Wat is gereedschapstaal?

Gereedschapstaal is een metaallegering die uit ijzer bestaat in combinatie met hoogwaardige staalsoorten waardoor het materiaal geschikt is voor het produceren van gereedschappen. Er zijn verschillende soorten gereedschapstaal. Het verschil zit in de samenstelling van de legering. Bekende toevoegingen zijn vanadium, nikkel en molybdeen. De toevoegingen in de legering kunnen verschillen en ook het percentage van een bepaalde toevoeging kan verschillen. Dat zorgt er voor dat er in de praktijk verschillende soorten gereedschapstaal zijn.

Metallurgie
Fabrikanten van gereedschapstaal hebben kennis van eigenschappen van metalen. Dit valt onder de metallurgie. Door de kennis van metalen en hun eigenschappen kunnen ze gereedschapstaal specifieke eigenschappen geven bijvoorbeeld: slijtvast, taaiheid, hardheid en bewerkbaarheid. Ook op het gebied van de sterkte en corrosiebestendigheid kunnen eisen worden gesteld.

Gereedschappen en werktuigen
Er worden verschillende gereedschappen en werktuigen van gereedschapstaal gemaakt zoals beitels, boren en zagen. Deze materialen kunnen ook worden gebruikt voor het bewerken van metaal. In dat geval moet er ook sprake zijn van specifieke eigenschappen. Voor gereedschappen waaraan men bijzonder hoge eisen stel gebruikt men sneldraaistaal (HSS).

Waar wordt gereedschapstaal verwerkt
Gereedschapstaal wordt veel gebruikt in een gereedschapmakerlij of door instrumentmakers om werktuigen en instrumenten te maken. Dit gebeurd over het algemeen doormiddel van (CNC) draaien en frezen of eroderen (vonkverspanen). Dit zijn bewerkingen in de verspaning en worden gedaan door vakmensen zoals gereedschapmakers, instrumentmakers, werktuigbouwkundigen en allround verspaners.

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 zijn de fysische eigenschappen van metalen?

Metalen zijn scheikundige elementen die in het periodiek systeem der elementen zijn ondergebracht in de volgende categorieën: alkalimetalen,  aardalkalimetalen, overgangsmetalen en hoofdgroepmetalen. De indeling van metalen in de verschillende categorieën of groepen is gebaseerd op de fysische en chemische eigenschappen van de elementen. Het periodiek systeem der elementen wordt ook wel de tabel van Mendelejev genoemd omdat hij gezien wordt als de grondlegger van het periodiek systeem. In dit systeem staan alle elementen die bekend zijn. De elementen staan op volgorde van atoomnummer en elementen uit dezelfde periode staan naast elkaar. Elementen uit dezelfde groep staan boven elkaar. Hierdoor ontstaat een duidelijk overzicht voor mensen die een beeld willen krijgen van de eigenschappen van elementen.

Fysische eigenschappen van metalen
Met fysische eigenschappen van een element bedoelt men de eigenschappen die de natuurwetten volgen. Deze eigenschappen worden beïnvloed door de omgeving waarin het element zich bevind. Voorbeelden van omgevingsfactoren die invloed hebben op een element zijn de temperatuur en de vochtigheid. Elk element heeft fysische eigenschappen. Sommige fysische eigenschappen van elementen hebben overeenstemming met elkaar. Metalen hebben de volgende fysische eigenschappen die kenmerkend zijn:

  • Metalen hebben een hoge taaiheid.
  • Metalen zijn pletbaar.
  • Metalen hebben meestal een glimmend uiterlijk.
  • Metalen hebben met meestal een hoog smeltpunt. De meeste metalen zijn vaste stoffen bij standaardtemperatuur en standaarddruk bij kamertemperatuur. Het metaal kwik vormt hierop een uitzondering.
  • Metalen zijn goede geleiders van warmte.
  • Metalen zijn goede geleiders van elektriciteit.

De bovengenoemde eigenschappen gelden in het algemeen voor metalen. De fysische eigenschappen van metalen zijn onderling echter ook verschillend. Sommige metalen zijn zeer corrosiebestendig zoals goud en platina terwijl andere metalen zoals ijzer (ferro) zullen gaan roesten als ze niet tegen zuurstof beschermd worden. Daarnaast kunnen ijzer, nikkel  en een aantal andere metalen magnetisch worden gemaakt. Het smeltpunt van metalen en de mechanische sterkte van metalen is ook verschillend. Al deze eigenschappen zorgen er voor dat een bepaald soort metaal juist wel of juist niet geschikt is voor een bepaalde toepassing. De metallurgie is gericht op het onderzoeken en beschrijven van de eigenschappen van metalen. Mensen die in dit vakgebied werken noemt men metallurgen. De informatie van een metallurg over een metaal of metaallegering kan worden gebruikt door een engineer of constructeur bij sterkteberekeningen voor een bepaalde constructie of machine.

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.

Wat zijn bèta vakken en waarom zijn bètavakken belangrijk voor technisch werk?

Bèta vakken wordt ook wel aan elkaar geschreven als bètavakken. Het is een categorie vakken die tot de exacte wetenschap behoren. Deze vakken behoren tot de exacte wetenschap omdat ze gebaseerd zijn op de wetten van de natuur en wiskundige modellen. Tot de bètavakken behoren onder andere wiskunde, natuurkunde en scheikunde. Er zijn echter nog meer vakken die tot de bètavakken gerekend kunnen worden. De vorm en inhoud van de bètavakken wordt meestal aangepast aan de opleidingsrichting waarin het bètavak wordt gegeven.

