Vervormingsstaal is, de naam zegt het al, staalplaat dat goed te vervormen is. Maar welke elementen beïnvloeden nou de vervormbaarheid van plaatmateriaal. En waarom is deze eigenschap zo belangrijk bij de techniek dieptrekken?
Om deze vragen te beantwoorden, vergelijken we eerst twee soorten roestvaststaal. Daarna gaan we kort in op de belangrijkste legeringselementen die van invloed zijn op het omvormproces.
Wat bepaalt de hardheid van vervormingsstaal?
In de regel bestaat roestvaststaal uit een legering van vooral ijzer, chroom, nikkel en koolstof. Legeren is het toevoegen van elementen, waardoor bestaande eigenschappen worden verbeterd of nieuwe eigenschappen worden toegevoegd.
Ter illustratie: ferritisch rvs bevat maximaal 0,1 procent koolstof. Door het lage gehalte aan koolstof is deze staalsoort niet hardbaar en dus goed te vervormen. Martensitisch rvs heeft een hoog koolstofgehalte van maar liefst 0,2 tot 1,1 procent. Daardoor verdient deze soort wel het predicaat “hardheid”, maar op vervormbaarheid levert hij fors in.
Kortom, de hoeveelheid koolstof bepaalt de hardheid van vervormingsstaal. Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe lastiger het staal te vervormen is.
Kruipsterkte
Niet alleen koolstof, maar ook nikkel beïnvloedt de vervormbaarheid van staal. Zo verbetert het de kruipsterkte waardoor de staalplaat beter te vervormen is. Daarom wordt nikkel aan tal van staalkwaliteiten toegevoegd.
Kruipsterkte is de spanning die bij een bepaalde temperatuur en na een gegeven tijd tot breuk leidt.
Sterkte-gewichtsverhouding
In veel soorten roestvaststaal zit ook titaan. Deze exoot onder de staalsoorten is makkelijk te vervormen zonder dat het scheurt. Dat komt door de gunstige sterkte-gewichtsverhouding. Daarnaast heeft titaan een uitzonderlijke corrosiebestendige eigenschap.
Warm- of koudgewalst staalplaat
Vervormingsstaal is warm- of koudgewalst. Koudgewalst staalplaat wordt uit warmgewalst staalplaat gemaakt door deze koud na te walsen. Met deze extra stap bereik je een betere kwaliteit en kleinere toleranties.
Koudgewalst staalplaat is dunner dan warmgewalst staalplaat en heeft een gladder oppervlak.
Omvormtechniek
Tot slot: dieptrekken is een omvormtechniek met als belangrijkste kenmerk dat de wanddikte van het product gelijk blijft aan de oorspronkelijke plaatdikte. Om die reden is het cruciaal dat het plaatmateriaal goed te vervormen is binnen de toleranties zonder dat het scheurt. Een zo laag mogelijk koolstofgehalte en toevoegingen als nikkel en titaan dragen hieraan in positieve zin bij.
Wat is nikkel
Wat is nikkel
Metaal zit in bijna alles en eigenlijk kunnen we niet zonder. Zo kent Iedereen wel de “gewone” soorten als staal en aluminium. Maar een exoot als nikkel staat vaak in hun schaduw. Daarom een tipje van de sluier.
Naast de pure vorm wordt het vaak als mengsel gebruikt in ijzer- en kopermengsels. En het is goed vervormbaar. Het soortelijk gewicht is 8,89.
Waar wordt nikkel voor gebruikt
Nikkel wordt toegepast als mengsel in velerlei productvormen. Eigenlijk te veel om op te noemen. In pure vorm is het goed toe te passen in procesapparatuur. Er zijn twee pure ofwel ongeleerde kwaliteiten op de markt: 200 en 201.
De kwaliteit 200 is zeer goed vervormbaar. In de metaal praat men dan over commercieel zuiver nikkel. Het is een goede warmtegeleider en bestand tegen vele corrosieve vloeistoffen. Maar er kleeft ook een nadeel aan. Door zijn zuiverheidsgraad heeft deze ongeleerde kwaliteit relatief lage mechanische waarden.
Nikkel 201 is bijna gelijk aan 200. Het verschil zit ‘m in het koolstofgehalte. Bij 201 is dat veel lager. Beide kwaliteiten bieden onder reducerende omstandigheden een goede corrosiebestendigheid. Zo zorgt een oxidehuid aan het oppervlak ervoor dat het bestand is tegen natronloog, droge chloorwaterstoffen en droog broom.
Beide kwaliteiten zijn ook prima bestand tegen spanningserosie dan wel scheuren in het materiaal. Bovendien zijn ze zowel koud als warm goed vervormbaar. Maar vermijd zwavelopname om besmetting met het zeer schadelijke nikkelsulfide te voorkomen.
De grote plus van nikkel
De grote plus is de zeer goede corrosiebestendigheid. Daarnaast heeft het een constante magnetische doorlaatbaarheid en een geringe thermische uitzetting. Bovendien heeft het zeer goede eigenschappen bij hoge temperatuur en is het kruipvast.
De lasbaarheid van nikkel is dus goed mits de juiste lasparameters worden gebruikt.
Wat is niobium
Wat is niobium
Metaal zit in bijna alles en eigenlijk kunnen we niet zonder. Zo kent Iedereen wel de “gewone” soorten als staal en aluminium. Maar een exoot als niobium staat vaak in hun schaduw. Daarom een tipje van de sluier.
Niobium is een zacht en vervormbaar metaal met een hoge smelttemperatuur. Het is net als titaan, zirkoon en tantaal een reactief element met een soortelijk gewicht van 8,57.
Waar wordt niobium voor gebruikt
Het element niobium wordt gebruikt in naverbranders van straalmotoren, in juwelen en als buismateriaal in natriumlampen. Daarnaast vindt men toepassingen in ventilatiesystemen van autoclaven, als stuwkrachtvergroter in de ruimtevaart en als behuizing voor supergeleiding.
Vaak wordt niobium gebruikt als mengsel en soms in pure vorm. Daarnaast zijn er niobiummengsels in de markt met tantaal, hafnium, wolfraam en zirkoon.
De grote plussen van niobium
• hoge elektrische en thermische geleidbaarheid
• lage uitzettingscoëfficiënt
• hoge hittebestendigheid
• zeer goede corrosiebestendigheid
In zoutzuur en zwavelzuur presteert tantaal beter dan niobium. Daar staat tegenover dat het metaal wel goed bestand is tegen natriumdampen bij hoge temperaturen en drukken. Daarom is het ook prima resistent tegen vloeibare alkalimetalen.
Anders dan titaan is het metaal geschikt in droog chloorgas. Bovendien kan je het uitstekend toepassen in fluoridenhoudende en hoogoxiderende zuren en in zowel nat als droog chloor en broom.
Wist u dat niobium ook wordt toegepast in de MRI-scan als ‘diagnosteergereedschap’. Zo kan men laagje voor laagje het menselijk lichaam scannen zonder gevaarlijke straling.
Lassen en niobium
Het metaal leent zich goed om te lassen, maar dan moet je wel aan een aantal strenge spelregels voldoen.
