Aluminium og aluminiumslegeringer

Innledning

Aluminium brukes i en rekke anvendelser – i matemballasje, husholdningsartikler, bildeler, flykonstruksjoner og presisjonsbearbeidede komponenter. Rent aluminium er imidlertid ganske mykt, noe som gjør det noe uegnet for anvendelser der det kreves høy styrke og holdbarhet.

Disse begrensningene overvinnes ved bruk av aluminiumslegeringer som er legert med elementer som kobber, magnesium, silisium, sink og mangan. Tilsetningene gir visse egenskaper som styrke, hardhet, bearbeidbarhet, sveisbarhet og korrosjonsbestandighet.

Denne veiledningen gir en oversikt over aluminiumslegeringer, deres bestanddeler, egenskaper, fordeler og ulemper, typiske kvaliteter, produksjonsmetoder og bruksområder.

Hva er aluminiumslegeringer?

Aluminiumslegeringer er metalllegeringer der aluminium (Al) utgjør hovedbestanddelen, og der ett eller flere andre grunnstoffer tilsettes for å forbedre egenskapene. Disse grunnstoffene endrer metallets mekaniske, fysiske og kjemiske egenskaper og kan brukes i et bredere spekter av bransjer.

Tettheten til rent aluminium er omtrent 2,7 g/cm³ som er betydelig lavere enn for stål. Det har også svært gode ledningsevneegenskaper, både når det gjelder varme og elektrisitet, og danner naturlig et tynt oksidlag som forhindrer korrosjon av overflaten.

Produsenter kan bruke legeringer som inneholder følgende metaller:

• Kobber brukes til å øke styrken og kan brukes til å forbedre ytelsen, men det kan redusere korrosjonsbestandigheten.
• Magnesium forbedrer styrken og korrosjonsbestandigheten til en rekke legeringer.
• Silisium forbedrer flytbarheten til smeltet aluminium og letter støpeprosessene.
• Sink er et grunnstoff med svært høy styrke, særlig i kombinasjon med magnesium og kobber.
• Mangan har styrkeforbedrende egenskaper og kan bidra til å opprettholde korrosjonsbestandigheten og formbarheten.

Hva er forskjellen mellom rent aluminium og aluminiumslegeringer?

Hva er de viktigste typene aluminiumslegeringer?

Aluminiumslegeringer deles vanligvis inn i to hovedkategorier: smidde legeringer og støpelegeinger.

Hva er de viktigste seriene av smidde aluminiumslegeringer?

Det internasjonale klassifiseringssystemet grupperer smidde aluminiumslegeringer etter deres viktigste legeringselementer.

Hva er de vanligste aluminiumlegeringstypene?

Flere aluminiumskvaliteter er mye brukt innen maskinteknikk, bygg og anlegg, transport og presisjonsproduksjon.

Hvilke egenskaper gjør aluminiumslegeringer velegnet til trykkstøping?

Aluminiumslegeringer har en rekke ønskelige egenskaper som gjør dem velegnet til lette presisjonskomponenter.

Hvorfor er aluminiumslegeringer lette og sterke?

Aluminiums tetthet er omtrent en tredjedel av stålets. Dette er spesielt praktisk når vektreduksjon er en prioritet.

Rent aluminium er relativt mykt, men styrken kan forbedres betydelig ved legering og/eller varmebehandling. Kvalitetsgradene 6061 og 7075 byr på forskjeller når det gjelder styrke, bearbeidbarhet og korrosjonsbestandighet.

Hvorfor er disse aluminiumslegeringene korrosjonsbestandige?

Aluminium blir naturlig dekket av et tynt lag med aluminiumoksid når det utsettes for luft. Dette laget bidrar til å redusere videre oksidasjon av metallet under.

Selv om korrosjonsbestandigheten avhenger av typen aluminiumslegering, er mange av dem egnet for bruk i utendørs- og marine miljøer. Legeringer som inneholder kobber, kan for eksempel trenge ekstra beskyttelse i tøffe miljøer.

Hva gjør at aluminiumslegeringer er enkle å bearbeide?

Aluminiumslegeringer er relativt myke og har god bearbeidbarhet, og kan bearbeides med relativt høy skjærehastighet. Vanlige produksjonsmetoder som brukes til fremstilling av aluminiumsdeler, omfatter CNC-fresing, dreining, boring og gjenging.

