Aluminiul este cel mai abundent metal din lume și este al treilea cel mai comun element, reprezentând 8% din scoarța terestră. Versatilitatea aluminiului face ca acesta să fie cel mai utilizat metal după oțel.

Producerea aluminiului

Aluminiul este derivat din mineralul bauxită. Bauxita este transformată în oxid de aluminiu (alumină) prin procedeul Bayer. Alumina este apoi transformată în aluminiu metalic cu ajutorul celulelor electrolitice și al procedeului Hall-Heroult.

Cererea anuală de aluminiu

Domanda mondială de aluminiu este de aproximativ 29 de milioane de tone pe an. Aproximativ 22 milioane de tone reprezintă aluminiu nou și 7 milioane de tone reprezintă deșeuri de aluminiu reciclate. Utilizarea aluminiului reciclat este convingătoare din punct de vedere economic și ecologic. Este nevoie de 14.000 kWh pentru a produce 1 tonă de aluminiu nou. În schimb, este nevoie de doar 5% din această cantitate pentru a retopii și recicla o tonă de aluminiu. Nu există nicio diferență de calitate între aliajele de aluminiu virgin și cele reciclate.

Aplicații ale aluminiului

Aluminiul pur este moale, ductil, rezistent la coroziune și are o conductivitate electrică ridicată. Este utilizat pe scară largă pentru folii și cabluri conductoare, dar este necesară alierea cu alte elemente pentru a obține rezistența mai mare necesară pentru alte aplicații. Aluminiul este unul dintre cele mai ușoare metale tehnice, având un raport rezistență/greutate superior celui al oțelului.

Prin utilizarea diferitelor combinații ale proprietăților sale avantajoase, cum ar fi rezistența, ușurința, rezistența la coroziune, reciclabilitatea și formabilitatea, aluminiul este utilizat într-un număr din ce în ce mai mare de aplicații. Această gamă de produse variază de la materiale structurale până la folii subțiri de ambalaj.

Denumiri ale aliajelor

Aluminiul este cel mai frecvent aliat cu cupru, zinc, magneziu, siliciu, mangan și litiu. Se fac, de asemenea, mici adaosuri de crom, titan, zirconiu, plumb, bismut și nichel, iar fierul este invariabil prezent în cantități mici.

Există peste 300 de aliaje forjate, 50 fiind de uz comun. Ele sunt în mod normal identificate printr-un sistem cu patru cifre, care a luat naștere în SUA și este acum universal acceptat. Tabelul 1 descrie sistemul pentru aliajele forjate. Aliajele turnate au denumiri similare și folosesc un sistem cu cinci cifre.

Tabelul 1. Denumiri pentru aliajele de aluminiu forjat.

.

.

.

Pentru aliaje de aluminiu forjat nealiate desemnate 1XXX, ultimele două cifre reprezintă puritatea metalului. Ele sunt echivalente cu ultimele două cifre de după virgulă atunci când puritatea aluminiului este exprimată cu o precizie de 0,01 procente. A doua cifră indică modificări ale limitelor de impurități. Dacă a doua cifră este zero, aceasta indică aluminiul nealiat care are limite naturale de impurități, iar cifrele de la 1 la 9 indică impurități individuale sau elemente de aliere.

Pentru grupele de la 2XXX la 8XXX, ultimele două cifre identifică diferite aliaje de aluminiu din cadrul grupei. A doua cifră indică modificări ale aliajului. O a doua cifră egală cu zero indică aliajul original, iar numerele întregi de la 1 la 9 indică modificări consecutive ale aliajului.

Proprietățile fizice ale aluminiului

Aluminiul are o densitate de aproximativ o treime din cea a oțelului sau a cuprului, ceea ce îl face unul dintre cele mai ușoare metale disponibile în comerț. Rezultatul este un raport ridicat între rezistență și greutate, ceea ce îl face un material structural important care permite creșterea încărcăturii utile sau economisirea combustibilului, în special pentru industriile de transport.

