarvoor wordt HARDOX gebruikt?
Metalen hebben bepaalde eigenschappen en een metaallegering kan er voor zorgen dat de gunstige eigenschappen van bepaalde metalen aan elkaar verbonden kunnen worden. HARDOX bevat een speciale samenstelling die er voor zorgt dat het materiaal nauwelijks slijt. Daardoor is het metaal heel geschikt voor de graafbakken van graafmachines. Ook voor de graafbakken van bulldozers is het metaal zeer geschikt. De slijtlagen in kiepwagens worden eveneens vaak van HARDOX gemaakt. Omdat alle stenen en het zand in kiepwagens normaal voor veel slijtage zorgen is het HARDOX staal een prima oplossing om de duurzaamheid van de laadbak te bevorderen. Veel bedrijven die in het grondverzet werken of ondernemers die stenen en grind verhandelen maken daarom gebruik van graafmachines en kiepwagens die voorzien zijn van HARDOX staal. Deze voertuigen gaan langer mee dan wanneer deze van gewoon koolstofstaal zouden zijn gemaakt.

Eigenschappen van HARDOX
HARDOX is slijtvast en heeft een uniforme vlakheid. Daarnaast heeft het metaal een hoge hardheid en is het sterk. Het is echter niet alleen de oppervlakte van het materiaal dat hard is. Het materiaal is ook door de oppervlakte heen hard. Dat zorgt er voor dat wanneer de oppervlakte is afgesleten het materiaal hard blijft en dus niet harder gaat slijten.  Door deze eigenschappen kan het materiaal goed gebruikt worden om bijvoorbeeld op het gewicht van voertuigen te besparen. Het materiaal slijt veel langzamer dan gewoon staal waardoor bijvoorbeeld de graafschop van minder dik materiaal gemaakt hoeft te worden. Ook de laadbak van een kiepwagen hoeft van minder dik staal te worden gemaakt vanwege deze slijtvastheid. Verder kan men HARDOX goed lassen en kan het materiaal goed worden bewerkt. Bij lage temperaturen blijft het metaal goed stootvast.

Verschillende soorten HARDOX staal
HARDOX is in verschillende soorten verkrijgbaar. Een bekende soort is HARDOX 400. Deze wordt veel toegepast. Er zijn echter nog meer varianten. Hieronder volgt een opsomming:

  • Hardox 400
  • Hardox 450
  • Hardox 500
  • Hardox 550
  • Hardox 600
  • Hardox Hituf
  • Hardox Extreme

De hiervoor genoemde varianten van Hardox verschillen onderling op het gebied van sterkte. Zo zijn bepaalde Hardox varianten harder en zijn weer andere varianten taaier of buigzamer. De website van SSAB maakt veel duidelijk over de eigenschappen van Hardox en de verschillende varianten die door dit bedrijf worden geproduceerd. Op de website wordt ook duidelijk verwoord waarom Hardox zo geschikt is voor bepaalde toepassingen.

Wat is invar voor legering?

Invar is een legering die bestaat uit nikkel en ijzer. Het percentage nikkel is ongeveer 36 procent en het percentage ijzer is 64 procent. Er kunnen in deze legering ook kleine bestandsdelen van andere elementen aanwezig zijn. Kenmerkend voor invar is dat deze legering een extreem lage uitzettingscoëfficiënt heeft

In 1896 werd invar ontdekt door de Zwitserse natuurkundige Charles-Édouard Guillaume. Mede door de ontdekking van invar kreeg deze natuurkundige een Nobelprijs in 1920. De natuurkundigeCharles-Édouard Guillaume gaf de ijzernikkellegering de naam invar. Het woord invar is afgeleid van het woord invariable dat staat voor constant of niet veranderbaar. De legering die hij deze benaming gaf bestond voor 35,6% uit nikkel, 0,4% uit koolstof en 0,1% uit mangaan. De rest van deze legering bestond uit ijzer. Als men deze legering gaat uitgloeien en koelen in lucht heeft deze legering een uitzettingscoëfficiënt (α) van slechts 1,2 · 10-6 K-1 bij kamertemperatuur. Vanaf de ontwikkeling van deze samenstelling wordt de benaming invar ook breder toegepast voor vergelijkbare legeringen met dezelfde eigenschappen en samenstelling.

Invar zet nauwelijks uit bij een temperatuurstijging. Als een stalen spoortstaaf van 20 meter lengte 20°C wordt verwarmd dan zet deze ruim vijf millimeter uit. Indien men deze spoorstaaf zou maken van invar zou de werking slechts een halve millimeter zijn. Daarom worden in stalen spoorrails altijd voegen gemaakt zodat het spoor niet uit elkaar kan spatten als er sprake is van krimp en rek door temperatuur.

Toepassing van invar
Invar is een materiaal dat nauwelijks krimpt of uitzet door temperatuurswisselingen. Daardoor is het materiaal geschikt voor specifieke toepassingen. Het materiaal wordt bijvoorbeeld gebruikt voor speciale tanks waarin vloeibaar gemaakt gas  (LNG) wordt opgeslagen. Hierbij wordt ivar op de binnenwand van de tank aangebracht. Daardoor zijn de tanks bestand tegen de zeer lage temperatuur bestand van LNG. Men gebruikt invar ook wel voor meetinstrumenten om de exacte maten van een constructie te bepalen.

Wat is schooperen voor soort metaalbewerkingstechniek?

Schooperen is een techniek die wordt gebruikt in de metaalbewerking. Doormiddel van schooperen wordt metaal bestand beter tegen roest. Schooperen wordt ook wel vuurverzinken of vlamverzinken genoemd. De naam schooperen is afgeleid van de Zwitserse uitvinder M. U. Schoop. Men spreekt schooperen uit als “schoeperen”. Schooperen werd aan het begin van de 20ste eeuw ingevoerd en is een preventieve metaalbewerkingstechniek waarmee corrosie of oxidatie van een metalen oppervlak wordt tegen gegaan door een dun laagje van een ander soort metaal er op aan te brengen.

Hoe wordt schooperen gedaan?
Schooperen wordt gedaan met een vlam en een corrosievast metaal zoals aluminium en zink. Aluminium en zink oxideren weliswaar maar deze oxidatie is veel minder destructief dan de roestvorming die plaatsvindt op ferro legeringen zoals staal. In plaats daarvan is de oxide van aluminium en zink juist extra hard en beschermd het daardoor het onderliggende metaal nog beter. Daarom worden aluminium en zinklaagjes aangebracht over ferro-producten.

Doormiddel van een vlam wordt het toevoegmateriaal (zink of aluminium) gesmolten. Dit toevoegmateriaal wordt meestal in de vorm van een draad in de vlam gebracht. De hitte van de vlam zorgt er voor dat het toevoegmateriaal op het smeltpunt wordt gebracht. Het gesmolten materiaal wordt vervolgens neergeslagen op de oppervlakte van het materiaal dat beschermd moet worden. Het gesmolten zink of aluminium hecht zich als kleine spetters op het oppervlak. Naar mate het proces vordert wordt het gehele oppervlak bedekt met kleine druppeltjes zodat er een dichte ontstaat. De oxide die gevormd wordt op aluminium en zink zorgt voor een extra dichte laag waardoor het onderliggende materiaal nog beter is beschermd tegen corrosie.

Belangrijke aandachtspunten
Men kan alleen schooperen als bewerkingsproces toepassen op onvervuild schoon metaal. Daarom wordt metaal dat men wil schooperen eerst gestraald zodat er geen corrosie, verfresten of andere vervuiling meer aanwezig zijn. Verder kan men na het schooperen het product niet meer lassen op de delen waar deze laag is aangebracht. Daarom moet men geen materialen gaan schooperen die nog gelast moeten worden. 

Wat is een lintzaag en waar wordt een lintzaag voor gebruikt?

Een lintzaag is een machine die een zaag bevat. Deze zaag is lintvormig en is eindloos. Dit houdt in dat het zaaglint in een cirkel aan elkaar bevestigd is. De totale lengte van het zaagblad is enkele meters. Deze lintzaag is om twee wielen van de lintzaagmachine heen gespannen. Het onderste wiel van de lintzaagmachine wordt zo aangedreven dat het zaaglint van boven naar beneden wordt getrokken. Het zaaglint draait dus naar beneden.

Een lintzaag bevat ook een zaagtafel waarop men het werkstuk kan leggen. Het werkstuk kan dan voorzichtig tegen de lintzaag aan worden geduwd. Omdat de lintzaag naar beneden beweegt wordt het werkstuk tegen het zaagtafelblad aangeduwd. Eventueel maakt men gebruik van een geleideliniaal of mal om de zaag op de juiste manier door het werkstuk heen te begeleiden.

Tegenwoordig worden lintzagen over het algemeen elektrisch aandreven met een elektromotor. Vroeger werden lintzagen ook wel met waterkracht aangedreven door gebruik te maken van een waterrad. De kracht van het water bracht het waterrad dan in beweging en zorgde er voor dat de lintzaag werd aangedreven. Op die manier werden boomstammen tot planken verzaagd.

