Aluminium är världens vanligaste metall och är det tredje vanligaste grundämnet som utgör 8 % av jordskorpan. Aluminiumets mångsidighet gör det till den mest använda metallen efter stål.

Produktion av aluminium

Aluminium utvinns ur mineralen bauxit. Bauxit omvandlas till aluminiumoxid (aluminiumoxid) via Bayerprocessen. Aluminiumoxiden omvandlas sedan till aluminiummetall med hjälp av elektrolytiska celler och Hall-Heroult-processen.

Årlig efterfrågan på aluminium

Den globala efterfrågan på aluminium är cirka 29 miljoner ton per år. Cirka 22 miljoner ton är nytt aluminium och 7 miljoner ton är återvunnet aluminiumskrot. Användningen av återvunnet aluminium är ekonomiskt och miljömässigt övertygande. Det krävs 14 000 kWh för att producera 1 ton nytt aluminium. Omvänt krävs det endast 5 % av detta för att smälta om och återvinna ett ton aluminium. Det finns ingen kvalitetsskillnad mellan nya och återvunna aluminiumlegeringar.

Användningsområden för aluminium

Rent aluminium är mjukt, formbart, korrosionsbeständigt och har en hög elektrisk ledningsförmåga. Det används i stor utsträckning för folier och ledarkablar, men legering med andra grundämnen är nödvändig för att ge de högre hållfastheter som behövs för andra tillämpningar. Aluminium är en av de lättaste tekniska metallerna och har ett styrke-viktsförhållande som är bättre än stål.

Då man utnyttjar olika kombinationer av dess fördelaktiga egenskaper såsom styrka, lätthet, korrosionsbeständighet, återvinningsbarhet och formbarhet, används aluminium i ett ständigt ökande antal tillämpningar. Detta utbud av produkter sträcker sig från konstruktionsmaterial till tunna förpackningsfolier.

Legeringsbeteckningar

Aluminium legeras oftast med koppar, zink, magnesium, kisel, mangan och litium. Små tillsatser av krom, titan, zirkonium, bly, vismut och nickel förekommer också och järn förekommer alltid i små mängder.

Det finns över 300 smidda legeringar med 50 i vanlig användning. De identifieras normalt genom ett fyrsiffrigt system som har sitt ursprung i USA och som nu är allmänt accepterat. I tabell 1 beskrivs systemet för smältlegeringar. Gjutna legeringar har liknande beteckningar och använder ett femsiffrigt system.

Tabell 1. Beteckningar för smidda aluminiumlegeringar.

För olegerade aluminiumlegeringar i smide med beteckningen 1XXX, de två sista siffrorna anger metallens renhet. De motsvarar de två sista siffrorna efter decimaltecknet när aluminiumets renhet uttrycks till närmaste 0,01 procent. Den andra siffran anger ändringar i gränsvärdena för föroreningar. Om den andra siffran är noll anger den olegerat aluminium med naturliga föroreningsgränser och 1 till 9 anger enskilda föroreningar eller legeringselement.

För grupperna 2XXX till 8XXX anger de två sista siffrorna olika aluminiumlegeringar i gruppen. Den andra siffran anger legeringsändringar. En andra siffra på noll anger den ursprungliga legeringen och heltal 1 till 9 anger på varandra följande legeringsmodifieringar.

Fysikaliska egenskaper hos aluminium

Aluminium har en densitet på ungefär en tredjedel av stålets eller kopparens, vilket gör det till en av de lättaste kommersiellt tillgängliga metallerna. Det resulterande höga förhållandet mellan styrka och vikt gör det till ett viktigt konstruktionsmaterial som möjliggör ökad nyttolast eller bränslebesparingar för framför allt transportindustrin.

Aluminiumets hållfasthet

Rent aluminium har ingen hög draghållfasthet. Tillsats av legeringselement som mangan, kisel, koppar och magnesium kan dock öka aluminiumets hållfasthetsegenskaper och ge en legering med egenskaper som är skräddarsydda för särskilda tillämpningar.

Aluminium är väl lämpat för kalla miljöer. Det har den fördelen jämfört med stål att dess draghållfasthet ökar med sjunkande temperatur samtidigt som det behåller sin seghet. Stål å andra sidan blir sprött vid låga temperaturer.

Aluminiumets korrosionsbeständighet

När det utsätts för luft bildas ett lager aluminiumoxid nästan omedelbart på aluminiumets yta. Detta skikt har en utmärkt korrosionsbeständighet. Det är ganska motståndskraftigt mot de flesta syror men mindre motståndskraftigt mot alkalier.

Värmekonduktivitet hos aluminium

Värmekonduktiviteten hos aluminium är ungefär tre gånger större än hos stål. Detta gör aluminium till ett viktigt material för både kyl- och uppvärmningstillämpningar, t.ex. värmeväxlare. I kombination med att det är giftfritt innebär denna egenskap att aluminium används i stor utsträckning i köksredskap och köksutrustning.

Elektrisk ledningsförmåga hos aluminium

Likt koppar har aluminium en elektrisk ledningsförmåga som är tillräckligt hög för att användas som elektrisk ledare. Även om ledningsförmågan hos den allmänt använda ledande legeringen (1350) bara är cirka 62 % av glödgad koppar, är den bara en tredjedel av vikten och kan därför leda dubbelt så mycket elektricitet jämfört med koppar med samma vikt.