Rezistența aluminiului

Aluminiul pur nu are o rezistență mare la tracțiune. Cu toate acestea, adăugarea de elemente de aliere, cum ar fi manganul, siliciul, cuprul și magneziul, poate crește proprietățile de rezistență ale aluminiului și poate produce un aliaj cu proprietăți adaptate la anumite aplicații.

Aluminiul este bine adaptat la mediile reci. Are avantajul față de oțel prin faptul că rezistența sa’ la tracțiune crește odată cu scăderea temperaturii, păstrându-și în același timp duritatea. Pe de altă parte, oțelul devine fragil la temperaturi scăzute.

Rezistența la coroziune a aluminiului

Când este expus la aer, pe suprafața aluminiului se formează aproape instantaneu un strat de oxid de aluminiu. Acest strat are o rezistență excelentă la coroziune. Este destul de rezistent la majoritatea acizilor, dar mai puțin rezistent la alcali.

Conductivitatea termică a aluminiului

Conductivitatea termică a aluminiului este de aproximativ trei ori mai mare decât cea a oțelului. Acest lucru face ca aluminiul să fie un material important atât pentru aplicațiile de răcire, cât și pentru cele de încălzire, cum ar fi schimbătoarele de căldură. Combinată cu faptul că nu este toxic, această proprietate înseamnă că aluminiul este utilizat pe scară largă în ustensilele de gătit și în vesela de bucătărie.

Conductivitatea electrică a aluminiului

Împreună cu cuprul, aluminiul are o conductivitate electrică suficient de mare pentru a fi utilizat ca și conductor electric. Deși conductivitatea aliajului conductor utilizat în mod obișnuit (1350) este de numai aproximativ 62% din cea a cuprului recopt, acesta are doar o treime din greutate și, prin urmare, poate conduce de două ori mai multă electricitate în comparație cu cuprul de aceeași greutate.

Reflectivitatea aluminiului

De la UV la infraroșu, aluminiul este un excelent reflector al energiei radiante. Reflectivitatea luminii vizibile de aproximativ 80% înseamnă că este utilizat pe scară largă în corpurile de iluminat. Aceleași proprietăți de reflectivitate fac ca aluminiul să fie ideal ca material izolator pentru a proteja împotriva razelor soarelui în timpul verii, izolând în același timp împotriva pierderilor de căldură în timpul iernii.

Tabelul 2. Proprietăți pentru aluminiu.

Proprietățile mecanice ale aluminiului

Aluminiul poate fi puternic deformat fără a ceda. Acest lucru permite ca aluminiul să fie format prin laminare, extrudare, ambutisare, prelucrare și alte procese mecanice. De asemenea, poate fi turnat la o toleranță ridicată.

Aleierea, prelucrarea la rece și tratamentul termic pot fi toate utilizate pentru a adapta proprietățile aluminiului.

Rezistența la tracțiune a aluminiului pur este de aproximativ 90 MPa, dar aceasta poate fi crescută la peste 690 MPa pentru unele aliaje care pot fi tratate termic.

Tabelul 3. Proprietățile mecanice ale unor aliaje de aluminiu selectate.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Standarde pentru aluminiu

Vechiul standard BS1470 a fost înlocuit cu nouă standarde EN. Standardele EN sunt prezentate în tabelul 4.

Tabelul 4. Standardele EN pentru aluminiu

Normele EN diferă de vechiul standard, BS1470, în următoarele domenii:

• Compozițiile chimice – neschimbate.
• Sistemul de numerotare a aliajelor – neschimbat.
• Denumirile de temperatură pentru aliajele tratabile termic acoperă acum o gamă mai largă de temperaturi speciale. Au fost introduse până la patru cifre după T pentru aplicații care nu sunt standard (de exemplu, T6151).
• Denumirile de temperatură pentru aliaje care nu pot fi tratate termic – temperaturile existente sunt neschimbate, dar temperaturile sunt acum definite mai cuprinzător în ceea ce privește modul în care sunt create. Călirea moale (O) este acum H111 și a fost introdusă o călire intermediară H112. Pentru aliajul 5251, temperaturile sunt acum prezentate ca H32/H34/H36/H38 (echivalente cu H22/H24 etc.). H19/H22 & H24 sunt acum prezentate separat.
• Proprietăți mecanice – rămân similare cu cifrele anterioare. Tensiunea de încercare de 0,2% trebuie să fie menționată acum pe certificatele de încercare.
• Toleranțele au fost înăsprite în diferite grade.