Toepassing van lintzaag
Een lintzaag heeft net als een cirkelzaag een unieke vorm. Deze vorm maakt de lintzaag zeer geschikt om lange zaagsneden te maken. daardoor kunnen materialen met een grote dikte worden doorgesneden. Verder is een lintzaag vanwege het dunne zaagblad geschikt om bochten te maken in een werkstuk. Hoe smalle het zaagblad van de lintzaag hoe scherper de bocht in het werkstuk gemaakt kan worden.

Er zijn verschillende soorten lintzagen ontwikkelt. Er zijn bijvoorbeeld lintzagen die geschikt zijn voor het verzagen van hout. Daarnaast zijn er lintzagen voor metaal of kunststof. Hoe harder het materiaal is hoe lager de zaagsnelheid is. Bij het zagen van metaal dient men koelvloeistof toe om er voor te zorgen dat het zaagblad niet te heet wordt. Daardoor wordt voorkomen dat het zaagblad gaat vervormen tijdens het zagen.

Onderhoud van de lintzaag
Lintzagen moeten goed onderhouden worden. Als een lintzaag bot is kan het zaaglint kapot breken met een flinke kracht. Daardoor kan materiaal worden beschadigd maar kan bovendien ook iemand ernstig gewond raken. Bij grote lintzagen kan een zaaglint met de hand worden geslepen. Men kan er ook voor kiezen om de zaaglinten van de wielen aft te halen en geheel te vervangen.

De wielen van de lintzaag zijn over het algemeen voorzien van een rubberen rand. Dit dient ter bescherming van het zaagblad. Als men het zaaglint gaat vervangen moet het bovenste wiel van de lintzaagmachine weer opnieuw worden gesteld. Dan wordt het bovenste zaagwiel in hetzelfde vlak gebracht als het onderste wiel. Dit zorgt er voor dat de zaagspanning optimaal blijft en het zaaglint niet van de wielen af gaat draaien.

Wat is basismetaal en wat zijn basismetaalproducten?

Het woord ‘basismetaal’ kan op verschillende manieren worden uitgelegd. De website technischwerken.nl kiest er voor om het woord ‘basismetaal’ als volgt te definiëren:

Een basismetaal is een metaal in een pure ongelegeerde en onvervuilde vorm.

Voorbeelden van basismetalen zijn ijzer, aluminium, koper, nikkel en zink. Deze basismetalen kunnen worden verwerkt in legeringen. Een voorbeeld van een bekende legering is staal. Staal is een legerig van koolstof en ijzer waarbij het koolstofgehalte verhoudingsgewijs laag is. Het koolstofgehalte is typisch minder dan 1,9%.

Basismetaalproducten
Als men producten vervaardigd uit basismetalen ontstaan basismetaalproducten. Men zou in deze context bepaalde halffabricaten als metaalproducten kunnen beschouwen. Men kan ook denken aan plaatwerk en profielen die men nog kan verwerken tot halffabricaten en producten. Aluminium profielen en buizen kunnen bijvoorbeeld worden verwerkt in constructies. Het aluminium profiel is dan het basismetaalproduct dat wordt verwerkt tot een fabricaat of halffabricaat.

Uitgangsmetaal of uitgangsmateriaal
In de verspanende techniek bewerkt men materialen zoals kunststoffen, hout en metalen tot producten en onderdelen van producten of machines. Het uitgangsmateriaal is dan het onbewerkte materiaal. Dit kan bijvoorbeeld gereedschapstaal zijn. Als men metalen gaat verspanen kan men ook wel spreken van uitgangsmetaal. Het uitgangsmetaal is dan in feite het uitgangsmateriaal dat wordt verspaand of op een andere manier wordt bewerkt.

Uit het uitgangsmateriaal of uitgangsmetaal ontstaat dus een product of een deel daarvan. In de verspanende techniek worden bijvoorbeeld lagers gedraaid die worden geplaatst in machines. Het materiaal dat men hiervoor gebruikt is altijd groter dan het product. Kortom het uitgangsmateriaal heeft een grotere diameter dan de as (of ander product) dat er uit gedraaid of gefreesd wordt.

Wat is metaaldampkoorts en hoe ontstaat metaaldampenkoorts?

Metaaldampkoorts is een verzamelnaam voor ziekteverschijnselen die kunnen ontstaan wanneer metalen door grote hitte gaan verdampen. Er zijn verschillende termen die als synoniem worden gebruikt voor metaaldampenkoorts:

  • Gietkoorts
  • Zinkkoorts ontstaat bij het verhitten of verbranden van zink.
  • Metal malaria,
  • Metal fume fever,
  • Fièvre des metaux,
  • Fièvre des fondeurs,
  • Fièvre du lundi

Voor de duidelijkheid wordt in deze tekst het woord metaaldampenkoorts gebruikt.

Hoe ontstaat metaaldampenkoorts?
Metaaldampenkoorts kan op verschillende manieren ontstaan. Uiteraard treed dit proces op wanneer metalen worden verhit. Het verhitten van metaal gebeurd onder andere als men metaal gaat lassen, snijden (met een vlam of laser) of gaat branden. Ook bij gutsen, draaien en frezen kan metaaldampenkoorts ontstaan. Een metaalsoort dat specifiek bekend staat als metaalsoort die bij verbranding koortsreacties veroorzaakt is zink. Men spreekt dan ook wel over zinkkoorts. Deze koorts ontstaat bij mensen als reactie op inademing van zinkoxyderook als men gegalvaniseerd (verzinkt) staal gaat bewerken op de hiervoor genoemde manieren. Naast het bewerken van zink kan metaaldampenkoorts ook ontstaan als men de volgende metalen gaat bewerken onder hoge temperatuur:

  • Koper
  • Magnesium
  • Aluminium
  • Mangaan
  • Nikkel
  • Cadmium
  • Selenium
  • Zilver
  • Tin

Welke ziekteverschijnselen krijgt men bij metaaldampenkoorts?
Metaaldampenkoorts is een reactie op inademing van rook of dampen van metaal. De reacties die hierbij ontstaan zijn afhankelijk van de persoon en de metaalsoort. De meeste mensen krijgen last van prikkelingen in de luchtwegen waardoor ze gaan hoesten. Ook hoofdpijn komt vaak voor evenals rillingen. Verder krijgt men een metaalsmaak in de mond en kan men braakneigingen krijgen. De ademhaling wordt moeilijker en men krijgt de neiging om heel veel water te drinken. Meestal verdwijnen de klachten binnen 24 uur maar het komt voor dat men twee dagen last heeft van metaaldampenkoorts.

Wat is een metaaldetector en waar worden metaaldetectors toegepast?

Een metaaldetector is een werktuig dat ontworpen is om metalen voorwerpen en objecten op te sporen. Een metaaldetector kan metalen detecteren door  het natuurkundige-principe van elektromagnetische inductie en het ontstaan van wervelstromen.

Geschiedenis van de metaaldetector
Alexander Graham Bell maakte al in 1881 een eenvoudige metaaldetector. Deze metaaldetector werd gebruikt om een kogel te vinden in het stoffelijk overschot van de vermoorde president James Garfield. Een draagbare metaaldetector werd pas veel later ontwikkeld. In 1931 kreeg de Duits-Amerikaans ingenieur Gerhard Fischer patent op een draagbare metaaldetector. Hij had de draagbare metaaldetector in eerste instantie ontworpen om metaalertsen te zoeken. Al snel werd duidelijk dat de metaaldetector ook zeer nuttig was voor de defensie. In de Tweede Wereldoorlog werd de draagbare metaaldetector zeer veel gebruikt voor het opsporen van mijnen.

Kwaliteit van metaaldetectors
Metaaldetectors zijn er tegenwoordig in zeer veel verschillende soorten en maten. De diversiteit is enorm en loopt van hobbymetaaldetectors tot zeer professionele metaaldetectors. De kwaliteit van een metaaldetector wordt aan de hand van een aantal punten bepaald. Een belangrijk aspect is het onderscheidend vermogen. Dit wordt ook wel een discriminatiefunctie genoemd. Een eenvoudige metaaldetector zal bijvoorbeeld moeilijk ijzer kunnen onderscheiden van andere (edeler) metalen. Meer professionele metaaldetectors beschikken over een uitgebreide discriminatiefunctie en kunnen daarnaast ook goed onderscheid bieden als twee verschillende metalen vlak naast elkaar liggen. Een ander belangrijk aspect voor een metaaldetector is het dieptebereik.

Dit is ook sterk verschillend per metaaldetector. Meestal worden metalen objecten ter grote van een munt op maximaal 30 cm gevonden. Grotere objecten kunnen door een goede metaaldetector wel op 1 meter diepte worden gevonden. Gebruiksvriendelijke metaaldetectors hebben een duidelijk display hierop kan de gebruiker van de metaaldetector veel informatie aflezen. Zo kunnen verschillende metaalsoorten in een code worden weergegeven en kan eveneens een indicatie worden weergegeven van de vermoedelijke diepte van een object. Dit zijn allemaal aspecten die het gebruiksgemak van de metaaldetector bevorderen.

