Die Bedeutung der Metalle für die heutige Industrie

Die heutige Welt ist ohne die Metallstrukturen unvorstellbar, sie finden ihre Anwendung in der Automibilindustrie bis hin zur Brückenbau. Obwohl die Begriffe wie Eisen, Metall und Stahl häufig vorkommen, stellt man sich die Frage, ob es einen Unterschied zwischen ihnen gibt? Einer der häufigen Fehler, die jeden Tag auftauchen, ist es, den Namen Eisen, Metall und Stahl als Synonymen zu verwenden oder gleichzusetzen.

Allerdings, gibt es ein gewisser Unterschied in den genannten Begriffen, die von der Begriffsdefinition selbst bis zu der Art wie man Stahl bzw. Eisen erhält.

Was ist der Unterschied zwischen Metall, Eisen und Stahl

Was sind Metalle?

Metalle sind chemische Elemente, deren Name dank der Metallverbindung gegeben ist, durch die Atome im Kristallgitter verbunden sind. Durch das Prisma der Chemie betrachtet, können in der Natur vorkommende Metalle in reiner Form ohne Zusätze gefunden werden.  Darüber hinaus hat jedes Metall ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften, die ihr Verhalten prägen.

Neben der genannten Einteilung können Metalle in edle, halbedle und nichtmetallische Metalle eingeteilt werden. Die Klassifizierung von Metallen in Bezug auf den Adel des hängt seine Resistenz gegen Korrosion. Edelmetalle sind so resistent gegen alle Arten von Korrosion, während die Metalle auf der anderen Seite nicht korrosiv wirken. Edelmetalle sind resistent gegen alle Arten von Korrosion, im Gegensatz zur nicht Edelmetalle.

Alle Metalle haben eine glänzende Oberfläche und hervorragende Verarbeitungseigenschaften. Allerdings, Aufgrund der reflexiven Eigenschaften gibt es jedoch Probleme beim Laserschneiden.

In der Regel können sie in der Natur am häufigsten im festen Zustand gefunden werden, außer Quecksilber in flüssigen Zustand.

Gibt es einen Unterschied zwischen Metall und Stahl?

Ja. Stahl kann nicht aufgrund seiner chemischen Eigenschaften kann nicht als Metall klassifiziert werden, sondern als Legierung. Daher haben Metalle als solche in ihrer Struktur keine Grundierung  im Gegensatz zu dem Stahl.

Trotz der Tatsache, dass Stahl kein Metall ist, besitzt es Eigenschaften, die Metalle haben. Zum Beispiel können Stahlplatten wie Metalle eine glänzende Oberfläche haben. Betrachtet man das durch Prisma Eigenschaften, ist Stahl ein guter Strom- und Wärmeerzeuger genau wie alle Metalle. Aufgrund seiner Zusammensetzung kann es jedoch nicht in einem periodischen System von Elementen in der Metallkategorie platziert werden.

Was ist mit dem Unterschied zwischen Eisen und Stahl?

Eisen kann als Rohmaterial für die Herstellung von Legierungen sowie für Bauteile wie Schrauben klassifiziert werden. Dementsprechend macht die Tatsache, dass Stahl einen Eisengehalt von bis zu 99% hat, den Hauptunterschied zwischen diesen beiden Elementen aus.

Außerdem was wirkt sich auf einen erheblichen Unterschied zwischen dem Stahl und Eisen sind seine Eigenschaften. Rostfreier Stahl (Inox) ist korrosionsbeständig, hat eine gute Wärmeleitfähigkeit und Eigenschaften, die ihn zu einem der am häufigsten verwendeten Konstruktionsmetalle machen.

Eisen ist ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Komponenten

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Die Bildung von legiertem rostfreien Stahl

Die heutige Welt des Bauingenieurwessens, Automobilindustrie, Maschinenbau und viele andere Bereiche ist ohne rostfreien Stahl oder Inox kaum vorstellbar. Inox entstand 1821 als der Franzose Berithie 1,5% Chrom zu Stahl hinzufügte, um Besteck herzustellen. Im Laufe des 20. Jahrhunderts wurde ein systematischer Ansatz für die Entwicklung der Stahlproduktionstechnologie entdeckt und zahlreiche neuen Verfahren und Techniken entdeckt, die wesentlich zur Verbesserung der Stahlproduktion beigetragen haben.