Tratarea termică a aluminiului

O serie de tratamente termice pot fi aplicate aliajelor de aluminiu:

• Homogenizare – îndepărtarea segregării prin încălzire după turnare.
• Călire – utilizată după prelucrarea la rece pentru a înmuia aliajele care se întăresc prin deformare (1XXX, 3XXX și 5XXX).
• Durificare prin precipitare sau prin îmbătrânire (aliajele 2XXX, 6XXX și 7XXX).
• Tratament termic de dizolvare înainte de îmbătrânire a aliajelor care se întăresc prin precipitare.
• Încălzirea pentru întărirea acoperirilor
• După tratamentul termic se adaugă un sufix la numerele de desemnare.
• Sufixul F înseamnă „așa cum este fabricat”.
• O înseamnă „produse forjate recoapte”.
• T înseamnă că a fost „tratat termic”.
• W înseamnă că materialul a fost tratat termic în soluție.
• H se referă la aliajele netratabile termic care sunt „prelucrate la rece” sau „călite prin deformare”.

Alegiile netratabile termic sunt cele din grupele 3XXX, 4XXX și 5XXX.

Tabelul 5. Denumirile tratamentelor termice pentru aluminiu și aliaje de aluminiu.

Călirea la cald a aluminiului

Aleiajelor netratabile termic li se pot ajusta proprietățile prin prelucrarea la rece. Laminarea la rece este un exemplu.

Aceste proprietăți ajustate depind de gradul de prelucrare la rece și de faptul dacă prelucrarea este urmată de vreun tratament termic de recoacere sau de stabilizare.

Nomenclatura pentru a descrie aceste tratamente folosește o literă, O, F sau H urmată de unul sau mai multe numere. După cum se subliniază în tabelul 6, primul număr se referă la starea de prelucrare, iar al doilea număr la gradul de revenire.

Tabelul 6. NonDenumiri ale aliajelor supuse la tratament termic

Tabelul 7. Coduri de călire pentru tablă

DISCUȚII

Aceste date sunt doar orientative și nu trebuie considerate ca un substitut pentru specificațiile complete din care sunt extrase. În special, cerințele privind proprietățile mecanice variază foarte mult în funcție de tempera, produs și dimensiunile acestuia. Informațiile se bazează pe cunoștințele noastre actuale și sunt oferite cu bună credință. Cu toate acestea, societatea nu își asumă nicio răspundere în ceea ce privește orice acțiune întreprinsă de o terță parte pe baza acestora.

Deoarece produsele detaliate pot fi utilizate într-o mare varietate de scopuri și deoarece societatea nu are niciun control asupra utilizării lor; societatea exclude în mod specific toate condițiile sau garanțiile exprimate sau implicite prin lege sau în alt mod în ceea ce privește dimensiunile, proprietățile și/sau adecvarea la un anumit scop.

Toată consilierea oferită de Societate unei terțe părți este oferită doar pentru asistența acelei părți și fără răspundere din partea Societății. Orice contract între Societate și un client va fi supus condițiilor de vânzare ale societății. Întinderea răspunderii Societății față de orice client este clar stabilită în aceste Condiții; o copie a acestora este disponibilă la cerere.

Aceste informații au fost obținute, revizuite și adaptate din materiale furnizate de Aalco – Stockistul de metale feroase și neferoase.

Pentru mai multe informații despre această sursă, vă rugăm să vizitați Aalco – Stockistul de metale feroase și neferoase.

Citate

.