Het gewicht en de ergonomische vorm van een metaaldetector zijn eveneens belangrijk. Daarbij kan ook gekeken worden naar het volume en de frequentie. Relatief nieuw is de mogelijkheid om met een metaaldetector geheel onder water te zoeken. Meestal is de display nauwelijks bestand tegen water. De Garrett At Pro en de Minelab Excalibur kunnen wel onder water worden gebruikt. Ondanks dat zijn er wel verschillend tussen de Minelab Excalibur en de Garrett At Pro. Met name de Minelab Excalibur is een metaaldetector die veel door duikers wordt gebruikt. Deze detectors worden onder andere gebruikt voor de metaaldetectie in scheepswrakken of bij het waden door water.

Elke metaaldetector heeft specifieke eigenschappen en dat zorgt er voor dat iemand juist wel of juist niet kiest voor een bepaald detectormerk of detectortype. Er zijn metaaldetectors die worden gebruikt op het strand met een goede grondbalans in verband met mineralisatie. Verder zijn voor akkergronden metaaldetectors met een goede discriminatiefunctie. Voor militariazoekers is de detectie van ijzer belangrijker dan voor zoekers die munten zoeken. Door deze verschillende wensen en eisen zijn er door de jaren heen uiteenlopende metaaldetectors ontwikkeld.

Verschillende soorten metaaldetectors
Metaaldetectors zijn er, zoals je hierboven hebt gelezen, in verschillende soorten en maten. Meestal heeft men het over draagbare metaaldetectors als men het over metaaldetectie heeft. Er zijn echter nog veel meer verschillende soorten metaaldetectors. Zo zijn er bijvoorbeeld metaaldetectiepoorten bij onder andere luchthavens en gebouwen die om speciale redenen bewaakt moeten worden. Bij deze metaaldetectiepoorten moeten bezoekers door een poort of onder een boog door lopen. In poort of boog zitten verschillende elektronische systemen die er voor zorgen dat metalen worden opgespoord door de kleding van de bezoekers heen. Personeel kan doormiddel van geluiden (auditief) of op schermen (visueel)  informatie krijgen over de hoeveelheid metaal die de bezoeker bij zich of bij haar heeft.

Als men twijfels heeft over het gedetecteerde metaal is er meestal een kleinere metaaldetector aanwezig die door een beveiligingsmedewerker kan worden gebruikt om de exacte plaats van het metaal te bepalen.

Verder wordt in sommige landen nog gebruik gemaakt van een bepaalde vorm van metaaldetectie bij verkeerslichten. Bij deze metaaldetectie wordt het metaal in voertuigen en motoren gedetecteerd zodat het systeem waaraan de verkeerslichten zijn gekoppeld ‘weet’ dat er een metalenvoertuig wacht op het verkeerslicht.

Wat is polijsten en hoe wordt deze bewerking toegepast?

Polijsten is een verzamelnaam voor verschillende bewerkingstechnieken die worden gebruikt om de oppervlakte van een bepaald materiaal gladder te maken. doormiddel van polijsten kan men metaal of andere materialen verdichten waardoor een hoogglans wordt verkregen. Hierdoor kan het materiaal zo glad worden gemaakt dat een sterk spiegelend effect ontstaat. Polijsten wordt onder andere in de metaalsector toegepast voor metalen zoals koper, aluminium en roestvaststaal.

Waarom polijsten?
De oppervlakte van metalen en andere materialen kan ruw aanvoelen. Soms is de ruwe oppervlakte duidelijk zichtbaar en voelbaar. In andere gevallen zal men gebruik moeten maken van een microscoop om duidelijk zichtbaar te krijgen dat een oppervlakte bestaat uit pieken en dalen. Deze ruwe oppervlakte kan nadelig zijn om verschillende redenen zowel mechanische redenen als esthetische redenen. Een ruw oppervlakte kan nadelig zijn om mechanische redenen wanneer men bijvoorbeeld een onderdeel met een andere onderdeel in contact brengt en er zo weinig mogelijk wrijving moet optreden. Doormiddel van polijsten kan men de ruwheid van een glijoppervlak verlagen. Esthetische redenen voor het polijsten hebben te maken met de uitstraling van een product. Sommige metalen producten hebben een hoge sierwaarde wanneer deze zorgvuldig zijn gepolijst.

Daarnaast is een ruw oppervlakte ook gevoeliger voor het aanhechten van vuil. In de kleine kuiltjes in het ruwe oppervlak kan ook (zee)water worden vastgehouden waardoor een roesproces in ijzerhoudend basismateriaal kan ontstaan. Door ijzerhoudend materiaal te polijsten wordt de kans op roesten verkleind. De daadwerkelijke roestbescherming van bijvoorbeeld roestvast staal wordt tot stand gebracht door de passiveringslaag die uit het legeringselement chroom tot stand wordt gebracht in de vorm van een dunne laag chroomoxide.

Hoe kan men polijsten?
De ruwe oppervlakte van een materiaal wordt tijdens het polijsten steeds gladder gemaakt. Dit kan men doen door herhaaldelijk te gaan schuren. Afhankelijk van het materiaal en de ruwheid van de oppervlakte kan men een grove of fijnere korrel gebruiken. Hoe ruwer en harder de oppervlakte is hoe harder en grover de korrel is waarmee men schuurt. Vervolgens past men steeds fijner schuurmateriaal toe. Waardoor de ‘pieken en dalen’ op de oppervlakte steeds meer worden geslecht.

Men kan gebruik maken van schuurpapier en slijpschijven. Met name voor fijn en nauwkeurig schuurwerk kan men ook schuurpapier met water gebruiken en ‘nat schuren’. Door het polijsten wordt de oppervlakte zoveel mogelijk krasvrij gemaakt. Uiteindelijk is de korrel van het schuurpapier zo fijn dat men bijna overgaat tot het poetsen van het materiaal.

Tijdens het schuren wordt het materiaal verdicht en gladder gemaakt. Hierdoor kan een mooie glas ontstaan en een object visueel aantrekkelijker worden.  Daarnaast kan een glans naast een visuele eigenschap ook een technische eigenschap zijn. De glans van een gepolijste spiegel zorgt er voor dat een spiegel gebruikt kan worden voor het doeleinde waarvoor deze gemaakt is.

Polijsten voor materiaalonderzoek
Voor het onderzoeken van materialen kan polijsten ook worden gebruikt. Hierbij wordt polijsten gebruikt als voorbereidende stap om duidelijk zicht te krijgen op de microstructuur van een metaal of metaallegering. Na het polijsten kan men indien nodig nog gaan etsen. Dit is een oppervlaktebehandeling die wordt uitgevoerd met een vloeibaar middel. Dit middel zorgt voor een chemische reactie waardoor een deel van het oppervlak van het metaal oplost. Dit kan ook worden beschouwd als een soort van gecontroleerde erosie.

Welke materialen kunnen worden gepolijst?
Polijsten kan men doen bij verschillende materialen. Het wordt met name gebruikt metaalbewerking maar ook in de houtbewerking wordt het toegepast. Natuursteen kan eveneens worden gepolijst. Bij het vervaardigen van spiegels komt polijsten ook aan de orde.

Hoe ontstaat het roestproces?

Roest is ijzer dat verbonden is met zuurstof. Door de binding tussen ijzer en zuurstof in de aanwezigheid van water ontstaat geoxideerd ijzer. Roest heeft een roodbruine kleur en is  een mengsel dat bestaat uit ijzeroxide en hydroxylgroepen. De term roest is een term die vrij algemeen wordt gebruikt voor de corrosie van ijzerhoudende legeringen zoals bijvoorbeeld staal.

Het roestproces
Door roesten ontstaat er een laagje ijzeroxide rondom het ijzerhoudende product. Daarbij wordt een deel van het ijzerhoudende product opgeofferd. Hierdoor wordt het daadwerkelijke product steeds dunner terwijl de roest eromheen juist dikker wordt. IJzerroest heeft een groter volume dan het materiaal waaruit het is ontstaan. Dit zorgt er voor dat roest rondom het ijzerhoudende product druk uitoefent. Deze druk kan er voor zorgen dat bijvoorbeeld de roest rondom het betonstaal er voor zorgt dat het beton gaat barsten of zelfs af gaat breken. Dit wordt betonrot genoemd. Constructies die roestend ijzer bevatten worden uit elkaar gedrukt.

De ontwikkeling van roest op staal en andere ijzerhoudende producten zorgt er daarnaast voor dat het basisproduct dunner wordt. Hierdoor gaan de mechanische eigenschappen van het materiaal achteruit. Uiteindelijk wordt het materiaal zo dun dat het volledig opgevreten is door de roest. Het roestproces moet daarom worden tegengegaan als men het ijzerhoudende materiaal wil behouden.

Roestbestrijding
Het voorkomen van roest is niet eenvoudig. Bij het voorkomen van brand kan men bijvoorbeeld één van de belangrijke factoren die nodig is voor het ontstaat van brand wegnemen bijvoorbeeld zuurstof. Bij het bestrijden van roest is het wegnemen van zuurstof meestal niet voldoende. Het materiaal dat ijzer bevat kan op zichzelf al voor roest zorgen.

