5. DE MATERIALEN

 

 

                   1. Omschrijving.

 

Wij kunnen de materialen, die wij het meest gebruiken in de werkplaats,  in drie soorten indelen. Om deze indeling te kunnen maken is het belangrijk om na te gaan waaruit de materialen bestaan en hoe dat je deze materialen bekomt.

 

 

                   · De ferrometalen.

 

Dit zijn metalen die hoofdzakelijk ijzer (Fe) bevatten en magnetische eigen­schappen bezitten. Ferrometalen komen voort uit ijzererts. IJzererts is een delfstof die te vinden is in ijzerertsmijnen. Belangrijke vindplaatsen zijn Zweden, Noorwegen, Rusland en Spanje.

Vb. : zacht staal, hardbaar staal, gietijzer, …

 

 

                   · De non-ferrometalen.

 

Dit is een verzameling van metalen die geen magnetische eigenschappen bezitten. Deze metalen zijn dus niet ijzerhoudend.

De ertsen om non-ferrometalen te bekomen worden uit mijnen ontgonnen. De belangrijkste vindplaatsen liggen in Zuid-Amerika en Oost-Europa.

Vb. : koper, zink, aluminium, …

 

                   · De kunststoffen.

 

Dit zijn materialen die scheikundig geproduceerd worden, op kunstmatige wijze uit grondstoffen bereid. Als grondstof voor kunststoffen gebruikt men o.a. aardolie, steenkool, waterstof, hout en zand.

Vb. : PVC, plexiglas, polyester, …

 

 

2. Materialen indelen volgens soort.

 

 

 

 

 

Materialen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

metalen

 

 

 

niet-metalen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ferrometalen

non-ferrometalen

 

Kunststof

rubber

steen

kurk

glas

enz.

 

 

 

 

 

De ferrometalen

Het ruwijzer

Het hardbaar staal

Het zacht staal

Het gietijzer

 

 

De non-ferrometalen

Het koper

Het aluminium

Het zink

Het lood

Het tin

Het messing

Het brons

 

 

De kunststoffen

De thermoplasten

Het plexiglas

Het PVC

 

De thermoharders

 Het polyester

 Het pertinax

 Het formica

 

 

 

 

 

 

3. De ferrometalen.

 

                           Het ruwijzer.

 

 

Als grondstof voor het vervaardigen van ruwijzer gebruiken we de volgende elementen :

 

·  ERTS

Het erts wordt gewassen om losse onzuiverheden te verwijderen. Vervolgens wordt het erts in stukken gebroken tot even grote delen. Te kleine stukken worden aan elkaar gesinterd. Het erts wordt gesorteerd zodat de minder ijzerhoudende stukken uit het produc­tieproces gehouden worden. Het gesorteerd erts wordt geroosterd om zwavel te doen verdwijnen.

 

 · BRANDSTOF

Als brandstof om het ijzererts te smelten gebruikt men "cokes". Cokes wordt verkregen door steenkool in ovens te verhitten zonder dat er lucht wordt toege­voegd. Hierdoor zal de cokes later geen teer afzetten, een hoge verbrandingstem­peratuur halen en niet aan elkaar bakken (geen gevaar voor gewelven).

 

 ·  INBLAASLUCHT

Een hoogoven heeft veel lucht nodig om cokes te verbranden. Verwarmde lucht (900° - 1000°) wordt door luchtverhitters verwarmd.

 

 ·  TOESLAG

Een toeslag zoals kalksteen zorgt dat bijmengsels en onbrandbare bestanddelen in de cokes samensmelten tot een vloeibaar slak. Dit slak drijft op het vloeibaar ruwijzer en beschermt het tegen oxidatie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                           Werking van de hoogoven.

   

Zodra een hoogoven aangestoken is werkt hij continu, tot een defect of slijtage verplicht de productie te stoppen.