Die Bedeutung dieses Materials spiegelt sich in der Tatsache wider, dass im Jahr 2011 insgesamt 1 490.06 Millionen Tonnen Stahl in der Welt produziert wurden, und diese Zahl nimmt im Laufe der Jahre zu. Ein der führende Edelstahlhersteller ist China, gefolgt von Japan, den USA und Indien. Die besondere Bedeutung von rostfreien Stahl liegt darin, dass er vollständig recycelt werden kann und der Anteil an recyceltem Inox bis zu 80% beträgt.

Chemische Zusammensetzung von Inox

Wie bereits gesagt wurde, in der Herstellung von rostfreien Stahl dem Stahl wird ein bestimmter Prozentsatz an Chrom oder Nickel zugesetzt.  Diese Materialien machen Stahl korrionsbeständig. Eisen und Kohlenstoff wird dem Chrom hinzugefügt, dessen Anteil bis zu 20% betragen kann.  Neben Chrom wird Nickel zu der Mischung hinzugefügt. Allerdings, unterschiedliche Standards bei der Herstellung von Inox erfordern jedoch unterschiedliche Anteile an chemischen Elementen. Zum Beispiel enthält Stahl Norm X13 NiCr Si 35-16 in sich enthält bis zu 37% Nickel und 17% Chrom, während die andere Elemente wie Stickstoff sich bewegt  in einem Anteil von maximal 0,11% . Das wichtigste Metall in der chemischen Zusammensetzung ist jedoch Chrom, das auf der Oberfläche des Stahls eine oxidierte Schicht schafft, die den Stahl vor Korrosion und äußeren Einflüssen schützt.

Herstellungsprozess

Herstellungsprozess von rostfreien Stahl beginnt mit dem Aufladen von Recycling mit großen Kränen oder Magneten in Behälter, die dann in einen Hochofen transportiert werden. In Hochöfen wird unter Zugabe von Nickel oder Chrom recycelter Stahl zum Schmelzen gebracht. Es gibt mehr Öfen, die in diesem Prozess verwendet werden können, und unter den besten ist ein Elektroofen, aus dem gleichzeitig der beste und der qualitätsvolle Stahl entsteht vor dem Schmelzen sollte der Stahl jedoch gemahlen oder von Verunreinigungen gereinigt werden, um die Qualität so gut wie möglich zu machen.

Der Herstellungsprozess wird im Raffinationsofen nach dem Schmelzen fortgesetzt. Da geschmolzener Stahl selbst viele andere chemische Elemente enthält, müssen diese Elemente entfernt werden, was durch den Raffinationsprozess erreicht wird, wonach der geschmolzene Stahl aus dem Raffinationsofen fließt und in Stücke von etwa 64 Metern Länge geformt wird. Diese Stücke werden weiter gewalzen, um schließlich ein gewalztes Stahlband zu erhalten, das dann zur Reinigung gegeben wird bzw  wo eine Schutzschicht gebildet wird, indem das Chrom und die Atmosphäre in Kontakt gebracht werden. Danach wird der Stahl entsprechend den Kundenanforderungen geformt oder geschnitten, und später kann man aus ihn Rohren, Zäunen usw hergestellt werden.

Abgesehen davon, dass Stahl durch das Recycling von Altstahl hergestellt werden kann, kann es auch durch die Reinigung von Roheisen hergestellt werden, ein Prozess, der sich in einigen Segmenten vom Produktionsprozess mit recyceltem Stahl unterscheidet.

Hochofen

Herstellungsprozess von Stahl, sowie andere Metalle, beginnt im Hochofen. Der Eelektrofen dient zum Schmelzen von Stahl und wird auf der Grundlage von Lichtbogen oder Induktion hergestellt. Die Lichtbogen Grundlage funktioniert so, dass zwischen der Elektrode und dem Metall mittels elektrischer Energie eine hohe Temperatur entsteht und zur Stahl Schmelzung führt. Es gibt mehrere grundlegende Gründe, warum ein Elektroofen verwendet wird, und die Hauptgründe sind sehr einfach, hohe Temperatur, leichtere Kontrolle der chemischen Zusammensetzung, kein Verbrennungsprodukt und viel weniger Beschichtung auf dem Ofen selbst zu erreichen.