Staal is een legering van ijzer met een laag percentage koolstof. Staal wordt in de werktuigbouwkunde en metaaltechniek veel gebruikt voor uiteenlopende constructies en werktuigen. Staal wordt vervaardigd in hoogovens. Meestal wordt bij de bereiding van staal ook schroot toegevoegd. Het schroot kan bestaan uit delen van bijvoorbeeld autowakken. Schroot bestaat voornamelijk uit metaal maar kan daarnaast ook andere elementen bevatten zoals aluminium, koper, nikkel enzovoort.

Doordat schroot uit verschillende metalen bestaat zal ook het staal dat in hoogovens wordt geproduceerd uit verschillende metalen bestaan. Tussen de kristallen van twee metalen die van elkaar verschillen is altijd een spanningsverschil aanwezig. Dit spanningsverschil wordt ook wel een potentiaalverschil genoemd. Als er een geleidende vloeistof, zoals zure regen, de kristallen met elkaar in contact brengt ontstaat er een kleine elektrische stroom. Het ene metaal wordt tijdens dit proces de anode ten opzichte van het andere metaal, de kathode. Het metaal dat de anode vormt in dit proces in het minst edele metaal. De kathode is dus het meest edele metaal van de twee metalen die met elkaar in contact komen.

Het minst edele metaal zal door het contact met het edeler metaal langzamerhand gaan oplossen. Als zink bijvoorbeeld in contact komt met ijzer dan zal het zink oplossen en het ijzer worden beschermd. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de kathodische bescherming van schepen.

Staal kan echter ook edeler metalen bevatten dan ijzer. Als de legering naast ijzer bijvoorbeeld ook koper bevat zal er een stroompje lopen van ijzer naar koper. In dat geval zal het ijzer langzamerhand oplossen ten opzichte van het edeler koper. De ijzerdeeltjes die opgelost zijn verbinden zich met zuurstof. Tijdens dit proces ontstaat roest en roest bevat altijd water. Het water in de corrosie zorgt er voor dat het roestproces in gang blijft.

Waarom heeft verven over roest geen zin?
Het verven of overschilderen van roest is zinloos. Onder de verflaag of lak is nog voldoende zuurstof en water aanwezig om het roestproces in gang te houden. De expansie van roest zorgt er daarnaast voor dat de verf of laklaag gaat barsten of knappen. Door de barst of scheur in de verflaag kan weer nieuw water naar binnen dringen. Dit water zorgt er voor dat het roestproces weer wordt versneld. Voordat men gaat verven of lakken zal men het staal goed moeten ontroesten. Dit kan doormiddel van schuren of stralen. Zodra dat klaar is zal men zo snel mogelijk een hechtende verflaag moeten aanbrengen op het staal. De ijzerdeeltjes in het staal kunnen zich namelijk ook zonder water aan zuurstof hechten waardoor staal ook in droge toestand kan gaan roesten.

Wat is het verschil tussen een verspanende bewerking en een niet-verspanende bewerking?

Vormgevingstechnieken zijn technieken die worden gebruikt om een basismateriaal te vervormen tot een gewenst product. Het hiervoor benodigde basismateriaal kan uit verschillende grondstoffen bestaan, bijvoorbeeld uit hout, kunststof, glas, steen  of metalen. Vervormingstechnieken worden ingedeeld in verschillende bewerkingen. Een voorbeeld van deze indeling is de scheiding tussen verspanende bewerkingen en niet-verspanende bewerkingen. Vooral in de metaalbranche/ metaaltechniek wordt deze onderverdeling gehanteerd. Hieronder zijn de verschillen tussen deze vormgevingstechnieken beschreven.

Verspanende bewerking
Verspanende bewerkingen worden veel toegepast in de werktuigbouwkunde. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van verschillende werktuigmachines. Werktuigmachines die verspanende bewerkingen uitvoeren hebben als gemeenschappelijk kenmerk dat er kleine deeltjes van het werkstuk of uitgangsmateriaal worden weggenomen. Voorbeelden van verspanende bewerkingen zijn draaien, boren, frezen en zagen. Ook slijpen en schaven kunnen tot de verspanende bewerkingen worden gerekend. Bij deze bewerkingen worden kleine deeltjes van het werkstuk verwijdert om het werkstuk de gewenste vorm of afmeting te geven. Deze kleine deeltjes hebben meestal de vorm van een spaantje of spanen, daarom wordt de bewerking van deze werktuigmachines ook wel verspanende bewerking genoemd. Verspanende bewerkingen worden vooral uitgevoerd in de werktuigbouwkunde bij bijvoorbeeld het maken van matrijzen of onderdelen van machines zoals lagers.

Niet-verspanende bewerking
Een niet-verspanende bewerking is een bewerking of techniek die wordt gebruikt om uitgangsmateriaal of basismateriaal in een bepaalde vorm te brengen zonder dat daarbij spanen van het werkstuk worden verwijdert. Dit is het grote verschil met een verspanende bewerking of een verspanende techniek.

Lassen
Lassen is een voorbeeld van een niet-verspanende bewerking die veel in de metaaltechniek wordt toegepast. In de praktijk worden verschillende lasmethodes gebruikt om werkstukken te maken. Doormiddel van lassen kan een lasser een niet-uitneembare verbinding maken tussen metalen. Ook kunststoffen kunnen gelast worden. Voor het maken van een goede las moeten verschillende factoren op elkaar worden afgestemd. Allereerst moet het materiaal goed lasbaar zijn. Daarnaast moet men de juiste lasmethode kiezen en het juiste toevoegmateriaal. In de meeste gevallen hoeft de lasser deze aspecten niet zelf uit te zoeken en kan hij of zij navraag doen bij een lasbaas of lastechnicus. Een lastechnicus is iemand met een opleiding International Welding Specialist (IWT) of een opleiding Middelbaar Lastechnicus (MLT). Deze werknemers hebben veel ervaring op het gebied van lassen en alle kwaliteitsaspecten en theoretische aspecten die daarbij aan de orde komen.

Verder wordt bij veel laswerk een lasmethodebeschrijving (LMB) gegeven of een Welding Procedure Specification (WPS). Hierin staat informatie die de lasser moet gebruiken om de las vakkundig te maken conform de Europese of Internationale voorschriften. De lasmethodebeschrijving / Welding Procedure Specification is gekoppeld aan de lasmethodekwalificatie van het desbetreffende bedrijf waar de lasser werkzaam is.

Gieten
Sommige metalen en kunststoffen kan men ook in de juiste vorm gieten. Hierbij komen ook geen spanen aan de orde daarom is gieten een voorbeeld van een niet-verspanende bewerking. Gieten wordt tegenwoordig veel toegepast bij kunststoffen en kan op verschillende manieren worden gedaan. Een voorbeeld hiervan is spuitgieten. Ook extruderen wordt bij kunststoffen regelmatig als vormgevingstechniek toegepast. Naast kunststof wordt ook ijzer en staal in vormen gegoten. Hierdoor ontstaat gietijzer en gietstaal. Kenmerkend voor het gietproces is dat het kunststof granulaat, ijzer of staal eerst in vloeibare vorm moet worden gebracht voordat het gegoten of gespoten kan worden. Over het algemeen moet daarvoor het materiaal verhit worden. Het verhitte materiaal wordt door gieten of spuitgieten in de juiste vorm gebracht. Na afkoeling behoudt het materiaal zijn nieuwe vorm.

Overige niet-verspanende bewerkingen
Voor het plastisch vervormen van metalen platen kunnen ook verschillende niet-verspanende bewerkingen worden uitgevoerd. Hierbij kan men denken aan buigen, walsen, zetten en kanten. Ook dieptrekken, persbuigen, wikkelbuigen en explosief vervormen zijn vervormingstechnieken. Als men gaten wil maken in plaat kan men ook ponsen of snijden. Doormiddel van lasers kan men uitgangsmateriaal in een bepaalde vorm brengen.

Eroderen en vonken
Doormiddel van eroderen en vonken kunnen metalen ook vervormd worden. Hierbij wordt gebruik gemaakt van elektrodes. Het werkstuk vormt een elektrode en daarnaast is er een vormgevende elektrode. Tussen de werkstukelektrode en de vormgevende elektrode wordt doormiddel van een machine een kortsluiting gemaakt. Hierbij ontstaan vonken tussen de elektrodes. Deze vonken zorgen er voor dat er deeltjes van het uitgangsmateriaal worden verwijdert. Deze deeltjes smelten tijdens het processen en lossen op in de hitte van de vonken. Vervolgens worden de restjes van de metaaldeeltjes verwijdert door het diëlektricum. Dit is een speciale olie die niet geleid. In de metaaltechniek wordt eroderen en vonken ingedeeld in de verspanende bewerkingen. Er zijn echter ook metaalbedrijven die eroderen juist een niet-verspanende bewerking noemen.

Wat is een puddeloven en waar wordt deze oven voor gebruikt?

