Magnesium komt nauwelijks in zuivere vorm op aarde voor. Het wordt ge- wonnen uit magnesiumverbindingen uit zoutlagen in de aardkorst, of uit de zee door het indampen van zeewater. Het materiaal is zeer licht en is daar- om uitermate geschikt voor bijvoorbeeld toepassing in met name de trans- portsector. Een lichter voertuig levert immers brandstofbesparing op en de mogelijkheid van een hogere beladingsgraad. Het materiaal is niet nieuw, maar word nauwelijks in de bouwsector toege- past. Dat lijkt nu te veranderen. Magnesium voorziet namelijk in een toene- mende behoefte aan specifieke lichtgewicht constructies. Maar, dit is niet de enige reden dat het in opkomst is; de verbeterde verwerkingstechnie- ken spelen ook een belangrijke rol. Bij de verwerking van magnesium werd voorheen vooral gebruik gemaakt van giettechnieken, maar producten afkomstig uit kneedprocessen, zoals extruderen (persen door een matrijs) hebben betere mechanische eigen- schappen. De toepassing van met name ge?xtrudeerd magnesium zal naar verwachting de komende jaren sterk toenemen. Magnesium extrusie en de toepassing van magnesium profielen zijn nog volop in ontwikkeling. Er zijn twee methoden gebruikelijk namelijk hydrostatische extrusie en di- recte extrusie. Bij hydrostatische extrusie is het basismateriaal omgeven door een vloeistof waardoor sneller kan worden ge-?xtrudeerd maar met deze methode zijn geen complexe vormen mogelijk die wel kunnen wor- den uitgevoerd met de directe extrusiemethode. Bij directe extrusie wordt het basismateriaal verwarmd waarna het door een matrijs wordt geperst die de vorm van het gewenste profiel heeft. Dat gaat met meer wrijving en dus energie gepaard en het proces verloopt mede hierdoor ook trager. Een interessante toepassing van magnesium in de bouw is bijvoorbeeld gereedschap, steigermateriaal, lichtgewicht constructies waardoor eerder of eenvoudiger kan worden voldaan aan de arbo-voorschriften met betrek- king tot de maximale tilbelasting, maar ook indien het beperken van het ei- gen gewicht van de constructie van belang is, zoals bij tentconstructies of bij grote overspanningen. Dit alles maakt het materiaal voor de toekomst een geduchte concurrent van andere lichtgewichtmaterialen zoals alumini- um en composietmaterialen. Ruime beschikbaarheid Door de eigenschappen van magnesium en de ruime beschikbaarheid als grondstof (magnesium is het op zeven na meest voorkomende element op aarde) heeft het materiaal alles in zich om het metaal van de toekomst te worden. Het materiaal is aanzienlijk lichter dan aluminium en zelfs vier keer lichter dan staal. Bovendien is het lasbaar en verliest het, in tegenstelling tot veel andere materialen zoals aluminium, tijdens het lassen geen sterkte. Daarnaast is het materiaal goed te verspanen (frezen, boren, schaven, e.d.) en eventueel te verlijmen. Er zijn legeringen die redelijk tot goed buigbaar zijn, zoals ZM 21. Deze legering is ook erg goed te lassen en dus bij uitstek geschikt voor constructiedoeleinden. Bij ge-?xtrudeerd magnesium zijn de meest toegepaste legeringen: ZK 60 (hoge sterkte, niet lasbaar)-AZ 61 (goede sterkte, moeilijk vervormbaar) ? AZ 31 (gemiddelde sterkte, redelijk vervormbaar) ? ZM 21 (gemiddelde sterkte en zeer goed vervormbaar). 