Arten von rostfreien Stahl

Es gibt viele Arten von rostfreien Stählen, d.h. Inox, die in aufgeteilt werden können:

• Ferrit rostfreier Stahl – diese Art von Inox enthält von 13 bis 17% Chrom. Diese Art von Stahl ist sehr resistent gegen Säure, es ist sehr weich, es besitzt die Eigenschaften von Magneten,  aber es meldet sich ein Problem von schlechten Schweiß

• Ausstenitni Inox – der Anteil von Chrom in dieser Art von Stahl ist von 15 bis 20%. Seine Haupteigenschaften sind nicht magnetisch, ist mehr verformt bei Schweißen, Plastizität und gute Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen.

•  Austenit Ferrit Inox – der Anteil von Chrom liegt zwischen 22 bis 24%. Diese Art von Stahl wird oft im Bergbau verwendet, oder die Öl-Industrie, Petrochemie und chemische Industrie

• Martensitische Inox – Inox, hat einen erhöhten Anteil an Kohlenstoff,  und ist wichtig in der Anwendung in der Herstellung von Werkzeugen

• Niedrigfester Inox – dieser Stahl ist hoch belastbar. Sie werden verwendet, um Teile zu produzieren, die in einer Umgebung, in den Ort wo unreine Luft sich befindet.

Edelstahlverarbeitungstechniken (Inox)

Inox als eines der häufigste Metalle in der heutigen Industrie hat verschiedene Verarbeitungstechniken. Allerdings, um Positionen aus Inox zu machen, ist es notwendig sie zu schneiden. Eine der wirtschaftlichen Schneidtechniken ist das Laserschneiden.  Zusätzlich zum Laserschneiden ist es möglich,Inox mit folgenden Techniken zu schneiden: :

• Plasmaschneider
• Wasserschneider
• Autogenschneider
• Schneiden mit Schneidplatten

Von allen oben erwähnten Schneidetechniken ist das Laserschneiden von Inox jedoch eine Technik, bei der das Verhältnis von Schneidqualität, Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit am besten ist.

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Aluminium als Hauptmetall in der heutigen Industrie

Aluminium ist das dritthäufigste Element und häufigste Metall in der Erdkruste  mit einen Prozent von 7,3%. Lange Zeit jednoch wusste die Welt nichts über ihre Existenz und ihre Art zu produzieren.  Ein Engländer, Sir Humphrey Davy vor 208 Jahren, d.h. 1808., entdeckte er seine Existenz und 1854. wurde die ersten primitive Methode, um diese wichtige Metall entwickelt.

Technologische Prozess, mit denen Aluminium erst 1886 hergestellt und gefunden wurde, und die verantwortlichen dafür waren Paul Herlot und Charles Hall, die das Herstellungsverfahren durch Elektrolyse entdeckten. Zusätzlich zu diesen Fund ist es interessant zu erwähnen, das die oben genannte Wissenschaftler nichts über die Existenz und Arbeit des anderen wussten, obwohl in zwei teilen der Welt und ohne jeglichen Kontakt, eine völlig identisches Produktionsweise entwickelten.

Technologischer Prozess der Aluminiumproduktion

Wie bereits erwähnt, wird Aluminium nach dem Hall-Heroult-Verfahren oder dem Bayer-Verfahren hergestellt. Das Bayer-Verfahren besteht darin, die Tonerde (Aluminiumoxid) zu erhalten, das wiederum aus dem Bauxit gewonnen wird. Um zwei Tonnen Aluminium zu produzieren, sind  in der Regel vier Tonnen Bauxit erforderlich.

Tonerde – Kryolith – Gemisch befindet sich in einer Wanne, bei eintauchen der Anode beginnt die Elektrolyse. Die Anode wird in der Regel alle 20 Tage gewechselt wegen der Abnutzung. Durch Elektrolyse wird die Tonerde geschmolzen in der Wanne aus den sich unterschiedliche Aluminiumoxidfluridionen entstehen. Auf diese Weise werden zahlreiche Fluoride erzeugt, die durch das Reinigungssystem durchgeführt werden, um zu vermeiden, dass die Atmosphäre kontaminiert wird. Neben den schädlichen Gasen, die auf der  Anoden erzeugt werden, ist das Problem der sogenannte Roterschlamm der entsteht durch Aluminiumhydroxid.

Mit der Entwicklung von technologischen Prozessen ist die Aluminiumproduktion stark vorangekommen. Die ersten Fabriken, die Aluminium produzierten, hatten Zellen mit einer Leistung von 1.000 Ampere, während die heutigen Fabriken ihre Zellen mit einer Stromstärke von 5.000 Amper versorgen.