Aluminiumets reflektionsförmåga

Från UV till infrarött är aluminium en utmärkt reflektor av strålningsenergi. Reflektiviteten för synligt ljus på cirka 80 % innebär att det används i stor utsträckning i belysningsarmaturer. Samma reflektionsegenskaper gör aluminium idealiskt som isoleringsmaterial för att skydda mot solens strålar på sommaren, samtidigt som det isolerar mot värmeförluster på vintern.

Tabell 2. Egenskaper för aluminium.

Mekaniska egenskaper hos aluminium

Aluminium kan deformeras kraftigt utan att brista. Detta gör att aluminium kan formas genom valsning, extrudering, dragning, bearbetning och andra mekaniska processer. Det kan också gjutas med hög tolerans.

Legering, kallbearbetning och värmebehandling kan alla utnyttjas för att skräddarsy aluminiumets egenskaper.

Tåghållfastheten hos rent aluminium är cirka 90 MPa, men den kan ökas till över 690 MPa för vissa värmebehandlingsbara legeringar.

Tabell 3. Mekaniska egenskaper hos utvalda aluminiumlegeringar.

Aluminiumstandarder

Den gamla standarden BS1470 har ersatts av nio EN-standarder. EN-standarderna anges i tabell 4.

Tabell 4. EN-standarder för aluminium

EN-standarderna skiljer sig från den gamla standarden, BS1470 på följande områden:

• Kemiska sammansättningar – oförändrade.
• Legeringsnummersystem – oförändrat.
• Temperaturbeteckningar för värmebehandlingsbara legeringar täcker nu ett bredare spektrum av specialtemperaturer. Upp till fyra siffror efter T har införts för icke-standardiserade tillämpningar (t.ex. T6151).
• Temperbeteckningar för legeringar som inte kan värmebehandlas – befintliga tempers är oförändrade, men tempers är nu mer omfattande definierade när det gäller hur de skapas. Mjukt (O) anlöpstillstånd är nu H111 och ett mellanliggande anlöpstillstånd H112 har införts. För legering 5251 anges tempers nu som H32/H34/H36/H38 (motsvarande H22/H24 osv.). H19/H22 & H24 visas nu separat.
• Mekaniska egenskaper – liknar tidigare siffror. 0,2 % Proof Stress måste nu anges på provningsintyg.
• Toleranserna har skärpts i olika grad.

Värmebehandling av aluminium

En rad olika värmebehandlingar kan tillämpas på aluminiumlegeringar:

• Homogenisering – avlägsnande av segregation genom uppvärmning efter gjutning.
• Glödgning – används efter kallbearbetning för att mjuka upp arbetshärdande legeringar (1XXX, 3XXX och 5XXX).
• Utfällningshärdning eller åldershärdning (legeringar 2XXX, 6XXX och 7XXX).
• Upplösningsvärmebehandling före åldrande av utfällningshärdande legeringar.
• Härdning för härdning av beläggningar
• Efter värmebehandling läggs ett suffix till beteckningsnumren.
• Suffixet F betyder ”som tillverkat”.
• O betyder ”glödgade smidesprodukter”.
• T betyder att det har ”värmebehandlats”.
• W betyder att materialet har varit lösningsvärmebehandlat.
• H avser icke värmebehandlingsbara legeringar som är ”kallbearbetade” eller ”stamhärdade”.

De icke värmebehandlingsbara legeringarna är de i grupperna 3XXX, 4XXX och 5XXX.

Tabell 5. Beteckningar för värmebehandling av aluminium och aluminiumlegeringar.

Arbetshärdning av aluminium

De icke värmebehandlingsbara legeringarna kan få sina egenskaper justerade genom kallbearbetning. Kallvalsning är ett exempel.

Dessa justerade egenskaper beror på graden av kallbearbetning och om bearbetningen följs av någon glödgning eller stabiliserande termisk behandling.

Nomenklaturen för att beskriva dessa behandlingar använder en bokstav, O, F eller H följt av ett eller flera nummer. Som framgår av tabell 6 hänvisar det första numret till det bearbetade tillståndet och det andra numret till graden av anlöpning.

Tabell 6. IckeBeteckningar för legeringar som inte kan värmebehandlas

Tabell 7. Temperaturkoder för plåt

DISCLAIMER

Dessa uppgifter är endast vägledande och får inte ses som en ersättning för den fullständiga specifikationen från vilken de är hämtade. I synnerhet varierar kraven på mekaniska egenskaper kraftigt beroende på temperatur, produkt och produktdimensioner. Uppgifterna är baserade på vår nuvarande kunskap och ges i god tro. Företaget tar dock inget ansvar för åtgärder som vidtas av tredje part med hänvisning till informationen.

Eftersom de detaljerade produkterna kan användas för en mängd olika ändamål och eftersom företaget inte har någon kontroll över användningen av dem, utesluter företaget uttryckligen alla villkor eller garantier, uttryckliga eller underförstådda enligt lag eller på annat sätt, avseende dimensioner, egenskaper och/eller lämplighet för ett visst ändamål.

Alla råd som ges av företaget till tredje part ges endast för den partens hjälp och utan ansvar från företagets sida. Alla avtal mellan företaget och en kund omfattas av företagets försäljningsvillkor. Omfattningen av företagets ansvar gentemot en kund anges tydligt i dessa villkor, varav en kopia kan fås på begäran.

Denna information har hämtats, granskats och anpassats från material som tillhandahållits av Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

För mer information om denna källa, besök Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Citat

.