Exacte wetenschappen
In bètavakken leren studenten en leerlingen verschillende exacte wetenschappen. Exacte wetenschappen worden in Nederland ook wel bètawetenschappen genoemd. In deze vakken wordt aandacht besteed aan wiskundige modellen en wordt gekeken naar de formele logica. Doormiddel van experimenten in bijvoorbeeld scheikunde kunnen bepaalde testen of toetsen worden gedaan.  Er zijn verschillende bètavakken. De keuze van de bètavakken is afhankelijk van de studierichting. Daarnaast kan in bètavakken ook aandacht worden besteed aan specifieke aspecten voor een bepaald vakgebied. Hierdoor kan bijvoorbeeld iemand die leert voor piloot in bètavakken specifieke theorieën leren die van pas komen bij de luchtvaart of luchtvaarttechniek. Iemand die leert voor een beroep als bouwkundig ingenieur zal tijdens de opleiding meer kennis uit bètavakken halen die gericht is op constructies.

Waarom zijn bètavakken belangrijk voor de techniek?
Bètavakken zijn belangrijk voor veel technische functies. Wiskunde kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor het berekenen van hoeken. Dit komt aan de orde wanneer technische tekeningen moeten worden gemaakt. De natuurkunde levert weer andere kennis aan de techneut. Hierbij kan onder andere aandacht worden besteed aan de krachten die op een constructie worden uitgeoefend. Een lastechnicus of een metallurg zullen behoefte hebben aan scheikundige kennis. Hierbij kan bijvoorbeeld onderzocht worden hoe metalen op elkaar reageren en met welk soort gas gelast moet worden.  Bètavakken zijn daarom voor veel technici een belangrijke basis. Andere vakken kunnen gebaseerd zijn op de aspecten en wetten die uit de bètavakken zijn aangeleerd. Metaaltechniek, werktuigbouwkunde, elektrotechniek, elektronica , bouwtechniek, mechatronica en vele andere technische vakgebieden behandelen kennis die in de bètavakken wordt aangeleerd. Daarom moeten leerlingen of studenten die een technische opleiding doen in vrijwel alle gevallen ook bètavakken volgen.

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.

Wat is messing of geelkoper en waaruit bestaat deze legering?

Messing is een legering van koper en zink. Deze legering wordt ook wel aangeduid met CuZn. Als messing in de vorm van folie wordt gebracht spreekt men ook wel over latoen of latoenkoper. Messing wordt ook wel aangeduid met de naam geelkoper. Deze naam heeft te maken met de kleur van messing, dit is een gele kleur die een beetje lijkt op de kleur van goud. De kleur van messing is geler dan koper. Ook brons heeft een andere kleur dan messing. Brons is een legering van koper en tin en is donkerder van kleur. De kleur van messing kan veranderen in de buitenlucht. Voordat het metaal zink was ontdekt gebruikte de mens al messing. Koper wordt door de mens gesmolten met calamiet, dit is een zinkerts. Tijdens het smelten van koper en calamiet in een smeltkroes mengt de zink zich direct met het aanwezige koper. Het gebruik van zinkerts is in dit legeringsproces noodzakelijk omdat zuiver zink te reactief is om doormiddel van de oude technieken te verwerken.

Verschillende soorten messing
Messing bestaat uit koper en zink. De eigenschappen van deze bestandsdelen van de legering versterken elkaar. Eventueel kan men ook andere elementen toevoegen zoals lood. Messing is waardevol materiaal omdat het beschikt over een goede hardheid. Daarnaast heeft messing ook uitstekende zelfsmerende eigenschappen. Vooral door de toevoeging van het element lood kan messing zeer goed worden verspaand. Om die reden wordt messing vaak in een draaibank of freesbank bewerkt tot een onderdeel van een machine ontstaat.

Er zijn verschillende messinglegering. Deze worden onderverdeeld in onderstaande drie soorten:

  • Alfamessing. Deze messinglegering bevat minder dan 40% zink Alfamessing is flexibel en het materiaal kan koud gesmeed of vervormd worden.
  • Bètamessing. Deze legering bevat meer zink in verhouding. Bètamessing kan alleen worden gesmeed als het heet is. Een voordeel van Bètamessing is dat het een harder en sterker materiaal is dan alfamessing.
  • Wit messing. Deze legering bevat verhoudingsgewijs veel zink. Het zinkpercentage van messing is meer dan 45 procent. Hierdoor is het materiaal erg bros om goed gebruikt te kunnen worden in producten.

Naast bovenstaande soorten messing zijn er verschillende messinglegeringen. De samenstelling van de ze legeringen is belangrijk voor de eigenschappen van het materiaal. Een metallurg heeft veel verstand van de eigenschappen van materialen en kan deze goed op elkaar afstemmen. Dit vakgebied heet metallurgie en behoort tot de metaaltechniek. De eigenschappen van de messinglegering zijn vervolgens weer belangrijk voor de mogelijkheden om de messing toe te passen in bepaalde producten.

Waar wordt messing voor gebruikt?
Messing wordt gebruikt voor de vervaardiging van verschillende producten. Zo wordt messing bijvoorbeeld gebruikt voor het maken van koppelingstukken voor de installatietechniek. Hierbij kan gedacht worden aan koppelingen voor waterleidingen. Ook T-stukken, hoekstukken, bochten en afsluiters kunnen van messing worden gemaakt. Bevestigingsmiddelen zoals bouten en moeren kunnen ook van messing worden gemaakt. Messing wordt daarnaast ook gebruikt in de woninginrichting en zelfs voor kogelhulzen. Het is goedkoper materiaal dan brons. Desondanks heeft messing wel een mooie uitstraling en is het materiaal dat niet roest.

Messing kan goed worden verwerkt. Het materiaal is goed verspaanbaar. Ook wanneer hoge toleranties vereist zijn kunnen uit messing zeer nauwkeurige producten worden vervaardigd. Voor seriematige productie op CNC draaibanken of freesbanken kan messing ook goed worden gebruikt. Messing kan goed worden gerecycled. Ongeveer negentig procent van alle messingproducten worden hergebruikt. Messingschroot wordt ingezameld en in een gieterij omgesmolten. Messing is namelijk een uitstekend materiaal om in een bepaalde vorm te gieten.