De puddeloven is een oven die wordt gebruikt voor het maken van smeedijzer of staal. Het is een liggende vlamoven die is uitgevonden in 1784 door Henry Cort. In een puddeloven wordt ijzer verhit door een vlam die er overheen strijkt. Hierdoor verandert het ijzer in een deegachtige massa die vervolgens in de juiste vorm kan worden gesmeed. Het ijzer wordt dus in een puddeloven niet gesmolten tot een vloeibare massa. Het smeden van het ijzer werd door een smid gedaan voor het vervormen en voor het verwijderen van de slak.

Een puddeloven werd over het algemeen verhit met steenkool. Door steenkool te verbranden ontstaat een groot vuur. De vlammen van het vuur worden gebruikt voor het verhitten van het ijzer dat in de over wordt gebracht. Daardoor wordt de puddeloven een vlamoven genoemd. De puddeloven heeft vroeger de Frischhaard vervangen. De Frischhaard werd vooral gestookt op houtskool. Deze brandstof werd echter steeds schaarser. Steenkool was als brandstof makkelijker verkrijgbaar vandaar dat de puddeloven efficiënter werd dan de Frischhaard.

Puddelstaal
Het verwerkingsproces van gietijzer naar smeedijzer of staal wordt ook wel puddelen genoemd. Het product dat door dit proces wordt vervaardigd noemt men ook wel puddelijzer. Henry Cort vond in 1784 het dry puddling uit. Later werd in 1839 door Joseph Hall het wet puddling-procedé ontwikkelt. Hierbij werd aan het puddelen ook schroot toegevoegd en later ook ijzerschilfers. Door deze toevoeging werd het puddelproces heftiger en verliep het sneller en efficiënter. Er kon meer worden geproduceerd.

Puddelijzer bevatte in eerste instantie meer koolstof dan smeedijzer. Pas sinds 1835 werd het mogelijk om tijdens het puddelen het koolstofpercentage zover om laag te brengen dat puddelstaal ontstond. Puddelstaal heeft een lager koolstofpercentage dan puddelijzer en gietijzer. De bereiding van puddelstaal vond pas sinds 1850 op industriële schaal plaats. Toch is puddelstaalbereiding nooit heel populair geworden. Er werden namelijk nieuwe processen ontwikkelt voor de bereiding van staal.

Bessemerprocedé
In 1855 deed het Bessemerprocedé zijn intrede. Dit proces werd ontwikkeld door Henry Bessemer (1813-1898’. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een convertor die ook wel Bessemerconverter wordt genoemd. Deze wordt met ruwijzer gevuld dat uit hoogovens afkomstig is. Tijdens het Bessemerprocedé wordt dit ruwijzer omgezet in staal. Het koolstofpercentage wordt omlaag gebracht door de koolstof te laten oxideren. Daarvoor wordt lucht door het gesmolten ruwijzer geblazen. Hierdoor verbrand de koolstof en dient de koolstof tevens als brandstof. Dit is een zeer economisch systeem. Als het proces eenmaal in werking werd gezet bleef het op gang.

Vlamoven
Vlamovens werden echter steeds beter en efficiënter. Uiteindelijk zouden vlamovens het Bessemerproces verdringen. Hierbij worden ruwijzer uit de hoogoven vermengd met ijzererts en schroot. De verhoudingen tussen deze verschillende onderdelen van het mengsel dienen zo optimaal mogelijk te zijn. Als dat het geval is verdwijnt een groot deel van de koolstof en zuurstof uit het mengsel in de vorm van koolstofmonoxide. Dit gas werd vervolgens gebruikt om de luchtstroom te verhitten.

Siemens-Martinproces
In 1865 werd het voor het eerst het Siemens-Martinproces toegepast op industriële schaal. Dit is een  raffinageproces waarbij gebruik wordt gemaakt van een oven. Deze oven wordt op temperatuur gehouden door warmte extern toe te voegen. Hiervoor wordt brandstof in de vorm van olie of gas verstookt. De oven wordt gevuld met schroot, kalksteen en ruwijzer. De kalksteen zorgt er voor dat de silicaten uit het ganggesteente worden gebonden tot een slak. De slak drijft op het vloeibare staal en wordt afgegoten in een slakkenpan. Door de oxidatie en verbranding reduceert het koolstofpercentage van het gesmolten ruwijzer en schroot. Hierdoor ontstaat staal.

Oxystaalproces
Het oxystaalproces heeft in de twintigste eeuw vrijwel geheel het Siemens-Martinproces vervangen. Tijdens dit proces wordt oxystaal vervaardigd. Dit wordt ook wel geschreven als oxistaal. Dit staal wordt vervaardigd in een convector die gevuld is met staalschroot en vloeibaar ruwijzer. Het percentage schroot is vijfentwintig procent en de overige vijfenzeventig procent bestaat uit vloeibaar ruwijzer. Aan de bovenkant van de convector wordt met een lans zuiver zuurstof op het gesmolten schroot en ruwijzer geblazen. Dit zorgt er voor dat de koolstof oxideert en verbrand. Dit gebeurd ook met de magnesium en silicium die zich in het mengsel bevinden. Het oxystaalproces verloopt heel snel. Daardoor kan ik een korte tijd veel oxystaal worden geproduceerd. De snelle productie zorgt er voor dat een groot deel van het staal in de wereld wordt vervaardigd doormiddel van het oxystaalproces.

Wat zijn de verschillen tussen gietstaal en gietijzer?

In de werktuigbouwkunde of de metaalsector worden verschillende materialen en metalen gebruikt. Van alle metalen wordt staal het meeste gebruikt. Dit materiaal is ijzer met een klein percentage koolstof.  Staal kan op verschillende manieren in de gewenste vorm worden gebracht. Hierbij kan gedacht worden aan walsen, smeden en buigen. Ook kunnen producten in de juiste vorm worden gegoten. Er zijn echter een aantal verschillen tussen gietstaal en gietijzer. Deze verschillen zitten niet alleen in het materiaal, ook de verwerkingsprocessen tussen gietijzer en gietstaal zijn verschillend.

Sterkte van het materiaal
Gietstaal is sterker dan gietijzer. Daarom wordt gietstaal gebruikt bij producten die onder een grotere druk of belasting komen te staan. Gietstaal is minder breekbaar dan gietijzer. Hierdoor is gietstaal minder breekbaar en heeft het een smeltpunt van 1450-1550 gr C. Dit smeltpunt is 200 gr C hoger dan het smeltpunt van gietijzer. Hierdoor worden hogere eisen gesteld aan de oeverbekleding, de gietvormen en de smeltkroes.

Vormvullend vermogen
Verder is gesmolten gietstaal ook stroperiger dan gietijzer en is het vormvullend vermogen minder goed. Daardoor is het gegoten product minder strak en zal men rekening moeten houden met nabewerking. Gietstaal moet in ieder geval na het gieten worden gegloeid. Dit wordt ook wel spanningsarmgloeien genoemd en wordt gedaan om de spanning in het materiaal te verminderen. De inwendige spanning van gietstaal ontstaat door de grote krimp die veroorzaakt door het stollen van gietstaal. De krimp van gietstaal is 2 procent en dat is twee keer zo groot als de krimp die ontstaat dor het stollen van grijs gietijzer. Door deze grote krimp kunnen slinkholtes ontstaan in het gietstuk. Deze slinkholtes worden ook wel lunkers genoemd.

Wanddikte van gietstaal
Over het algemeen is gietstaal alleen geschikt voor het gieten van producten van een grote wanddikte. Deze wanddikte moet minimaal 7 millimeter zijn. Gietstaal is goed te bewerken en de sterkte en taaiheid van dit materiaal kunnen doormiddel van veredelen worden verbetert.

De prijs van gietstaal en gietijzer
Over het algemeen is gietstaal duurder dan gietijzer. Dit komt doordat de bewerking van gietstaal duurder is dan de bewerking van gietijzer. De kosten van de bewerking zitten vooral in de hogere verwerkingstemperatuur en de grotere bewerkingtoeslag/ nabewerking.

Wat is gietstaal en waar wordt dit toegepast?

Gietstaal wordt ook wel afgekort met GS is staal dat in verschillende vormen gegoten kan worden. Hierdoor lijkt gietstaal op gietijzer. De eigenschappen van gietstaal zijn echter anders dan de eigenschappen van gietijzer. Oorspronkelijk was gietstaal het welstaal dat uit erts gewonnen werd en vervolgens uit de puddeloven werd omgesmolten in een smeltkroes. Deze methode werd gebruikt om de slak te verwijderen en een hoogwaardiger materiaal te verkrijgen. Door deze methode toe te passen hoefde men niet te smeden.

In omstreeks  1740 werd de omsmeltmethode ontwikkeld door Benjamin Huntsman. De manier waarop gietstaal werd bereid was geheim. De samenstelling van de vuurvaste bekleding van de kroezen werd niet vrijgegeven. Daarnaast werden ook de toeslagstoffen niet bekend gemaakt door bedrijven die gietstaal produceerden. De reden voor deze geheimzinnigheid was de concurrentie. Men wilde deze productieprocessen zo geheim mogelijk houden zodat men in staat was om betere producten te produceren van gietstaal dan de concurrenten. In Duitsland produceerde de Krupp staalfabrieken in 1815 gietstaal en Jacob Mayer in 1836.

