Aluminium jest najbardziej obfitym metalem na świecie i jest trzecim najbardziej powszechnym pierwiastkiem obejmującym 8% skorupy ziemskiej. Wszechstronność aluminium sprawia, że jest ono najczęściej używanym metalem po stali.

Produkcja aluminium

Aluminium pochodzi z minerału boksyt. Boksyt jest przekształcany w tlenek glinu (tlenek glinu) w procesie Bayera. Tlenek glinu jest następnie przetwarzany na metaliczny glin przy użyciu ogniw elektrolitycznych i procesu Halla-Heroulta.

Roczny popyt na aluminium

Światowy popyt na aluminium wynosi około 29 milionów ton rocznie. Około 22 mln ton to nowe aluminium, a 7 mln ton to złom aluminiowy pochodzący z recyklingu. Wykorzystanie aluminium z recyklingu jest ekonomicznie i ekologicznie uzasadnione. Do wyprodukowania 1 tony nowego aluminium potrzeba 14.000 kWh. Z kolei przetopienie i recykling jednej tony aluminium pochłania tylko 5% tej ilości. Nie ma różnicy w jakości pomiędzy pierwotnymi i przetworzonymi stopami aluminium.

Zastosowania aluminium

Czyste aluminium jest miękkie, plastyczne, odporne na korozję i ma wysoką przewodność elektryczną. Jest szeroko stosowane do produkcji folii i przewodów, ale stopienie z innymi pierwiastkami jest konieczne, aby zapewnić większą wytrzymałość potrzebną do innych zastosowań. Aluminium jest jednym z najlżejszych metali konstrukcyjnych, o stosunku wytrzymałości do wagi przewyższającym stal.

Dzięki wykorzystaniu różnych kombinacji jego korzystnych właściwości, takich jak wytrzymałość, lekkość, odporność na korozję, możliwość recyklingu i formowalność, aluminium jest wykorzystywane w coraz większej liczbie zastosowań. Ten wachlarz produktów rozciąga się od materiałów konstrukcyjnych po cienkie folie opakowaniowe.

Oznaczenia stopów

Aluminium jest najczęściej stopem miedzi, cynku, magnezu, krzemu, manganu i litu. Dodawane są również niewielkie ilości chromu, tytanu, cyrkonu, ołowiu, bizmutu i niklu, a żelazo jest niezmiennie obecne w niewielkich ilościach.

Istnieje ponad 300 stopów kutych, z czego 50 jest w powszechnym użyciu. Są one zwykle identyfikowane przez czterocyfrowy system, który powstał w USA i jest obecnie powszechnie akceptowany. Tabela 1 opisuje ten system dla stopów kutych. Stopy odlewnicze mają podobne oznaczenia i używają systemu pięciocyfrowego.

Tablica 1. Oznaczenia dla kutych stopów aluminium.

.

Dla niestopowych stopów aluminium do przeróbki plastycznej oznaczonych 1XXX, dwie ostatnie cyfry oznaczają czystość metalu. Są one równoważne do dwóch ostatnich cyfr po przecinku, gdy czystość aluminium jest wyrażona z dokładnością do 0,01 procent. Druga cyfra wskazuje zmiany w limitach zanieczyszczeń. Jeśli druga cyfra jest zero, to wskazuje niestopowego aluminium z naturalnych limitów zanieczyszczeń i 1 do 9, wskazują poszczególne zanieczyszczenia lub pierwiastki stopowe.

Dla grup 2XXX do 8XXX, ostatnie dwie cyfry identyfikują różne stopy aluminium w grupie. Druga cyfra oznacza modyfikacje stopu. Druga cyfra zero wskazuje oryginalny stop, a liczby całkowite od 1 do 9 wskazują kolejne modyfikacje stopu.

Właściwości fizyczne aluminium

Aluminium ma gęstość około jednej trzeciej gęstości stali lub miedzi, co czyni je jednym z najlżejszych komercyjnie dostępnych metali. Wynikający z tego wysoki stosunek wytrzymałości do wagi sprawia, że jest to ważny materiał konstrukcyjny pozwalający na zwiększenie ładowności lub oszczędność paliwa, szczególnie w przemyśle transportowym.