Wat is elektrostaalproces en hoe verloopt het elektrostaalproces?

Voor de bereiding van staal kunnen verschillende methodes worden gebruikt. Aan het begin van de twintigste eeuw werd veel gebruik gemaakt van het Siemens-Martinproces voor de productie van staal. Halverwege deze eeuw werd het oxistaalproces proces / oxystaalproces populairder. Het oxistaalproces verloopt beduidend sneller dan het Siemens-Martinproces daardoor kan in een kleiner tijdsbestek meer staal worden geproduceerd. Tegenwoordig wordt ook een ander staalbereidingsproces toegepast. Dit is het elektrostaalproces. Doormiddel van het elektrostaalproces kan staal worden geproduceerd van een zeer hoogwaardige kwaliteit. Dit komt doordat de chemische reacties in het smeltbad goed geregeld kunnen worden.

Hoe verloopt het elektrostaalproces?
Voor het elektrostaalproces maakt men gebruik van een elektrovlamboogoven. Deze oven wordt ook wel elektro-oven genoemd. In het elektrostaalproces wordt schroot gerecycled tot staal. Aan het begin van het elektrostaalproces wordt schroot doormiddel van een soort stalen mand in de elektro-oven geladen. Deze stroken waar deze stalen mand uit bestaat zijn aan de onderkant aan elkaar verbonden met een touw. Zodra deze aaneengebonden mand boven de oven hangt en langzaam naar beneden wordt gebracht zorgt de hitte van de elektro-oven er voor dat het touw verbrand. Hierdoor gaan de stroken van de mand uitelkaar en valt het schroot door de zwaartekracht in de oven.

Het schroot moet worden gesmolten op een bepaalde temperatuur. Deze warmte wordt toegevoerd door gebruik te maken van elektrische lichtbogen. Deze lichtbogen ontstaan tussen die elektroden die in de oven naar beneden worden gebracht en de aanwezige lading. De elektroden zijn koolstaven en de lading bestaat uit het staalschroot dat in de oven is gebracht met de mand. De drie elektrodes worden gevoed met een driefasige wisselstroom.

De lading en de elektroden zorgen voor de lichtbogen en deze creëren vervolgens de benodigde hitte voor de oven zodat het schroot smelt. De chemische reacties die hierbij ontstaan kunnen goed worden geregeld. Het is zelfs mogelijk om verzinkt staal in elektro-ovens te recyclen. Dit zorgt er voor dat de kwaliteit van staal dat met het elektrostaalproces is gefabriceerd van hoge kwaliteit kan worden gemaakt. De slak wordt verwijdert en in een slakkenpan afgegoten. Vervolgens wordt het staal afgegoten in een gietpan. In totaal duurt de staalbereiding middels het elektrostaalproces twee tot vier uur. De overcapaciteit van de elektro-ovens verschilt. Gemiddeld is de capaciteit van deze ovens tussen de 100 en 300 ton staal.

Waarvoor wordt het elektrostaalproces gebruikt?
Het oxistaalproces wordt gebruikt voor de raffinage van ruwijzer. Dit is niet het geval bij het elektrostaalproces. Dit proces wordt gebruikt voor het maken van staal op basis van schroot. Het elektrostaalproces wordt gebruikt voor staalsoorten met een hoogwaardige legering. Daarnaast wordt het proces ook gebruikt voor het recyclen van ongelegeerd staal. Voor de fabricage van ongelegeerd staal wordt meestal gebruik gemaakt van grote elektro-ovens. Voor staal met speciale legeringen wordt meestal gebruik gemaakt van kleinere ovens maar dat hoeft niet. Staal van hoogwaardige legeringen wordt ook wel speciaalstaal genoemd. Metallurgen zijn technisch specialisten en hebben veel kennis van de eigenschappen van metalen. Hun vakgebied heet metallurgie. Metallurgen kunnen de eigenschappen van staalsoorten goed op elkaar afstemmen zodat de een legering met de gewenste kwaliteiten kan ontstaan. De metallurg maakt een duidelijke verhouding tussen de verschillende hoeveelheden van bepaalde metaalsoorten die samengevoegd moeten worden. Het elektrostaalproces kan worden gebruikt om de staallegering daadwerkelijk te vervaardigen. De kwaliteit van deze staallegeringen is hoog. Daar moet ook voor betaald worden. Het oxistaalproces wordt in de praktijk nog steeds veel gebruikt voor de productie van staal. Inmiddels neemt echter het elektrostaalproces twintig procent van de totale staalproductie voor zijn rekening.

Wat is galvaniseren of galvanotechniek en waar wordt deze techniek voor gebruikt?

Galvaniseren is een techniek die kan worden gebruikt voor het aanbrengen van een corrosiebestendige metaallaag over metalen die corrosiegevoelig zijn. Galvaniseren wordt ook wel galvano, galvanotechniek of elektroplating genoemd. Voor deze techniek wordt gebruik gemaakt van elektriciteit. Galvaniseren kan doormiddel van elektrolytisch verzinken gebeuren. Hierbij wordt een zinklaagje aangebracht op bijvoorbeeld koolstofstaal (ijzer met een laag  percentage koolstof). Daarnaast kan men ook verchromen, hierbij wordt een laagje chroom aangebracht op bijvoorbeeld koolstofstaal. Vernikkelen is een proces waarbij een laagje nikkel op een metaal wordt aangebracht. De metalen chroom, nikkel en zink zijn corrosievast en behoren tot de non-ferro metalen. Ferro-metalen bestaan voor minimaal 50 procent uit ijzer. Hierdoor zijn deze metalen corrosiegevoelig. Een ander woord dat voor de corrosie van ferro wordt gebruikt is roest. Als ferro niet goed wordt beschermd tegen roest vreet de roest op den duur steeds meer dunne laagjes van het ferro weg. Hierdoor wordt het ferro-object dunner en gaan de mechanische eigenschappen achteruit. Het is daarom belangrijk dat objecten die gevoelig zijn voor roest voldoende worden beschermd.