In eerste instantie werd gietstaal in coquilles gegoten. Deze werden dan vervolgens in blokken verkocht aan andere bedrijven die hier producten van konden maken. Dit waren bijvoorbeeld de smederijen. Een smid kon van deze blokken gietstaal verschillende gebruiksvoorwerpen maken. Ook gereedschappen en machineonderdelen werden door een smid vervaardigd. Jacob Mayer was er in 1851 in geslaagd om staal rechtstreeks in bepaalde giervormen te gieten. Hierdoor werd het werk van de smid overbodig. Staal hoefde niet meer in een bepaalde vorm gesmeed te worden. Staal kon in de juiste vorm worden gebracht door het gietproces. Toch waren smeden nog steeds nodig omdat niet alle vormen geschikt zijn om gegoten te worden. Staalgieten werd vooral toegepast voor het produceren van wielbanden en schrijven voor spoorwegen. Ook voor het vervaardigen van scheepsonderdelen en onderdelen voor machines werd staalgieten gebruikt.

Tegenwoordig wordt staalgieten nog steeds toegepast. Gietstaal is in verschillende legeringen verkrijgbaar. Daardoor zijn de eigenschappen van gietstaal verschillend. Over het algemeen wordt gietstaal ingedeeld in ongelegeerd gietstaal, laag gelegeerd gietstaal  en hooggelegeerd gietstaal.

  • Ongelegeerd gietstaal bevat maximaal 0,30% Koolstof en 1,5% Mangaan. Dit staal is vooral voor algemeen gebruik geschikt bijvoorbeeld voor de industrie en machinebouw. Vooral in een omgeving, waar hoge mechanische eigenschappen worden gevraagd van onderdelen, wordt gietstaal gebruikt.
  • Laaggelegeerd gietstaal  bevatten verschillende legeringselementen. Het percentage Koolstof is <0,30%. Daarnaast bevat laaggelegeerd gietstaal een percentage Chroom (1 – 5%)  en Molybdeen (max. 1,75%) ook Wolfram, Titanium en Vanadium kunnen worden toegevoegd. De keuze voor deze metalen is afhankelijk van de eisen die aan het product worden gesteld.
  • Hooggelegeerd gietstaal wordt vooral gebruikt voor het vervaardigen van onderdelen en gereedschappen waaraan specifieke eisen worden gesteld. Hierbij kan gedacht worden aan corrosiebestendigheid, slijtvastheid en hittebestendigheid.

Waar wordt gietstaal toegepast?
Gietstaal wordt vooral toegepast in de industrie en de machinebouw. Het is vooral geschikt voor onderdelen die zwaar belast worden. Verder is gietstaal goed lasbaar. Gietstaal wordt op verschillende manieren aangeduid. De aanduiding geeft aan waar het gietstaal geschikt voor is.

  • G: is gewoon gietstaal
  • GS: gietstaal, de letter ‘S’ staat voor de Engelse term: Sructural steel. Dit is gietstaal voor staalconstructie doeleinden en moeten tegen een zware belasting kunnen.
  • GP: gietstaal, de letter  ‘P’ staat voor de Engelse term: Pressure. Dit gietstaal is vooral geschikt voor drukvaten en pomphuizen. Dit zijn apparaten die onder grote druk komen te staan.
  • GE: gietstaal, de letter ‘E’ staat voor de Engelse term: engineering. GE: gietstaal wordt vooral gebruikt in de machinebouw.

Na de bovengenoemde letters worden in de aanduiding van gietstaal ook cijfers genoemd. Deze cijfers kunnen de Minimum rekgrens in N/mm2 aanduiden, ook kunnen de cijfers worden gebruikt om de legering aan te duiden.

Wat is coltan, niobium, tantaliet en tantaal?

Coltan of columbotantaliet is een erts. Deze erts bevat de mineralen columbiet en tantaliet. De naam Coltan is afgeleid van de eerste drie letters van deze mineralen. Columbiet of columbium wordt tegenwoordig niobium genoemd deze naam is gekozen na een besluit in 1950 van het International Union of Pure and Applied Chemistry.

Het winnen van coltan
Coltan wordt gewonnen op verschillende plaatsen in de wereld. Met name in het oosten van de Democratische Republiek Congo (Kivu). Dit land ligt in Afrika en is politiek instabiel. De spanningen en gevechten in de regio zorgen er voor dat het winnen van coltan moeilijk is. Gewapende partijen in de regio Congo-Kinshasa en Rwanda worden deels betaald door de illegale handel in coltan en bloeddiamant. Veel fabrikanten probeerden in het verleden zo goedkoop mogelijk coltan te kopen ongeacht de omstreden partijen en gebieden waar deze erts vandaan kwam. Tegenwoordig willen veel afnemers dat er een verklaring wordt overhandigd waaruit blijkt dat de coltan op een legale manier is bemachtigd en uit legale bronnen afkomstig is.

Tantaal en tantaliet
Uit de erts coltan wordt tantaal gewonnen. Dit is een scheikundig element met symbool Ta en heeft atoomnummer 73 volgens het periodiek systeem der elementen. In tegenstelling tot de metalen goud en koper komt tantaal niet in pure vorm voor in de natuur. Tantaal is over het algemeen aanwezig in een aantal mineralen zoals tantaliet en euxeniet. De ertsen worden geanalyseerd. Door deze analyse wordt duidelijk wat het percentage  columbiet  en tantaliet is.

Eigenschappen van tantaal
Tantaal is een grijsblauw overgangsmetaal. Het is een hard en zwaar metaal. Tantaal is eenvoudig te bewerken en erg buigzaam. Verder is tantaal goed bestand tegen corroderende chemicaliën zoals zuren. Daarnaast heeft tantaal ook een hoog smeltpunt. Alleen koolstof, wolfraam en renium hebben een hoger smeltpunt.

Waarvoor wordt tantaal gebruikt?
Tantaal wordt in poedervorm gebruikt als grondstof voor de productie van kleine elektrolytische condensatoren. Deze condensatoren hebben een gering gewicht en een hoge capaciteit. Condensatoren die tantaal bevatten worden ook wel tantaal-elco’s genoemd en worden onder andere geplaatst in mobiele telefoons en laptop’s. Daarnaast worden tantaal-elco’s ook geplaatst in spelcomputers, pc’s  en andere apparaten die kleine  elco’s bevatten.

Verder wordt tantaal gebruikt in legeringen die een hoog smeltpunt moeten hebben. Ook wordt tantaal gebruikt voor het produceren van hoogwaardiger gereedschappen en werktuigen. Het wordt toegepast in de motoren van vliegtuigen en kernreactoren. Ook bij de productie van raketonderdelen kan tantaal als grondstof worden gebruikt.

Welke factoren hebben invloed op de vermoeiing van metalen?

Vermoeiing kan optreden bij materialen na een zeer lang aanhouden van wisselende druk of belasting. Over het algemeen wordt deze term gebruikt bij metalen en constructies en machines die van metaal vervaardigd zijn. Metalen en andere materialen kunne door een wisselende belasting vermoeien. Dit houdt in dat de mechanische sterkte van het materiaal afneemt en het materiaal uiteindelijk zal breken wanneer men de belasting niet wegneemt. Dit proces wordt in de metaalsector ook wel metaalmoeheid genoemd indien het proces optreed bij metalen. Indien er vermoeiing optreed na een kort aantal cycli wordt dit ook wel met “low cycle fatigue” aangeduid. Een kort aantal cycli heeft men beneden de tienduizend.

Spanningsniveau
Metalen hebben specifieke eigenschappen. Deze eigenschappen kunnen worden onderzocht door een metallurg of andere experts op het gebied van metalen. Doormiddel van destructief onderzoek (DO) en niet destructief onderzoek (NDO) kunnen verschillende testen worden gedaan. Hiermee kunnen de eigenschappen van metalen in kaart worden gebracht. Een belangrijke eigenschap is het spanningsniveau. Dit kan doormiddel van destructief onderzoek in kaart worden gebracht. Tijdens dit onderzoek maakt men gebruik van een testbank en test men een aantal proefstaven van het materiaal dat getest moet worden.

Bepaalde metalen hebben een maximaal spanningsniveau. Als deze metalen onder dit spanningsniveau worden belast door wisselende spanning zal er geen vermoeiing optreden. Dit is bijvoorbeeld het geval bij staal en titanium. Het maximaal spanningsniveau wordt ook wel grenswaarde genoemd over vermoeiingsgrens. Als het aangelegde spanningsniveau onder deze grenswaarde blijft zal het materiaal niet bezwijken of pas bezwijken na een hoger aantal cycli dan 10 miljoen. Als het materiaal pas bezwijkt na meer dan 10 miljoen cycli wordt dit beschouwd als materiaal met een oneindige levensduur.