Vanuit laadbunkers wordt via een kabelbaan afwisselend brandstof, erts, en toeslag in de vulkamer van de hoogoven gebracht. Deze nieuwe producten worden door de stijgende gassen verwarmd tot een 400°C. Meer in het midden van de hoogoven heerst een temperatuur van 800°C. Hier gaat de cokes het erts reduceren tot zuiver ijzer. Beneden in de oven heerst een temperatuur van 1600°C. Dit noemen we de rust. Hier drijft het vloeibaar slak boven het zuiver ruwijzer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Na een bepaalde tijd wordt het vloeibare ruwijzer en slak apart afgetapt. Een gedeelte wordt direct vervoerd naar de staalovens. De rest die men niet dadelijk kan verwerken giet men in gleuven in een zandbed. Dit zijn gietelingen.

 

Van ruwijzer tot ruwstaal

[klik voor een uitvergroting]

 

 

 

           Hardbaar staal.

 

 

         1. Omschrijving.

 

Ruwijzer wordt in een staaloven gebracht waar men met zuivere zuurstof het ruwijzer zal omvormen tot staal. Het koolstofgehalte van ruwijzer wordt vermin­derd tot minder dan 1,9% en het ruwijzer wordt gezuiverd van stoffen die een ongunstige invloed hebben. Dan spreken we van staal.

 

 

 

 

2. Samenstelling van hardbaar staal.

 


Hardbaar staal is een legering van ijzer (Fe) en koolstof (C) waarvan het koolstofgehalte lager is dan 1,9 %.

 

 

3. Soorten staal.

 

Afhankelijk van een verschillend percentage koolstof dat in staal aanwezig is, geven we het staal een andere naam en heeft het andere toepassingsmogelijkhe­den.

Hoe hoger het koolstofgehalte des te stugger, harder, brosser en slijtvaster het staal is.

Staal met meer dan 0,6 % koolstof wordt alleen gebruikt als gereedschapsstaal. Voor andere doeleinden is het niet voldoende bestand tegen schokken of stoten.

Staal met meer dan 0,3 % koolstof kan worden gehard, staal met minder dan 0,3 % koolstof niet.

 

 

1,5%

 

staal voor MEETGEREEDSCHAPPEN

 

 

 

 

 

schuifmaat, liniaal, schroefmaat, eindmaten, …

1,2%

 

staal voor SNIJGEREEDSCHAPPEN

 

 

 

 

 

vijl, draadtap, draadsnijplaat, …

0,9%

 

staal voor SLAG- en STOOTGEREEDSCHAPPEN

 

 

 

 

 

hamer, beitel, veer, …

0,6%

 

MACHINESTAAL

 

 

 

 

 

tandwielen, assen, machineonderdelen, …

        

 

CONSTRUCTIESTAAL

       0,3%

 

 

 

 

draadnagels, schroeven, profielen, kettingen, …

   

 

           4. Handelsvormen.

 

     

Wanneer het staal bereid is, zal men het met behulp van walsen een bepaalde vorm geven. Onderstaande tekening toont ons het principe van een eenvoudige blokwals.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De verschillende vormen die door het walsen aan het staal worden gegeven noemt men profielen. De belangrijkste handelsvormen van staal vind je terug op volgende tekeningen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.3. Zacht staal.

 

        1. Omschrijving.

              

               Zacht staal bestaat hoofdzakelijk uit ijzer (FE) en koolstof (C).


    Het koolstofgehalte is maximaal 0,25%.

 

        2.  Eigenschappen

 

kleur : grijs

 

gewicht : 7,8 kg / dm³

 

smeltpunt : 1500°C

 

Zacht staal is niet te harden omdat er te weinig koolstof aanwezig is.

 

 

        3. Toepassingen.

 

klinknagels, draadnagels, bouten en moeren, hekken, stalen trappen, assen, handvat van een bankschroef, ...

 

 

 

 

3.4. Gietijzer.

 

 

        1. Omschrijving.

 

Gietijzer bestaat uit ijzer (Fe) en koolstof (C).


Het koolstofgehalte is maximaal 4,5%.

 

 

2. Eigenschappen

 

kleur :  witachtig grijs

 

gewicht : 7,3 kg / dm3

 

smeltpunt : 1150°C

 

Gietijzer is veel harder dan staal, wat ook betekent dat het vlugger zal breken. Door toevoeging van verschillende stoffen kan men de eigenschappen van gietijzer beïnvloeden. Gietijzer is goed te "gieten" als het vloeibaar is.