Ferro-metalen beschermen tegen corrosie
Metalen die voor een groot deel uit ijzer bestaan zijn over het algemeen gevoelig voor corrosie (roest). Doormiddel van legeringen kan het metaal corrosievaster worden gemaakt. Hierbij kan gedacht worden aan roestvaststaal. Ook cortenstaal of COR-TEN ®-staal is een voorbeeld van ferro  waaraan verschillende metalen zijn toegevoegd om het corrosieproces te vertragen. In legeringen kunnen de eigenschappen van metalen elkaar versterken. Een legering is echter niet altijd een geschikte oplossing. Dit kan te maken hebben met de prijs maar ook met de ongunstige mechanische eigenschappen van de legering. Metallurgen hebben veel verstand van de eigenschappen van metalen. Hun vakgebied heet metallurgie. Vaak hebben metallurgen ook verstand van corrosie omdat het corrosieproces een belangrijke eigenschap is van een metaal. De corrosieleer valt onder de metaalkunde en onderzoekt hoe corrosie ontstaat door elektrochemische reacties bij verschillende metalen.

Corrosie kan ook worden tegengegaan door het aanbrengen van een beschermlaag over ferro-metalen. Dit kan door gebruik te maken van bijvoorbeeld menie of ijzermenie. Daarnaast kunnen metalen ook worden voorzien van poedercoating. Het galvaniseren waarover in de inleiding is geschreven kan ook worden toegepast om ferro-metalen te beschermen tegen roest.

Verzinken of galvaniseren
In de praktijk haalt men galvaniseren en verzinken regelmatig door elkaar. Het aanbrengen van een zinklaag op een metaal kan op twee verschillende manieren gebeuren. Een zinklaag kan worden aangebracht door thermisch verzinken, waarbij men gebruik maakt van een zinkbad. Daarnaast kan men elektrolytisch verzinken. In het laatste geval spreekt men van galvaniseren omdat hierbij elektrische stroom wordt gebruikt. Verzinken kan dus gebeuren doormiddel van galvaniseren en thermisch verzinken. Metaal dat verzinkt is kan daardoor zowel thermisch verzinkt zijn als gegalvaniseerd. Over thermisch verzinken is op de website technisch werken een uitgebreide tekst te vinden. Hieronder is kort beschreven wat galvaniseren is.

Wat is galvaniseren precies?
Hierboven is al een beetje informatie weergegeven over galvaniseren. In bovenstaande tekst wordt duidelijk dat galvaniseren wordt toegepast om de corrosievastheid van metalen te bevorderen. Daarnaast is aangegeven dat verschillende non-ferro metalen kunnen worden aangebracht doormiddel van galvanotechniek. Galvanotechniek omvat alle elektrochemische bedekkingstechnieken die in de metaaltechniek worden toegepast. Hieronder worden ook de autokatalytische processen geplaatst. Galvaniseren kan doormiddel van twee verschillende methodes worden gedaan. Het kan worden gedaan door gebruik te maken van een externe stroombron en doormiddel van een reductiemiddel dat aanwezig is in elektrolyt.

Doel van galvanotechniek
Galvanotechniek is een techniek waarbij een metaallaag over een andere metaalsoort wordt aangebracht. De eigenschappen van de metalen kunnen elkaar op die manier versterken. Staal bestaat bijna volledig uit ijzer en is daardoor gevoelig voor roest. Staal is echter goedkoop en beschikt over goede mechanische eigenschappen. Daarom wordt staal in de werktuigbouwkunde en in de bouw veel toegepast. Staal kan echter roesten en daarom afhankelijk van een goede beschermlaag. Zink is minder edel dan staal maar is wel beter bestand tegen roest. Doormiddel van galvaniseren wordt het corrosie vaste zink aangebracht op het sterkere staal. Hierdoor versterken de twee metalen elkaar. De voordelen van galvanotechniek kunnen als volgt worden opgesomd:

  • Galvaniseren zorgt voor een betere weerstand tegen corrosie,
  • Galvaniseren kan voor een beter uiterlijk zorgen van een constructie of machine. Met name verchromen wordt veel gebruikt voor het verbeteren van het uiterlijk van metalen.
  • Galvaniseren kan er ook voor zorgen dat het metaal beschermd wordt tegen beschadiging en krassen.
  • Galvaniseren heeft invloed op elektrische eigenschappen waaronder de geleidbaarheid van metalen.

Wat betekenen de termen ingenieur, engineer, engineering en reverse engineering?

Het woord ingenieur wordt veel gebruikt in de techniek. Hiermee wordt over het algemeen iemand bedoelt die is afgestudeerd aan een technische hogeschool of universiteit. Een ingenieur is iemand die wetenschappelijke kennis toepast voor het oplossen van technische en technologische vraagstukken. Daarnaast heeft een ingenieur vaak ook verstand van beleidsmatige en organisatorische aspecten die verbonden zijn met de techniek. Ingenieurs kunnen in de praktijk gespecialiseerd zijn in verschillende technische vakgebieden zoals bouwkunde, elektrotechniek, elektronica, mechatronica en werktuigbouwkunde.

Internationale duidelijkheid voor hoogopgeleide technici
Naast deze vakgebieden zijn er nog vele andere specialistische technische gebieden waarop een ingenieur kan afstuderen. Voor de internationale transparantie op het gebied van opleidingsniveau wordt een ingenieur die een technische hbo opleiding heeft gevolgd een Bachelor of Science (BSc) genoemd en ingenieur die een technische opleiding op universitair niveau  heeft gevolgd een Master of Science (MSc) genoemd. Er zijn echter nog verschillende titels die hieraan verbonden kunnen worden zoals bijvoorbeeld voor de Bachelors:  Bachelor of Engineering, Bachelor of Applied Science,  Bachelor of Built Environment (B BE) en Bachelor of Information and Communication Technology (B ICT).