Factoren die invloed hebben op de vermoeiingsgrens
De vermoeiingsgrens kan bij bepaalde metalen duidelijk worden aangegeven. De vermoeiingsgrens kan echter lager worden door verschillende factoren. Metalen kunnen aangetast worden door corrosie zoals roest. Daarnaast kunnen ook zuren en chemische stoffen de mechanische eigenschappen van metalen nadelig beïnvloeden. Ook temperaturen en temperatuurverschillen hebben invloed op de mechanische eigenschappen van metalen en daarmee ook invloed op de vermoeiingsgrens. Deze mechanische sterkte van metalen wordt echter bij hoge temperaturen (boven de 200°C)  nadelig beïnvloed.

Verder is de oppervlaktegesteldheid van metalen onderdelen van groot belang. Metalen onderdelen die doormiddel van draaien en frezen zijn behandelt kunnen de vermoeiingsgrens nadelig beïnvloeden en deze grens twintig procent laten afnemen. Ook galvaniseren heeft een nadelige invloed op de oppervlaktegesteldheid. Daarnaast kunnen ook lasverbindingen de vermoeiingssterkte nadelig beïnvloeden.

Het ontstaan van breuk door vermoeiing
Als het vermoeiingsproces niet wordt stopgezet door het wegnemen van de belasting zal uiteindelijk breuk optreden. Dit proces verloopt als volgt:

Initiatie: er ontstaat op de plek in het materiaal een kleine scheur. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren ter plaatse van een spanningsconcentratie, bij kerf of in een las die niet goed is aangebracht. Als er geen spanningsconcentratie aanwezig is kan er nog steeds vermoeiing optreden al zal dit gebeuren na langere tijd.

Propagatie: door de dynamische belasting wordt de scheur in het materiaal groter. In eerste instantie zal dit proces langzaam verlopen. De scheur zal echter steeds groter worden. hierdoor zal de belasting op het niet bezweken deel stijgen. Dit zorgt er voor dat het vermoeiingsproces sneller verloopt.

Terminatie: in deze fase breekt het materiaal los. Dit komt door de breukspanning. Doordat de scheur steeds groter wordt krijgt het deel van het materiaal dat weerstand biedt een steeds kleinere doorsnede. Uiteindelijk breekt het materiaal door de vermoeiing.

Wat zijn hoofdgroepmetalen en welke elementen behoren bij deze categorie?

Hoofdgroepmetalen zijn elementen waarbij een p-orbitaal het laatst toegevoegde elektron bevat. Hoofdgroepmetalen zijn de zwaardere elementen van de boorgroep, de stikstofgroep en de koolstofgroep. Door de aanduiding hoofdgroepmetalen worden deze elementen onderscheiden van overgangsmetalen, de actiniden en de lanthaniden. Men kan het begrip hoofdgroepmetalen ook breder bekijken door bijvoorbeeld ook elementen waarbij het elektron ook in een s-orbitaal geplaatst mag zijn tot de hoofdgroepmetalen te rekenen. In dat geval worden de aardalkalimetalen en de alkalimetalen ook tot gerekend tot de hoofdgroepmetalen.

Periodiek systeem der elementen
De indeling van hoofdgroepmetalen kan verschillen. Voor de verduidelijking wordt een tabel gehanteerd. Hoofdgroepmetalen staan in het ‘periodiek systeem der elementen’. Dit  is een tabel waarin alle scheikundige elementen systematisch zijn weergegeven. Door deze systematische weergave kunnen de fysische en chemische eigenschappen van elementen in kaart worden gebracht. Het is door deze tabel zelfs mogelijk om te voorspellen welke chemische en fysische eigenschappen elementen hebben. Het periodiek systeem der elementen wordt ook wel de tabel van Mendelejev genoemd. Dmitri Ivanovitsj Mendelejev was een Russische scheikundige en hij wordt gezien als de grondlegger van het periodiek systeem dat vandaag de dag wordt gebruikt. In het periodiek systeem staan alle bekende elementen op volgorde van atoomnummer. Deze indeling is zodanig dat alle elementen uit dezelfde periode naast elkaar gerangschikt zijn en elementen uit dezelfde groep boven elkaar staan. Ook elementen uit hetzelfde blok en uit dezelfde reeks staan in de buurt van elkaar in het periodiek systeem der elementen.

Eigenschappen van hoofdgroepmetalen
Hoofdgroepmetalen hebben eigenschappen met elkaar gemeen. Een belangrijke eigenschap van hoofdgroepmetalen is dat het metallieke geleiders zijn. De band waarin deze metallieke geleiding plaats vindt bestaat voornamelijk uit p- of s-golffuncties. De geleiding bestaat niet uit d- of f-functies. De p- en s-banden hebben een grotere overlap en zijn breder. Hierdoor benaderen de elektronen meer het ideaal van een vrij elektronengas. Verder is de chemie van hoofdgroepmetalen eenvoudiger. Dit komt omdat er minder oxidatietoestanden zijn die met elkaar kunnen concurreren. Omdat er minder concurrerende oxidatietoestanden zijn kan een betere geleiding plaatsvinden.

Zwaardere elementen kunnen wel te maken krijgen met het optreden van inertie in de s-orbitaal. De ionlading die het meest voorkomt wordt twee lager dan het groepsnummer. De ionen bevatten meestal geen kleur in tegenstelling tot de d- en f-metalen.

Welke hoofdgroepmetalen zijn er?
De indeling van elementen in de categorie hoofdgroepmetalen kan verschillen. Over het algemeen worden de volgende metalen tot de hoofdgroepmetalen gerekend:

  • Aluminium, symbool Al en atoomnummer 13
  • Gallium, symbool Ga en atoomnummer 31.
  • Indium, symbool In en atoomnummer 49.
  • Thallium, symbool Tl en atoomnummer 81.
  • Tin, symbool Sn en atoomnummer 50.
  • Lood, symbool Pb en atoomnummer 82.

Wat zijn coördinatieverbindingen of (metaal)complexen?

Chemische verbindingen die bestaan uit één of meerdere overgangsmetalen of één of meerdere liganden worden coördinatieverbindingen genoemd of (metaal)complexen. Overgangsmetalen zijn en speciale groep metalen waarvan de atoomnummers zijn ingedeeld in het D-blok van het periodiek systeem der elementen.

Een ligand is een negatief molecuul, een neutraal molecuul of een ion met een vrij elektronenpaar. Een ligand kan worden gebruikt om een binding aan de gaan met metalen of metaalionen. Men spreekt dan van een metaal-ligandbinding. Deze ligandverbinding kan ook worden beschreven als een interactie tussen een Lewiszuur en een Lewisbase. Deze termen voor bepaalde basen en zuren komen uit de zuur-basetheorie van Gilbert Lewis. Een Lewisbase is volgens deze theorie een molecule of ion dat beschikt over vrije elektronen. Deze kunnen worden gebruikt om een chemische binding aan te gaan met een Lewis-zuur. Bindingen tussen metaalionen en ligand zijn covalente bindingen en hebben een partieel ionair karakter. Het elektronenpaar dat voor de binding zorgt is alleen afkomstig van de ligand oftewel de Lewisbase. Een Lewisbase is een elektronenpaardonor.

Een coördinatieverbinding  kan neutraal zijn, deze niet geladen verbinding noemt men coördinatieverbinding. Indien een coördinatieverbinding geladen is spreekt men ook wel van een complex ion. De complex ion heeft een negatief of een positief tegenion bij zich. Coördinatieverbindingen hebben over het algemeen een specifieke kleur en hebben daarnaast bijzondere magnetische eigenschappen.

Wat zijn overgangsmetalen en welke overgangsmetalen zijn er?

Overgangsmetalen worden ook wel transitiemetalen óf nevengroepelementen genoemd. Deze groep elementen is ingedeeld in het D-blok van het zogenoemde periodiek systeem der elementen. Overgangsmetalen zijn beperkt aanwezig op aarde. Alleen het overgangsmetaal ijzer, aangeduid met symbool Fe, komt zeer veel voor op aarde. Dit komt omdat ijzer een stabiel element is. Veel overgangsmetalen zijn geschikt voor vormen het van coördinatieverbindingen. Dit komt omdat overgangsmetalen beschikken over vrije atoomorbitalen. Overgangsmetalen worden ook toegepast als katalysator in organische syntheses. Het aantal overgangsmetalen is zeer divers. In de techniek worden overgangsmetalen op verschillende manieren toegepast.

Welke overgangsmetalen zijn er?
Er zijn verschillende overgangsmetalen. Deze metalen worden onderverdeeld in vier groepen, deze groepen zijn als volgt:

  • 3D-overgangsmetalen van scandium tot zink
  • 4D-overgangsmetalen van yttrium tot cadmium
  • 5D-overgangsmetalen van hafnium tot kwik
  • 6D-overgangsmetalen van rutherfordium tot copernicium

Hieronder zijn de verschillende overgangsmetalen per groep benoemd. Hierbij wordt het symbool genoemd en het atoomnummer. Deze atoomnummers komen uit het D-blok van het periodiek systeem der elementen.