2Lichter dan aluminium Artikel Magnesium: bouwmateriaal van de toekomst? Lichter dan aluminium Als je aan materialen voor de bouw denkt, zal het metaal Magnesium niet als eerste boven komen. Dat is toch een materiaal uit de ruimtevaart? Toch zal het materiaal steeds vaker toegepast gaan worden door verbeterde verwerkingstechnieken. Het belangrijkste voordeel van het materiaal is het lage soortelijke gewicht. Magnesium is namelijk 75 procent lichter dan staal en 35 procent lichter dan aluminium. Magnesium Aluminium Staal Soortelijk gewicht (kg/dm3) 1,738 2,700 7,870 Hardheid (Brinell) 55 60 290 Smeltpunt (?C) 650 652 1535 Kookpunt (?C) 1090 2200 3000 Warmtecapaciteit (J/kgK) 1025 896 470 Warmtegeleiding (W/mK) 156 154 50 Verwerkingstechnieken: Gieten: de methode is vergelijkbaar met het gieten van aluminium, maar bij magnesi- um zijn speciale voorzieningen noodzakelijk vanwege de snelle ontbranding van de magnesiumdamp. Thixomolding: spuitgieten van magnesium. Dit is vergelijkbaar met het spuitgieten van kunststof. Het materiaal wordt kneedbaar in een matrijs geperst. Extruderen: sterk in opkomst is het extruderen van magnesium profielen; dit kan ge- daan worden op de extrusiepersen die ook voor aluminium worden gebruikt, maar dit proces is langzamer en vergt veel expertise. Vergelijking van de eigenschappen van magnesium, aluminium en staal. BRON:MORGOALUMINIUMB.V. Natuurlijk heeft magnesium ook nadelen ten opzichte van andere materialen. Magnesium oxideert bijvoorbeeld erg snel en is minder goed bestand tegen (atmosferische) corrosie dan aluminium. Hierdoor is een nabehandeling meestal noodzakelijk. Het is daarom, afhankelijk van de toepassing, sterk aan te bevelen het materiaal te anodiseren of te poedercoaten. De kosten van het basismateriaal (per kilo) zijn vergelijkbaar met die van aluminium maar de kostprijs van het halffabrikaat is vooralsnog hoger bij magnesium. Het prijsverschil wordt veroorzaakt door de kleinschaligheid en de duur van het fabricageproces. Het extruderen van magnesium gaat langzamer dan bijvoorbeeld het extruderen van aluminium om scheurvorming te voorkomen. Verder wordt het materiaal op een andere wijze voorverhit wat zorgt voor een lagere verwerkingssnelheid. Bij de verwerking en opslag van magnesium moet rekening worden gehouden met extra veiligheidsvoorschriften. Zo mogen bij het ver- spanen van magnesium geen watergedragen koelmiddelen worden toegepast aangezien bij deze combinatie waterstofgas ontstaat. Bij het (normaal) gebruik van magnesium eindproducten zijn er geen extra risico's. 3Lichter dan aluminium Artikel Mark Wemmenhove Mark Wemmenhove is werkzaam als di- recteur bij Morgo Aluminium B.V.. Info: www.morgo.nl. Legering AZ 31 B-F AZ 61 A-F AZ 61 A-F AZ 80 A-T5 AZ 80 A-F ZK 60 A-T5 ZM 21-F Hol Massief Dichtheid (kg/dm3) 1,77 1,8 1,8 1,8 1,8 1,83 1,8 Hardheid (Brinell) 49 50 60 82 67 88 nvt E-modules (GPa) 45 45 45 45 45 45 45 Treksterkte UTS (MPa) 260 280 310 380 340 365 234 Vloeisterkte YTS (MPa) 200 165 230 275 250 305 152 Drukspannning CYS (MPa) 97 110 130 240 - 250 - Smeltpunt (0C) 605 - 630 418 418 427 427 518 nvt Breukgrens in 50 mm 15% 14% 16% 7% 7% 11% 8% Kenmerken Gemiddelde Goede Goede Sterker dan Sterker dan Hogere sterkte, Goed vervormbaar, sterkte sterkte sterkte AZ 61 AZ 61 niet lasbaar gemiddelde sterkte Hier wordt het voorste deel van de magnesium billet (het `basisblok') extra voorverwarmd voordat deze door de matrijs wordt geperst. Materiaalspecificaties en eigenschappen BRON:MORGOALUMINIUMB.V. BRON:MATWEB.COM