Wytrzymałość aluminium

Czyste aluminium nie ma wysokiej wytrzymałości na rozciąganie. Jednak dodatek pierwiastków stopowych takich jak mangan, krzem, miedź i magnez może zwiększyć właściwości wytrzymałościowe aluminium i stworzyć stop o właściwościach dostosowanych do konkretnych zastosowań.

Aluminium jest dobrze przystosowane do pracy w zimnym środowisku. Ma przewagę nad stalą w tym, że jego wytrzymałość na rozciąganie wzrasta wraz z obniżaniem się temperatury, zachowując jednocześnie swoją ciągliwość. Stal z drugiej strony staje się krucha w niskich temperaturach.

Odporność aluminium na korozję

Po wystawieniu na działanie powietrza, warstwa tlenku aluminium tworzy się prawie natychmiast na powierzchni aluminium. Warstwa ta ma doskonałą odporność na korozję. Jest ona dość odporna na większość kwasów, ale mniej odporna na zasady.

Przewodność cieplna aluminium

Przewodność cieplna aluminium jest około trzy razy większa niż stali. To sprawia, że aluminium jest ważnym materiałem zarówno dla zastosowań chłodniczych jak i grzewczych, takich jak wymienniki ciepła. W połączeniu z tym, że jest nietoksyczne, ta właściwość oznacza, że aluminium jest szeroko stosowane w naczyniach kuchennych.

Przewodnictwo elektryczne aluminium

Wraz z miedzią, aluminium ma wystarczająco wysoką przewodność elektryczną, aby stosować je jako przewodnik elektryczny. Chociaż przewodność powszechnie używanego stopu przewodzącego (1350) wynosi tylko około 62% wyżarzonej miedzi, ma on tylko jedną trzecią wagi i dlatego może przewodzić dwa razy więcej energii elektrycznej w porównaniu z miedzią o tej samej wadze.

Odbijanie światła przez aluminium

Od promieniowania UV do podczerwieni, aluminium jest doskonałym odbijaczem energii promienistej. Odbicie światła widzialnego na poziomie około 80% oznacza, że jest ono szeroko stosowane w oprawach oświetleniowych. Te same właściwości odbicia sprawiają, że aluminium jest idealnym materiałem izolacyjnym, chroniącym przed promieniami słonecznymi w lecie, a jednocześnie izolującym przed utratą ciepła w zimie.

Tabela 2. Właściwości dla aluminium.

Właściwości mechaniczne aluminium

Aluminium może być silnie odkształcone bez uszkodzenia. Pozwala to na formowanie aluminium poprzez walcowanie, wyciskanie, ciągnienie, obróbkę mechaniczną i inne procesy mechaniczne. Może być również odlewane z wysoką tolerancją.

Stopowanie, obróbka na zimno i obróbka cieplna mogą być wykorzystane do dostosowania właściwości aluminium.

Wytrzymałość na rozciąganie czystego aluminium wynosi około 90 MPa, ale może być zwiększona do ponad 690 MPa w przypadku niektórych stopów poddawanych obróbce cieplnej.

Tabela 3. Własności mechaniczne wybranych stopów aluminium.

.

.

.

.

.

.

.

.

Normy aluminiowe

Stara norma BS1470 została zastąpiona dziewięcioma normami EN. Normy EN są podane w tabeli 4.

Tabela 4. Normy EN dotyczące aluminium

Normy EN różnią się od starej normy, BS1470 w następujących obszarach:

• Składy chemiczne – bez zmian.
• System numeracji stopów – bez zmian.
• Oznaczenia temperatury dla stopów obrabialnych cieplnie obejmują teraz szerszy zakres specjalnych temperatur. Wprowadzono do czterech cyfr po literze T dla zastosowań niestandardowych (np. T6151).
• Oznaczenia odpuszczania dla stopów niepoddających się obróbce cieplnej – istniejące odpuszczanie pozostało bez zmian, ale odpuszczanie jest teraz bardziej kompleksowo zdefiniowane pod względem sposobu ich tworzenia. Miękki (O) temperament jest teraz H111 i pośredni temperament H112 został wprowadzony. Dla stopu 5251 temperatury są teraz pokazane jako H32/H34/H36/H38 (odpowiednik H22/H24, itd.). H19/H22 & H24 są teraz pokazane oddzielnie.
• Właściwości mechaniczne – pozostają podobne do poprzednich danych. 0,2% naprężenia próbnego musi być teraz podawane na świadectwach badań.
• Tolerancje zostały zaostrzone w różnym stopniu.