 

 

           3. Toepassingen.

 

verwarmingsketels, radiatoren, beelden, straatroosters, brievenbussen, waterpompen, gewichten, bankschroeven,...

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Non-ferrometalen.

 

           1. Koper..

 

 

        1. Omschrijving.

 

Koper vind je in de natuur in zuivere toestand of in de vorm van kopererts. Na zuivering door smelten en allerlei scheikundige processen wordt het koper in zijn handelsvorm verwerkt. (draad, staven, versieringen)

 

2. Eigenschappen.

 

kleur : rood

 

gewicht : 8,96 kg / dm3

 

smeltpunt : 1083°C

 

Koper is een zeer goede elektrische geleider. Koper geleidt ook prima de warmte.

Koper is gemakkelijk vervormbaar, pletbaar en te rekken omdat het zeer zacht is. Koper is dus gemakkelijk te bewerken. Koper wordt tijdens het bewerken wel harder.

 

Let op! Koper oxideert als het blootgesteld wordt aan de buitenlucht, kleurt daardoor wat blauwgroen. Deze oxidatie beschermt het koper tegen verdere oxidatie maar is zeer giftig!!!

 

 

        3. Toepassingen

 

Elektriciteitskabels, onderdelen van elektromotoren, onderdelen van schakelaars, gas en waterleidingen, soldeerbouten, kookpotten, ....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Aluminium.

 

                   1. Omschrijving.

 

Aluminium (Al) komt veel voor in de aardkorst in de vorm van bauxiet (alumini­umerts).  Aluminium oxideert gemakkelijk. Deze oxidatielaag is echter zeer dun en beschermd tegen verdere oxidatie.

 

               2. Eigenschappen

 

kleur : zilvergrijs

 

gewicht : 2,7 kg / dm3

 

smeltpunt : 658°C

 

Aluminium is goed machinaal te bewerken.  Het is gemakkelijk te walsen tot folie. Aluminium geleid goed de warmte maar is tevens ook een goede elektrische geleider.

 

               3. Toepassingen

 

kookpotten, huishoudartikelen, verpakkingsmateriaal, vliegtuigrompen, elektrische onderdelen, golfplaten, raamprofielen, hoogspanningsgeleiders boven de grond,....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    3. Zink..

 

 

        1. Omschrijving.

 

Zink (Zn) wordt gewonnen uit zinkerts. De vindplaatsen van dit erts zijn vooral te vinden in Noord en Zuid-Amerika, maar ook in Australië en Oost-Europa.

 

 

        2. Eigenschappen

 

kleur : blauwachtig wit

 

gewicht : 7,1 kg / dm3

 

smeltpunt : 419°C

 

Een opmerkelijke eigenschap is dat zink oplost in zoutzuur. De meest beken­de eigenschap is echter een onderliggend metaal sterk te beschermen tegen oxidatie.

Een dun zinklaagje op een ander metaal noemt men galvaniseren. Wegens zijn goede bescherming tegen corrosie wordt zink gebruikt voor het verzinken van staal. Zink heeft een goede vervormbaarheid.

 

 

 

 

        3. Toepassingen

 

dakbedekkingen, dakgoten, afvoerbuizen, batterijhulzen, in messinglegerin­gen, in corrosievaste verf, gegalvaniseerde draad voor omheiningen, gegalva­niseerde buizen, ...

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           4. Lood.

 

 

         1. Omschrijving.

 

Lood (Pb) wordt bereidt uit looderts. De voornaamste vindplaatsen situeren zich in West Europa en Noord Amerika.

 

 

        2.  Eigenschappen

 

kleur : blauwachtig grijs

 

gewicht : 11,3 kg / dm3

 

smeltpunt : 327°C

 

Lood is zeer zacht. Bij een koude vervorming wordt het harder. Lood is ook corrosiebestendig.

Looddampen zijn echter erg giftig! Melk is hier een goed tegengif. .

 

 

 

 

        3. Toepassingen

 

bekleding van koperdraad bij aardlussen, bescherming tegen röntgenstralen

en radioactieve stoffen, waterleidingen, in loodmenieverf, in zachtsoldeerlege­ringen, ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    5. Tin.

 

        1. Omschrijving.

 

Tinertsen (Sn) vindt men voornamelijk onder de evenaar.