Hvorfor er termisk og elektrisk ledningsevne viktig?

Aluminium har høy termisk og elektrisk ledningsevne. Det har både høy elektrisk ledningsevne og lav egenvekt, og brukes derfor i elektriske distribusjonssystemer, kjøleribber, kjølesystemer og varmevekslere.

Hvilken rolle spiller varmebehandling i aluminiumslegeringer?

Noen aluminiumslegeringer kan styrkes og herdes ved hjelp av varmebehandling. Utfellingsherding er spesielt viktig for varmebehandlingsbare serier (2xxx, 6xxx, 7xxx).

Hva er fordelene og ulempene ved aluminiumslegeringer?

Aluminiumslegeringer gir betydelige fordeler i produksjonsprosessen, men de har også begrensninger som bør tas i betraktning ved utforming og materialvalg.

Hva er CNC-bearbeiding av aluminiumslegeringer?

• CNC-maskinering er en prosess der man bruker datastyrte skjæreverktøy til å fjerne materiale fra aluminiumsemner og fremstille presise komponenter.
• CNC-fresing: Fresing av spor, lommer, hull, konturer og komplekse 3D-former.
• CNC-dreining: Produserer sylindriske deler, aksler, gjennomføringer og deler med gjenger.
• Boring og gjenging: Lager hull og innvendige gjenger.
• Flerakset maskinering: Gjør det mulig å bearbeide komplekse detaljer og flere overflater med færre oppsett.

Hva er pressstøping av aluminium?

Støping under trykk er en prosess der smeltet aluminiumslegering helles eller sprøytes inn i mugg for å opprette en komponent.

Vanlige prosesser omfatter:

• Med sandstøping, delene støpes i relativt små produksjonsvolumer og er av relativt stor størrelse og kompleksitet.
• Støping i fast form: Gjenbrukbar form for å produsere de samme komponentene gjentatte ganger.
• Høytrykksstøping under trykk: Metoden går ut på å presse smeltet metall inn i en metallform og brukes til masseproduksjon av komplekse deler.
• Vakuumassistert trykkstøping: Ved riktig bruk blir det mindre gassinneslutning; dette kan forbedre støpekvaliteten.

Bearbeiding av aluminiumsplater: Hva er det?

Platebearbeiding innebærer å forme og bearbeide aluminiumsplater til komponenter ved hjelp av ulike teknikker, som skjæring, bøying, stansing og sammenføyning.

Et typisk bruksområde er elektriske skap, braketter, paneler, hus, bildeler og arkitektoniske produkter. Krav til bøybarhet, tykkelse, styrke og sammenføyning er alle faktorer som spiller inn ved valg av legering.

Aluminiumsekstrudering vs. aluminiumsmiding: Hva er forskjellen?

Ved ekstrudering presses aluminium gjennom en formet matrise for å fremstille sammenhengende profiler. Metoden brukes ofte til rammer, skinner, konstruksjonsprofiler og kjøleribber.

Forming av aluminium under trykk, ved hjelp av et formverktøy eller matriser. Når de er riktig konstruert, kan smidde deler gi ønskede mekaniske egenskaper og brukes ofte i anvendelser som krever konstruksjoner med høy styrke.

Hva er de vanligste bruksområdene for aluminiumslegeringer?

Egenskapene til aluminiumslegeringer, som lav vekt, styrke, korrosjonsbestandighet og allsidighet, har ført til at de er tatt i bruk i stor utstrekning.

• Strukturell: Flyskrog, konstruksjonsplater, braketter og lette flydeler i 2xxx- og 7xxx-serien.
• Karosserideler og hjul, deler til fjæringssystemet, batterikasser, motorhus og kjølesystemer – alt innen bil- og elbilbransjen.
• Marine: Korrosjonsbestandige legeringer (5052, 5083) til båtskrog, skipsdeler, tanker og marint utstyr.
• Kjøleribber, elektronikkhus, maskinrammer, monteringsbraketter og presisjonsbearbeidede deler – alt dette krever høy presisjon.
• Konstruksjon: Vinduskarmer, dører, fasader, konstruksjonsprofiler og arkitektoniske beslag.
• Emballasje og næringsmiddelforedling: Drikkebokser, aluminiumsfolie, matbeholdere, prosessutstyr.