Waar komt het woord ingenieur vandaan en wat betekend het?
Ingenieur is een woord dat is afgeleid van het Latijnse woord ‘ingenium’.Het woord ingenium betekend verstand, talent en vindingrijkheid. Wanneer men ingenium letterlijk vertaalt wordt met name de aangeboren vindingrijkheid en verstand bedoelt. In het dagelijks taalgebruik bedoelt men echter met het woord ingenieur iemand die doormiddel van opleiding een bepaald technisch kennisniveau en specialisme heeft ontwikkelt.

Het woord ingenieur en het Engelse woord engineer
Ingenieur is een woord dat in Nederland wordt gebruikt voor hoog opgeleid technisch personeel. Het Engelse woord engineer wordt gebruikt voor verschillende functies, functieniveaus en kennisniveaus. Engineer is ook afgeleid van het Latijnse ingenium. Daarnaast houdt het woord engineer ook verband met het woord engine. Een engineer kan daardoor in een Engelstalige omgeving ook een machinebouwer zijn of mechanisch monteur.

Wat is engineering en reverse engineering ?
Engineering houdt verband met het ontwikkelen, bedenken en ontwerpen van technische systemen en producten. Daarbij wordt technische kennis,  natuurkunde en wiskunde toegepast. Machines en constructies hebben een bepaald nut of een bepaalde toepassing. Daarom zijn er eisen aan de kwaliteit en veiligheid van deze ontwerpen gesteld. Men beoordeelt vooraf welke materialen moeten worden toegepast. Constructies kunnen van hout, kunststof en metalen worden gemaakt. In de werktuigbouwkunde maakt men vooral gebruik van metalen. Het is belangrijk dat constructeurs en ingenieurs  op de afdeling engineering goed weten wat de mechanische eigenschappen zijn van metalen. Hierbij wordt onder andere gelet op de treksterkte en de corrosievastheid. Een metallurg is iemand die veel verstand heeft van de samenstelling van metalen en metaallegeringen. Zijn of haar expertise kan worden ingeschakeld tijdens de engineeringfase.  Ook houdt men in de ontwerpfase rekening met de constructieprincipes die door de jaren heen zijn ontstaan.

Meestal is engineering het proces dat voorafgaat aan de daadwerkelijk bouw of productie van machines en constructies. Het is echter ook mogelijk om reverse engineering toe te passen. Hierbij beoordeeld men de machine of de constructie en gaat men aan de hand daarvan het ontwerp trachten te achterhalen. Bij reverse engineering heeft men meestal vooraf geen technische tekeningen van de machine of constructie. Deze tekeningen of ontwerpen worden op basis van het resultaat gemaakt.

Wat is pelletiseren en waarom wordt dit proces toegepast voor de ijzerertsverwerking?

Het belangrijkste metaal dat wordt gebruikt in de werktuigbouwkunde is staal. Dit bevat voor 0,1 tot 1,7 procent koolstof. Het grootste bestandsdeel van staal bestaat uit ijzer. Dit wordt gewonnen uit ijzererts dat minimaal voor een derde van de totale massa ijzer bevat. Er zijn verschillende processen die worden toegepast om uit ijzererts ruwijzer te halen. Metallurgie is het vakgebied binnen de werktuigbouwkunde dat zich bezig houdt met het winnen van metalen uit erts. Een metallurg die kennis heeft van ijzererts weet hoe ijzer uit deze erts gewonnen moet worden. Hierin zijn door de jaren heen verschillende nieuwe ontwikkelingen en technologieën toegepast. In het verleden werd erts vermalen tot brokken ter grote van ongeveer een tennisbal. Deze brokken werden direct tot ruwijzer verwerkt. Tegenwoordig wordt eerst nog een extra bewerking toegepast op de ijzererts. Dit is het pelletiseren.

Wat is pelletiseren?
Pelletiseren is een proces dat kan worden toegepast voor het winnen van ruwijzer uit ijzererts. Het ijzererts wordt tijdens het pelletiseren eerst fijngemalen. Vervolgens wordt de vermalen erts vermengd met water. Daarna wordt de vermalen erts en het water in een ronddraaiende pelletiseertrommel gebracht. Deze pelletiseertrommel draait rond en zorgt er voor dat de ertsbrokjes door het schuren en draaien in de trommel tot kleine balletjes worden gevormd. Deze kleine ertsballetjes hebben een doorsnee van ongeveer één tot anderhalve centimeter.

Deze ertsballetjes worden uit de trommel gegooid door een zeef. Vervolgens worden ze gedroogd en voorverwarmd op een bandmachine. Deze bandmachine transporteert de balletjes naar een draaioven. Deze ronddraaiende oven bakt ze op ongeveer 1300 graden Celsius. De ertsballetjes gaan nadat ze gebakt zijn in een koeler. Het product dat uit de koeler wordt gehaald noemt men pallets.

Waarom wordt pelletiseren toegepast?
Bij het pelletiseren worden zoals je hebt gelezen verschillende bewerkingen uitgevoerd op ijzererts. Het doel van deze bewerkingen is het verhogen van het rendement van ijzererts. Wanneer ijzererts zonder voorbewerking wordt verwerkt tot ruwijzer is het rendement lager dan wanneer men het pelletiseren als voorbewerking toepast. Het percentage ijzer dat in de pellets zit is namelijk hoger dan in een gemiddelde brok ijzererts.

Wat is tribologie en wat doet dit vakgebied binnen de werktuigbouwkunde?