 

 

       

 

 

               2. Eigenschappen

 

           kleur : glanzend wit

 

           gewicht : 7,3 kg / dm3

 

           smeltpunt : 232°C

 

           Tin is niet giftig en kan daarom gebruikt worden bij de fabricatie van blik.

           Tin kraakt hoorbaar bij buiging.

           Tin is zacht en goed te gieten.

 

               3. Toepassingen

 

                           drinkbekers, tinnen schotels, in tinsoldeerlegeringen, beelden, ...

 

              

 

 

 

 

 

 

6. Legeringen.                                 

 

        1. Omschrijving.

 

Een legering is een samenstelling van twee of meer metalen. Een zuiver metaal is over het algemeen niet zo sterk en wordt nogal eens aangetast door allerlei stoffen. Legeringen zijn meestal sterker en worden  minder gemakkelijk aangetast. Men tracht de beste eigenschappen van de metalen in de legering te behouden en de slechte eigenschappen te verbeteren.

 

 

2.  Messing

 

         · Samenstelling

              

               Een legering van koper en zink (tot 45% Zn).

 

        · Eigenschappen

 

Zinkt verlaagt het smeltpunt en de vervormbaarheid, maar verhoogt de            hardheid, de sterkte en de corrosieweerstand. De kostprijs vermindert    erdoor. De kleur varieert volgens het zinkgehalte van goudgeel naar roze.

 

        · Toepassingen

 

verbindingsstrips in elektrische schakelaars en ander elektromateriaal,      schroeven,  siervoorwerpen, ...

 

 

       

 

 

 

 

 

 

3. Brons

 

        · Samenstelling

Een legering van koper en tin (tot 24% Sn).

 

        · Eigenschappen

Tin verlaagt het smeltpunt, de wrijvingsweerstand maar verhoogt de   hardheid en brosheid, de treksterkte en de corrosieweerstand.

De kostprijs ligt hoger dan die van messing wegens de hogere prijs van tin.

 

        · Toepassingen

 

beelden, lagers, klokken, …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


4.    Soldeer

 

·   Samensteling

o       Een legering van lood en tin.

 

·   Eigenschappen

o       Zeer laag smeltpunt. Vrij van oxidatie

 

·   Toepassingen

o       Alle solderingen; penplaatjes, soldeeroefeningen

Foto: Ehv: Soldeertin, klos 500 gr.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Kunststoffen.

 

1. Omschrijving.

 

Iedere dag maken we gebruik van kunststoffen.  Ze zijn niet meer weg te denken uit ons leven. Kunststoffen worden vooral gemaakt met stoffen die uit aardolie gewonnen zijn.

 

 

 

Kunststoffen hebben voor- en nadelen :

 

         Voordelen :       

q Licht.

                   q Goedkoop.

                   q Goede isolator van elektriciteit.

                   q In alle kleuren te verkrijgen.

                   q Kunnen in moeilijke vormen gegoten worden.

                  

         Nadelen :

q Sommige kunststoffen kunnen niet tegen warmte.

                   q Kunststofonderdelen zijn         moeilijk te herstellen.

                   q Kunststoffen zijn niet milieuvriendelijk.

                   q Bij smelten of branden komen er giftige stoffen vrij.

 

 

 

2. Soorten kunststoffen.

 

         4 Thermoplasten :    

 

h ze worden terug zacht als men ze verwarmt.

 

Bild zoomen!

 

h ze kunnen opnieuw verwerkt worden.

h enkele bekende soorten zijn plexiglas en pvc.

h ze worden gebruikt voor tuinslangen, shampooflessen, vuilniszakken, ......

 

 

 

4 Thermoharders :   

 

h ze kunnen niet meer verwerkt worden, ook niet na verwarming.

 

Bild zoomen!

 

         h enkele bekende soorten zijn bakeliet en pertinax.

h ze worden gebruikt voor lamphouders, haardrogers, handvatten voor

     kookpotten, zekeringkasten, ........

 

Bild zoomen!

 

 

4 Kunstrubbers of elastomeren:

        · blijven steeds soepel en kunnen uitrekken.

        · enkele toepassingen: elastieken, snelbinders, autobanden en sponsen.                       

 

Bild zoomen!