3D-overgangsmetalen

  • Scandium, symbool Sc en atoomnummer 21.
  • Titanium of titaan, symbool Ti en atoomnummer 22.
  • Vanadium, symbool V en atoomnummer 23.
  • Chroom of chromium, symbool Cr en atoomnummer 24.
  • Mangaan, symbool Mn en atoomnummer 25.
  • IJzer, symbool Fe (de afkorting is afkomstig van het Latijnse woord voor ijzer: ferrum) en atoomnummer 26.
  • Kobalt, symbool Co en atoomnummer 27.
  • Nikkel, symbool Ni en atoomnummer 28.
  • Koper, symbool Cu en atoomnummer 29.
  • Zink, symbool Zn en atoomnummer 30.

4D-overgangsmetalen

  • Yttrium, symbool Y en atoomnummer 39.
  • Zirkonium of zirkoon, symbool Zr en atoomnummer 40.
  • Niobium, symbool Nb en atoomnummer 41.
  • Molybdeen, symbool Mo en atoomnummer 42.
  • Technetium, symbool Tc en atoomnummer 43.
  • Ruthenium, symbool Ru en atoomnummer 44.
  • Rhodium, symbool Rh en atoomnummer 45.
  • Palladium, symbool Pd en atoomnummer 46.
  • Zilver, symbool Ag en atoomnummer 47.
  • Cadmium, symbool Cd en atoomnummer 48.

5D-overgangsmetalen

  • Hafnium, symbool Hf en atoomnummer 72.
  • Tantaal of tantalium, symbool Ta en atoomnummer 73.
  • Wolfraam, symbool W en atoomnummer 74.
  • Renium voorheen ook wel rhenium,  symbool Re en atoomnummer 75.
  • Osmium, symbool Os en atoomnummer 76.
  • Iridium, symbool Ir en atoomnummer 77.
  • Platina, symbool Pt en atoomnummer 78.
  • Goud, symbool Au en atoomnummer 79.
  • Kwik ook wel kwikzilver, symbool Hg (deze afkorting is afgeleid van van het Griekse hydrargyrum) atoomnummer 80.

6D-overgangsmetalen

  • Rutherfordium, symbool Rf en atoomnummer 104.
  • Dubnium, symbool Db en atoomnummer 105.
  • Seaborgium, symbool Sg en atoomnummer 106.
  • Bohrium,  symbool Bh en atoomnummer 107.
  • Hassium, symbool Hs en atoomnummer 108.
  • Meitnerium, symbool Mt en atoomnummer 109.
  • Darmstadtium, Ds en atoomnummer 110.
  • Copernicium (symbool Cn), werd in het verleden ook wel ununbium (symbool Uub) genoemd. Atoomnummer 112.

Waar staat WTB voor in de metaaltechniek?

WTB is een afkorting die staat voor werktuigbouw / werktuigbouwkunde. Dit is een speciaal deelgebied van de metaaltechniek die zich richt op het ontwerpen, produceren, repareren en onderhouden van werktuigen. Overal in de techniek worden werktuigen gebruikt. Een andere woord voor werktuigen is ook wel gereedschappen. Onder gereedschappen worden echter meestal handwerktuigen verstaan. De werktuigbouwkunde richt zich echter niet alleen op handwerktuigen. De bouw en ontwikkeling van handwerktuigen is misschien zelfs wel het kleinste segment van de werktuigbouwkunde.

De werktuigbouwkunde richt zich tegenwoordig veel op de bouw van grote machines die bewerkingen uitvoeren. Hierbij kan gedacht worden aan grote productiemachines in verschillende industrieën. Deze machines worden bijna nooit meer met de hand aangedreven. In plaats van de spierkracht van de mens of dier worden machines tegenwoordig bijna allemaal elektrisch of hydraulisch aangedreven. Ook kan gebruik worden gemaakt van verbrandingsmotoren. Hierbij wordt een brandstof verbrand en wordt daardoor de motor van energie voorzien zodat deze arbeid kan verrichten.

Machinebouw een onderdeel van de WTB
Machines zijn vaak grote werktuigen die niet gemakkelijk door mensen verplaatst kunnen worden. Veel productiemachines zijn verankerd aan de vloer. Dat zorgt onder andere voor een stabiele en vellige situatie. Er zijn echter ook werktuigen die juist wel in staat zijn om zichzelf te verplaatsen. Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan heftrucks en grote maaimachines. Deze machines kunnen worden verplaatst om arbeid te verrichten op meerdere plaatsen. In de meeste gevallen zal de mens deze verplaatsbare werktuigen besturen maar dat hoeft niet.

Sommige machines kunnen worden geprogrammeerd doormiddel van software. Deze software zorgt er voor dat de machine wordt aangestuurd. Verschillende sensoren zorgen er voor dat de machine in staat is zijn positie te bepalen in een specifieke omgeving. Hierdoor heeft de machine een bepaalde intelligentie. Dit wordt ook wel embedded software genoemd. De mens zal echter altijd een bijdrage moeten leveren aan de ontwikkeling van deze software. Een machine is daardoor nooit zo intelligent dat deze zichzelf kan programmeren.

WTB is een belangrijk onderdeel van de techniek
De WTB is een belangrijk onderdeel van de techniek en zal dat in de toekomst ook blijven. De ontwikkeling van nieuwe machines is erg belangrijk voor de economie van een land. Met nieuwe innovatieve machines kunnen landen sneller produceren en hoogwaardiger kwaliteit leveren. Daarnaast zorgen hoogwaardige machines er voor dat er veiliger en duurzamer kan worden geproduceerd. Met het oog op milieu moet er zorgvuldiger met energie en grondstoffen worden omgegaan. Nieuwe werktuigen die een goede afstemming vormen tussen snelheid, duurzaamheid en kwaliteit vormen een belangrijk onderdeel voor de economische toekomst van Nederland en andere landen. Daarom is er veel vraag naar hoog opgeleid technisch personeel dat in staat is om deze hoogwaardige werktuigen te bedenken en ontwerpen.

Wat zijn zware metalen en wat wordt met toxische metalen bedoelt?

Zware metalen of zwaar metaal is een groep metalen. Deze metalen worden zwaar genoemd omdat ze een hoge atoommassa bevatten. Daarnaast worden metalen die zwaarder zijn dan ijzer ook zware metalen genoemd. Dit houdt in dat de soortelijke massa van een metaal groter moet zijn dan 4,0 of 5,0 g/cm3 om tot de zware metalen te behoren. Over het algemeen bedoelt men met zware metalen vooral de giftige metalen die onder de zware metalen vallen. De eigenschappen van metalen worden onderzocht door metallurgen. Het vakgebied dat hierbij hoort is metallurgie. De metallurgie valt onder de metaaltechniek. Zware metalen hebben specifieke eigenschappen. Hieronder wordt een omschrijving weergegeven van zware metalen.

Definitie van zware metalen
De omschrijving en definities van zware metalen zijn verschillend. Doormiddel van atoomnummers kan ook duidelijk worden gemaakt welke metalen onder zware metalen vallen. Hierbij worden nummers toegekend aan metalen. Elke metaalsoort heeft een eigen atoomnummer en kan daardoor gecategoriseerd worden. De categorie zware metalen loopt van atoomnummer 23 van het metaal vanadium tot en met atoomnummer 83 die staat voor het zware metaal bismuth. De (aard)alkalimetalen vallen niet onder de zware metalen. Alle metalen zijn giftig maar giftigheid van metalen verschilt onderling sterk. Door de eeuwen heen heeft de mensheid ontdekt welke metalen extra giftig zijn voor de mens en welke minder schade veroorzaken aan het menselijk lichaam. In de categorie zware metalen bevinden zich veel giftige metalen.

Toxische metalen
Er zijn verschillende zware metalen die giftig zijn. Deze metalen worden ook wel toxische zware metalen genoemd. Een aantal bekende toxische zware metalen zijn kwik, lood, cadmium, thallium, barium en bismuth. Metalen zijn toxisch omdat ze een ionische verbinding aangaan met andere elementen. Deze verbindingen gaan metalen onder andere aan met de elementen, zwavel, stikstof en zuurstof. Daarnaast gaan metalen een verbinding aan met koolstof. Vrijwel alles dat leeft bestaat voor een groot deel uit koolstof. De verbinding die metaal aangaat met koolstof wordt een organische verbinding genoemd.

Waarom zijn metalen giftig?
Metalen hebben het vermogen om een elektron aan te trekken en een elektron af te staan. Hierdoor kunnen metalen zich goed hechten aan de atomen of ionen van biomolekulen. De metalen kunnen de eigenschappen van atomen en ionen veranderen. Door deze mogelijkheid tot het veranderen van biomolekulen kunnen metalen de chemische processen in een lichaam verstoren. Het veranderen van de eigenschappen van de atomen en ionen van biomolekulen is over het algemeen schadelijk voor het lichaam. Daarom worden metalen als giftig beschouwd. Het contact tussen het menselijk lichaam en metalen is niet te voorkomen. De metalen hopen zich door de jaren heen langzaam op in het lichaam. Dit hoeft echter niet meteen tot ziekte of afwijkingen te leiden. De schadelijkheid van metalen verschilt. Daardoor verschilt ook de schade die de metalen aan het lichaam van een mens kunnen aanrichten.  Met name zware metalen zijn zeer giftig.