Tribologie wordt ook wel wrijvingskunde genoemd. Het is een specifieke tak binnen de werktuigbouwkunde. In het woord tribologie zit het Griekse woord ‘tribe’ dat wrijving betekend. Tribologie is het vakgebied waarin onderzoek wordt gedaan naar wrijvingsverschijnselen en slijtageverschijnselen die kunnen ontstaan op contactvlakken van materialen. Deze slijtage kan onder andere ontstaan door wrijving daarom wordt tribologie ook wel wrijvingskunde genoemd. Er wordt gekeken naar het effect van wrijving onder verschillende omstandigheden. Zo wordt er gekeken naar het effect van wrijving onder droge omstandigheden en natte omstandigheden. Daarnaast wordt gekeken naar het effect van wrijving bij verschillende temperaturen. Hieronder is in een aantal alinea’s weergegeven waar het vakgebied tribologie mee verbonden is.

Ruwheid van materiaal
Binnen tribologie worden daarnaast verschillende materialen onderzocht. Er wordt gekeken naar de materialen die veel wrijving veroorzaken wanneer ze met elkaar in contact komen en naar materialen die bij contact weinig wrijven. Een glad oppervlak zorgt voor minder wrijving dan een ruw oppervlak. De ruwheid van materialen wordt binnen de tribologie weergegeven in micrometers en verschillende waarden zoals ‘Ra, Rx, Rh’.

Levensduur van machineonderdelen
Wrijving en slijtage moeten in de werktuigbouwkunde zoveel mogelijk worden beperkt. Dit bevordert namelijk de levensduur van de machineonderdelen. Onderdelen van machines die onderhevig kunnen zijn aan slijtage en wrijving zijn bijvoorbeeld lagers, remmen en loopvlakken van machineonderdelen. Het is belangrijk dat deze machineonderdelen zo lang mogelijk meegaan. Wanneer deze onderdelen vaak vervangen moeten worden staan machines stil en zijn de onderhoudskosten hoog. Daarom is één van de belangrijkste doelstellingen van tribologie het beperken van slijtage en wrijving.

Levensduur van lagers
Binnen de tribologie kan bijvoorbeeld specifiek onderzoek worden gedaan naar de levensduur van lagers. Deze levensduuranalyse kan worden gedaan voordat machines daadwerkelijk een bepaald type lager gaan gebruiken. De keuze van de juiste lager is van groot belang voor de ontwikkeling van machines. Wanneer in machines verkeerde lagers worden toegepast kan dit er voor zorgen dat de machines in de praktijk niet effectief kunnen worden gebruikt. Daarnaast zullen de onderhoudskosten omhoog gaan omdat de lagers regelmatig vervangen moeten worden. Na de toepassing van lagers in een machine kan ook worden onderzocht waarom bepaalde lagers veel wrijving veroorzaken of juist niet. Dit is over het algemeen minder verstandig omdat de lagers dan reeds zijn toegepast. Naast lagers worden ook andere machineonderdelen die in contact komen met elkaar onderzocht op de effecten van de wrijving.

Tribologie en metallurgie
De materialen zoals metalen en metaallegeringen waaruit machineonderdelen bestaan moeten naast slijtvastheid ook aan andere eisen voldoen. De mechanische eigenschappen van materialen zijn erg belangrijk. Een metallurg stelt bijvoorbeeld bepaalde eisen aan de sterkte en corrosievastheid van metalen die toegepast worden in een constructie. Ook de manier waarop een metaal verwerkt en vervormd kan worden en de prijs van metaal is van invloed. Soms moeten metalen worden toegepast die minder slijtvast zijn maar toch over andere goede mechanische eigenschappen beschikken.

Tribologie en de toepassing van smering
Een oplossing waarmee de wrijving zoveel mogelijk tegen kan worden gegaan is het gebruik van smeermiddelen. Smeermiddelen zorgen voor smering tussen machineonderdelen. Binnen tribologie wordt aandacht besteed aan de juiste smeermiddelen die de wrijving tussen de machineonderdelen kunnen beperken. Er zijn zeer veel verschillende smeermiddelen die specifieke eigenschappen hebben. Smeermiddelen worden meestal in drie hoofdgroepen ingedeeld: vaste smeermiddelen, vloeibare smeermiddelen en plastische smeermiddelen zoals smeervetten. Daarnaast is het mogelijk om smeermiddelen in te delen in grondstoffen. Zo worden sommige smeermiddelen vervaardigd uit dierlijke en plantaardige vetten. Dit worden ook wel bio-smeermiddelen genoemd omdat ze biologisch goed afbreekbaar zijn. Veel olie die toegepast wordt is echter minerale olie. Deze olie is biologisch moeilijk afbreekbaar maar wordt wel veel gebruikt vanwege de gunstige smeereigenschappen. Met name de viscositeit is van groot belang bij de beoordeling van smeermiddelen. De viscositeit is een term waarmee de stroperigheid of traag vloeibaarheid van een stof wordt aangeduid. Door de smeermiddelen met de juiste viscositeit toe te passen kan de slijtage aan machineonderdelen worden beperkt. De wrijving treed dan op in het smeermiddel zelf en minder tussen de machineonderdelen.

Wat is metaalkunde en wat doet een metaalkundige?

Metaalkunde is gericht op het besturen van metalen en het onderzoeken van de toepassingen daarvan. Het vakgebied metaalkunde is nauw verbonden met metaaltechniek en de werktuigbouwkunde. In de metaalkunde is onderscheid gemaakt tussen het bestuderen van ferro en non-ferrometalen en legeringen. Ferro (is het Latijnse woord voor ijzer), metalen die bij de ferrogroep horen, hebben als hoofdbestandsdeel ijzer. Non-ferrometalen zijn over het algemeen minder corrosiegevoelig. Een metaalkundige houdt zich bezig met eigenschappen van metalen en onderzoekt deze nauwkeurig. Hieronder is een alinea weergegeven waarin beschreven is wat onder metaalkunde valt.