Obróbka cieplna aluminium

Do stopów aluminium można zastosować następujące rodzaje obróbki cieplnej:

• Homogenizacja – usunięcie segregacji przez ogrzewanie po odlaniu.
• Wyżarzanie – stosowane po obróbce na zimno w celu zmiękczenia stopów utwardzających się podczas pracy (1XXX, 3XXX i 5XXX).
• Hartowanie wytrąceniowe lub wiekowe (stopy 2XXX, 6XXX i 7XXX).
• Obróbka cieplna roztworu przed starzeniem stopów utwardzających się wytrąceniowo.
• Uzdatnianie do utwardzania powłok
• Po obróbce cieplnej do numerów oznaczeń dodaje się przyrostek.
• Przyrostek F oznacza „jako wytworzone”.
• O oznacza „wyżarzone wyroby kute”.
• T oznacza, że zostały poddane „obróbce cieplnej”.
• W oznacza, że materiał został poddany obróbce cieplnej w roztworze.
• H odnosi się do stopów niepoddających się obróbce cieplnej, które są „obrabiane na zimno” lub „hartowane naprężeniowo”.

Stopy niepoddające się obróbce cieplnej to stopy z grup 3XXX, 4XXX i 5XXX.

Tabela 5. Oznaczenia obróbki cieplnej dla aluminium i stopów aluminium.

Hartowanie aluminium

Stopy nie nadające się do obróbki cieplnej mogą mieć dostosowane właściwości przez obróbkę na zimno. Przykładem jest walcowanie na zimno.

Te dostosowane właściwości zależą od stopnia obróbki na zimno i od tego, czy po obróbce następuje wyżarzanie lub stabilizująca obróbka cieplna.

Nomenklatura do opisu tych obróbek używa litery, O, F lub H, po której następuje jedna lub więcej liczb. Jak przedstawiono w tabeli 6, pierwsza liczba odnosi się do stanu obrobionego, a druga liczba do stopnia odpuszczania.

Tabela 6. Non-Oznaczenia stopów niepoddających się obróbce cieplnej

Tablica 7. Kody odpuszczania dla blach

UWAGA

Niniejsze dane mają charakter wyłącznie orientacyjny i nie mogą być traktowane jako substytut pełnej specyfikacji, z której zostały zaczerpnięte. W szczególności, wymagania dotyczące właściwości mechanicznych różnią się znacznie w zależności od temperamentu, produktu i wymiarów produktu. Informacje są oparte na naszej obecnej wiedzy i są podane w dobrej wierze. Jednakże, Spółka nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek działania podjęte przez osoby trzecie w oparciu o nie.

Jako, że produkty wyszczególnione mogą być używane do różnych celów i jako, że Spółka nie ma kontroli nad ich użyciem, Spółka w szczególności wyklucza wszelkie warunki lub gwarancje wyrażone lub dorozumiane przez ustawę lub w inny sposób co do wymiarów, właściwości i/lub przydatności do jakiegokolwiek szczególnego celu.

Wszelkie porady udzielone przez Spółkę osobom trzecim są udzielane wyłącznie w celu pomocy tej stronie i bez odpowiedzialności ze strony Spółki. Każda umowa pomiędzy Spółką a klientem będzie podlegać Warunkom Sprzedaży Spółki. Zakres zobowiązań Firmy wobec klienta jest jasno określony w tych Warunkach, których kopia jest dostępna na żądanie.

Informacja ta została pozyskana, zweryfikowana i dostosowana na podstawie materiałów dostarczonych przez Aalco – hurtownię metali żelaznych i nieżelaznych.

Więcej informacji na temat tego źródła można znaleźć na stronie Aalco – hurtownia metali żelaznych i nieżelaznych.

Cytaty

.