Hva er forskjellen mellom aluminiumslegeringer og alternative materialer?

Hvordan velger du den riktige aluminiumslegeringen til prosjektet ditt?

Det første trinnet i valg av en aluminiumslegering er å fastslå komponentens formål og bruksområde.

Vær oppmerksom på følgende:

• Krav til styrke: Velg en passende klasse som oppfyller kravene til styrke, holdbarhet og sikkerhet.
• Korrosjonsbestandighet mot fuktighet, kjemikalier, saltvann og korrosjon mellom ulike metaller.
• Fremstillingsmetode – Bestem hvilken av følgende produksjonsprosesser som skal brukes til å fremstille delen: maskinbearbeiding, støping, ekstrudering, smiing eller metallplater?
• Dimensjonsnøyaktighet: Ta hensyn til toleranser, virkninger av varmebehandling, restspenning og termisk utvidelse.
• Sveisbarhet og formbarhet: Sørg for at den valgte legeringen er egnet for de aktuelle sveise- eller formingsprosessene.
• Overflatebehandling: Oppgi om nødvendig hvilken anodisering, belegg, polering eller annen overflatebehandling som skal utføres.
• Budsjett og produksjonsvolum: Gjør en sammenligning av kostnadene for råvarer, verktøy, bearbeidingstid, etterbehandling, kontroll og montering.

Konklusjon

Aluminium og aluminiumslegeringer har en kombinasjon av egenskaper: lav tetthet, gode mekaniske egenskaper, korrosjonsbestandighet og fleksibilitet i produksjonen, noe som gjør dem til uunnværlige materialer i moderne industri.

Valget av de riktige legeringene ut fra funksjonelle og økonomiske krav forutsetter kunnskap om de ulike legeringsseriene, de enkelte kvalitetene, produksjonsprosessene og overflatebehandlingene.

Fra CNC-bearbeiding og pressstøping Når det gjelder metallplater og konstruksjonsdeler, kan den riktige aluminiumslegeringen bidra til å sikre den optimale kombinasjonen av vektreduksjon, langvarig ytelse, nøyaktighet og kostnadseffektivitet.

Ofte stilte spørsmål (FAQ)

Er aluminium og aluminiumslegering det samme?

Nei. Aluminium er et grunnstoff; en aluminiumslegering er et materiale eller et produkt som hovedsakelig består av aluminium og andre grunnstoffer. Rent aluminium har god ledningsevne og korrosjonsbestandighet, og er vanligvis mykere enn de fleste konstruksjonslegeringene av aluminium.

Hvilke legeringer finnes det av aluminium?

Vanlige smidde aluminiumslegeringer er blant annet 1050, 2024, 3003, 5052, 5083, 6061, 6082 og 7075. Legeringer som brukes til støping er A356.0 og A380.0.

Er en legering det samme som aluminium?

Nei. En legering er et materiale som består av to eller flere grunnstoffer, hvorav ett er et metall. Det kjemiske symbolet for aluminium er Al. I en legering er aluminium hovedelementet, og andre grunnstoffer tilsettes for å gi legeringen bestemte egenskaper.

Hvilke to aluminiumslegeringer finnes det?

Hvis man ser på de to mest populære aluminiumslegeringene, er 6061 og 7075 populære valg.

Hvorfor brukes aluminiumslegeringer i stedet for rent aluminium?

Legering øker vanligvis styrke, hardhet og egnethet for bestemte konstruksjoner, og brukes ofte for å forbedre egenskapene. Legeringer kan også gi bedre støpeegenskaper, bearbeidbarhet eller slitestyrke, avhengig av sammensetningen.

Hvilken aluminiumslegering egner seg best til CNC-bearbeiding?

Aluminium 6061 er et vanlig materiale som brukes i CNC-bearbeiding, og det har en utmerket kombinasjon av egenskaper, som bearbeidbarhet, styrke og korrosjonsbestandighet.

Er aluminiumslegeringer korrosjonsbestandige?

Aluminiumslegeringer er generelt korrosjonsbestandige, takket være at det dannes et beskyttende oksidlag på metalloverflaten.