Aluminium als konstruktives Metall

Aluminium wird heute bei der Konstruktion verschiedener Objekte oder Teile verwendet. Der Grund für die Anwendung dieses Metalls ist seine Beständigkeit gegen Korrosion, Festigkeit und geringe Masse. Aus diesem Grund sind einige Teile in Autos und Flugzeugen aus Aluminium gefertigt.  Einige der anderen Anwendungen, d.h. aus Aluminium gefertigte Gegenstände, sind :

• Aluminiumstange – werden üblicherweise im Bauingenieurwesen verwendet
• Aluminiumblech – werden in Bauwesen, Maschinenbau, Produktion von Geschirr, Elektrotechnik und in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.
• andere Aluminiumprofile – Sie werden für die Herstellung von Rahmen verwendet z.B. Tische
• Aluminiumlegierung – haben verschiedene Anwendungen, vom Schiffbau bis zur Fertigung

Aluminium Eigenschaften

Wie bereits erwähnt, hat Aluminium seine Anwendung in zahlreichen Industrien dank seiner Eigenschaften,  darunter die wichtigsten sind:

• fast dreimal leichter als Stahl
• Gute Dehnbarkeit und Stärke
• ausgezeichnete Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen
• 13- fache höhere Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Edelstahl
• besitzt keine magnetische Eigenschaften
• Gute Bearbeitbarkeit
• ausgezeichnete Beständigkeit gegen äußere Einflüsse
• ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit

Aluminiumverarbeitung

Aluminium ist wegen seiner Eigenschaften die oben erwähnt worden sind sehr leicht zu verarbeiten. Allerdings, während der Verarbeitung sollte man ein Auge auf die Erwärmung von Aluminium achten, und dies gilt besonders auf Schweißen bzw. Schleifen.

Durch Erhitzen kann Aluminium verformt werden, bzw., während des Schweißen entwickelt sich  hohe Temperatur, dadurch entsteht poröser Lot. Für die häufigsten Verfahren zum Schweißen von Aluminium werden TIG, MIG und Lichtbogenschweißen verwendet.

Beim Schleifen von Aluminium sollte sehr vorsichtig sein, weil es passieren kann, bei hohe Drehgeschwindigkeit der Schleifmaschine Aluminium wird matschig. Um einen hohen Glanz zu erzielen, muss Aluminium in mehr Zyklen verschiedener Schleifplatten mit unterschiedlichem Druck auf die Oberfläche geschliffen werden.

Eine der Aluminiumverarbeitungsverfahren ist das eloxieren bzw, die gezielte Oxidation von Aluminium, so dass es vor äußeren Einflüssen geschützt bleibt oder eine bestimmte Farbe annimmt. Eloxieren wird häufigsten im alkalische Wanne durch Elektrolyseprozess durchgeführt.

Laserschneiden von Aluminium

Fast alle Metalle haben eine reflektierende Eigenschaft, was insbesondere bei Aluminium der Fall ist. Die reflektierenden Eigenschaften von Aluminium können verursachen Zerstörung bzw. Beschädigung des Lesers der dazu dient schneiden durchzuführen.

Was ist eigentlich Reflexion? Reflexition ist die Eigenschaft von Metallen und Materialien im Allgemeinen, die die Abstoßung von Strahlen (z.B. Licht) zurück zur Quelle verursacht, was im Fall des Laserschneidens bedeutet, dass der Laserstrahl in den optischen Teil der Laserschneidmaschine reflektiert wird.

Wegen der reflektierende Aluminium Eigenschaften, auf das Aluminium wird eine Schicht aufgetragen damit man das reflektieren vermeidet.

Allerdings, ist dies nicht genug, da die Reflexion nicht nur von der Oberfläche des Aluminiumblechs kommt, sondern auch von dem geschmolzenen Aluminium, welches das unvermeidliche Schneidprodukt ist.

Aus diesem Grund, beim Schneiden von Aluminium, ist es notwendig, die Schneidparameter einzustellen, was die Reflexion auf ein Minimum reduziert oder vollständig eliminiert.

Die meisten der heutigen Laserschneider von heute haben ein speziell für das Schneiden von Aluminium entwickeltes System, das den Schnittparametern folgt und nach einer möglichen kritischen Reflexion den Laserstrahl abschaltet und somit mögliche Schäden verhindert.

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