Waaruit bestaat metaalkunde?
Het onderzoeken van metalen is een breed vakgebied. Metalen kunnen verschillende eigenschappen hebben. Wanneer een metaalkundige alle metalen moet onderzoeken op alle eigenschappen staat deze voor een onmogelijke opdracht. Daarom wordt metaalkunde onderverdeeld in verschillende deelgebieden. Omdat een metaalkundige een specialist is kan hij of zij zich specifiek toeleggen op één of enkele deelgebieden die onder de metaalkunde vallen. Hieronder staan een aantal deelgebieden waaruit metaalkunde bestaat:

  • Lastechniek. Hierin wordt aandacht besteed aan de mogelijkheid om bepaalde metalen te lassen en wat de reactie van metalen zijn bij een bepaalde lastechniek. De doelstelling is hierbij om de juiste lastechniek voor een metaalsoort in kaart te brengen.
  • Metallurgie. Dit deelgebied van metaaltechniek is gericht op het onderzoeken van metalen om daarmee hun bestandsdelen en onderlinge samenhang, dichtheid en massa vast te stellen. Dit kan tot op microscopisch niveau gebeuren. Iemand die werkzaam is in de metallurgie wordt ook wel een metallurg genoemd.
  • Metallografie. Metalen hebben verschillende structuren die in het deelgebied metallografie in kaart worden gebracht. Metallografie is daardoor de structuurbeschrijving van metalen. Doormiddel van deze structuurbeschrijving kan de sterkte van metalen in kaart worden gebracht.
  • Gieterijkunde. Dit deelgebied van metaalkunde is gericht op de eigenschappen van metaal die invloed hebben op het vloeibaar maken en het gieten van metaal. Niet elke metaalsoort kan eenvoudig gegoten worden. Daarnaast zorgt ook de afkoeling van gegoten metaal vaak voor een krimp. Bij gieterijkunde wordt aandacht besteed aan de eigenschappen van metalen die van belang zijn bij het gieten. Voorbeelden van metalen en metaallegringen die gegoten worden zijn gietijzer, gietstaal en brons.
  • Corrosieleer. De meeste metalen hebben een bepaald corrosieproces. Dit proces ontstaat door elektrochemische reacties. Corrosie zorgt er voor dat de kwaliteit van het metaal kan worden aangetast maar dat hoeft niet. In corrosieleer wordt aandacht besteed aan de gevolgen voor de structuur en sterkte van metalen wanneer corrosie optreed.
  • Plastische vormgeving. Hierbij wordt aandacht besteed aan de vervormbaarheid van metalen.
  • Vermoeiing. Dit wordt ook wel fatigue genoemd. Wanneer metalen voortdurend belast worden kan de structuur van het metaal worden aangetast. Dit gebeurd zowel bij langdurige belasting als bij kort durende belasting die regelmatig voorkomt. Vermoeiing van metalen wordt ook wel metaalmoeheid genoemd. Het heeft gevolgen voor de mechanische sterkte van een constructie, werktuig of voertuig.

Een metaalkundige kan zich met één of meerdere van bovengenoemde deelgebieden bezighouden. De taken die een metaalkundige hierbij kan uitvoeren zijn in de volgende alinea beschreven.

Wat doet een metaalkundige?
Metaalkunde is voornamelijk gericht op het onderzoeken van metalen. Daarbij wordt met name gekeken naar de geschiktheid van metalen voor bepaalde toepassingen. Een metaalkundige kan hierbij de kwaliteit en eigenschappen van metalen onderling met elkaar vergelijken. Daarnaast kan een metaalkundige deze eigenschappen vergelijken met bijvoorbeeld kunststoffen, houtsoorten, steensoorten en andere materialen. Een metaalkundige maakt rapporten over de metalen die onderzocht zijn. Daarnaast kan een metaalkundige op basis van deze gegevens ook nieuwe methodes bedenken om metaal te gieten. Het in kaart brengen van eigenschappen van metalen zorgt er daarnaast voor dat een metaalkundige verschillende legeringen kan bedenken waardoor de eigenschappen van metalen elkaar versterken. Een metaalkundige kan daardoor bij verschillende bedrijven werken.

Waar werkt een metaalkundige?
Metaalkundigen zijn er niet veel in Nederland. Er zijn maar weinig opleidingen in Nederland die op HBO en Universitair niveau aandacht besteden aan het onderzoeken van de kwaliteiten van metalen. Dit is jammer want metalen worden in de techniek vrijwel overal toegepast. Het is belangrijk dat van te voren goed in kaart wordt gebracht wat de eigenschappen van de metalen zijn. De beoogde toepassing of het toepassingsgebied van metalen is hierbij van groot belang. Metalen worden onder andere toegepast in staalconstructie en de machinebouw. Ook worden metalen toegepast voor de vervaardiging van auto’s, treinen, bussen, tractoren en andere voertuigen. Binnen de scheepsbouw, jachtbouw, luchtvaarttechniek en de ruimtevaart wordt ook gebruik gemaakt van metalen. Een metaalkundige kan daardoor in verschillende bedrijven werkzaam zijn.

Waarom is het onderzoeken van eigenschappen van materialen belangrijk?

Voor het vervaardigen van producten zijn materialen nodig. Een materiaal is een stof die op natuurlijke of kunstmatige wijze geproduceerd is. Elk materiaal bevat unieke eigenschappen. Deze materiaaleigenschappen zorgen er voor dat een materiaal geschikt of juist ongeschikt is voor een bepaalde toepassing. Een aantal eigenschappen waarop word gelet bij de keuze van materialen zijn de volgende:

  • De mechanische eigenschappen.
  • Elektriciteit en magnetisme
  • Thermische eigenschappen
  • Chemische eigenschappen
  • Akoestische eigenschappen
  • Traagheid
  • Eigenschappen met betrekking tot vormgeving
  • Radioactiviteit
  • Oppervlakte

Wanneer de eigenschappen zijn bepaald waaraan materiaal moet voldoen kan men verder naar de volgende stap in het ontwerpproces. Hierbij word een keuze gemaakt voor de gewenste materiaalsoort. Deze keuze is afhankelijk van de beschikbaarheid en de prijs van het materiaal. Ook de levertijden kunnen invloed hebben op de materiaalkeuze. Tegenwoordig neemt ook de rol van milieuaspecten toe bij de keuze van materialen. Wanneer ook deze eisen in kaart zijn gebracht kan men daadwerkelijk de materiaaleigenschappen verwerken in een ontwerp. De constructeur weet welke eigenschappen het materiaal heeft en houd hiermee rekening bij het ontwerp van een constructie.

Eigenschappen van materialen zijn belangrijk
Het is erg belangrijk dat voor de juiste materialen wordt gekozen bij de ontwikkeling en het samenstellen van een constructie. Wanneer de materialen over onvoldoende sterkte beschikken heeft dat gevolgen voor de constructie. Door de invloed van druk van buitenaf of het gewicht van de onderdelen van de constructie zelf kunnen bepaalde delen van de constructie zwaarder belast worden dan andere delen van de constructie. Een constructeur kan op basis van de mechanische eigenschappen van een materiaal sterkte berekeningen maken. Deze sterkte berekeningen zorgen er voor dat de constructeur goed weet welk materiaal hij of zij moet gaan verwerken in het ontwerp. Ook de dikte van het materiaal en de vorm daarvan is belangrijk om in een ontwerp te verwerken. Bepaalde profielvormen zoals bijvoorbeeld H-balken zorgen er voor dat een constructie extra stevig kan worden gemaakt zonder veel extra materiaal toe te passen.

Metallurgie
Binnen de metaalbranche of werktuigbouwkunde zijn specialisten werkzaam die veel kennis hebben van de samenstelling van metalen. Het gebruik van metalen in de werktuigbouwkunde komt veelvuldig voor. Een metallurg kan de samenstelling van metalen en metaallegeringen onderzoeken zodat de eigenschappen van het metaal zo goed mogelijk in kaart kunnen worden gebracht. Naast de mechanische eigenschappen bestudeert een metallurg ook de corrosiebestendigheid en de elektrische geleidbaarheid van metalen. Het vakgebied waarin een metallurg werkzaam is noemt men metallurgie.

Wat is metallurgie en wat doet een metallurg?

Metallurgie is de bestudering van ertsen, metalen en metaallegeringen waarbij gekeken wordt naar de eigenschappen en de toepassing daarvan in de techniek. Het woord metallurgie is ontleend aan het oud Grieks waar het Griekse woord métallon staat voor “metaal/ erts” en het Griekse woord ergon staat voor “werk”. De Griekse woorden métallon en ergon zijn samengevoegd tot het woord metallurgie. Metallurgie valt onder materiaalkunde. Bij het bestuderen van metalen, legeringen en de ertsen worden de scheikundige en natuurkundige gedragingen ervan beoordeeld. Deze eigenschappen verschillen per metaalsoort en metaallegering. Het is belangrijk dat de eigenschappen van de metalen goed in beeld zijn voordat de metalen worden toegepast in constructies en machines. Wanneer metalen over onvoldoende sterkte, hardheid en elasticiteit beschikken kan dat gevolgen hebben voor de machines en constructies. Een engineer heeft voor het maken van berekeningen voor constructies de juiste gegevens nodig met betrekking tot de mechanische eigenschappen van metalen. Een metallurg brengt deze gegevens in kaart.

Metallurgie in de werktuigbouwkunde
Metallurgie is een belangrijk vakgebied in de werktuigbouwkunde. Naast het beoordelen van de eigenschappen van metalen en metaallegeringen wordt bij metallurgie ook aandacht besteed aan de manier waarop metalen het beste uit ertsen gewonnen kunnen worden. Daarnaast wordt binnen de metallurgie gekeken naar het winnen van metalen uit afval. Hierdoor kunnen metalen effectief worden hergebruikt. Een metallurg bestudeerd en beoordeeld zowel de samenstelling van het materiaal als de toepasbaarheid daarvan in mechanische en elektrotechnische toepassingen. Dit gebeurd van erts tot daadwerkelijk eindproduct. Hieronder is beschreven op welke aspecten een metallurg let wanneer hij of zij metalen en ertsen bestudeerd.

Wat bestudeerd een metallurg?
De meeste constructeurs, engineers en ingenieurs bestuderen constructies en machines op het gebied van vaste en uitneembare verbindingen en de toepassing van metalen platen en profielen. Een metallurg bestudeerd echter de samenstelling van de metalen en legeringen. Hierbij wordt gekeken naar de structuur, samenstelling en samenhang van de metalen op microscopisch niveau. Een metallurg brengt deze eigenschappen goed in beeld door gebruik te maken van verschillende onderzoekstechnieken. De onderzoekstechnieken die worden gebruikt om de structuur van metalen in kaar te brengen vallen onder de metallografie. Een metallurg kijkt onder andere naar de volgende eigenschappen van metalen:

  • Corrosiebestendigheid, dit is de weerstand tegen roest en andere vormen van corrosie.
  • Mechanische eigenschappen, hierbij wordt gekeken naar de treksterkte en de hardheid van metaal.
  • Elektrische eigenschappen, bijvoorbeeld de geleidbaarheid van metaalsoorten.

Door het werk van de metallurg kunnen engineers en ingenieurs de materiaaleigenschappen effectief gebruiken om constructies en machines ontwerpen. Een metallurg verricht als het ware het voorwerk voor ontwerpers die daadwerkelijk de objecten in de werktuigbouwkunde bedenken en uittekenen.