Co je hliník? Přehled materiálu a designové aspekty

Hliník , také nazývaný Hliník , je nejvíce používaným neželezným kovem díky svým jedinečným vlastnostem, které se u železných kovů nenacházejí. Porozumění jeho vlastnostem a výběr správné třídy, zpracovatelské metody a tepelného zpracování jsou rozhodující při návrhu výrobků. Pojďme ’prozkoumat různé typy a vlastnosti hliníku.

Klíčové vlastnosti hliníku

Hliník disponuje několika vynikajícími vlastnostmi, mezi něž patří: nízká hmotnost, pevnost, odolnost proti korozi, dobře tvarovatelný, vysoká tepelná vodivost, vysoká elektrická vodivost, recyklovatelnost, nemagnetický, odolný proti nízkým teplotám, odrazivost tepla a světla, estetický vzhled a netoxický.

Lehká váha

Hliník má měrnou hustotu (hustotu) přibližně 2,7, což je zhruba jedna třetina oceli. Díky své nízké hmotnosti je velmi žádoucí v odvětvích jako doprava (letecká technika, satelity a nákladní vlaky), stavebnictví a elektronika (mobilní telefony).

Silný

Slitina čistého hliníku s jinými kovy může zvýšit jeho měrnou pevnost. Slitiny jako řada 7000, které jsou tepelně upraveny s přidaným zinkem a hořčíkem, vykazují vynikající pevnost. Například A7075 (extra super dural) je široce používána v leteckých dílech.

Odolné vůči korozii

Hliník snadno reaguje s kyslíkem a na svém povrchu vytváří hustou vrstvu oxidu, která působí jako ochranná vrstva a brání korozi. Díky vysoké odolnosti proti korozi je ideální pro námořní, lodní a stavební aplikace. Existují také zprávy o tom, že po 30 letech použití v oblastech vystavených mořskému vánku nebyly zaznamenány žádné problémy.

Možné

Hliník je velmi kujný, což ho činí vhodným pro různé způsoby zpracování. Jeho nízká teplota tání a dobré tokové vlastnosti ho ideálně vhodují pro lití. Lze jej snadno řezat a svařovat, což umožňuje vytváření široké škály tvarů, včetně tenkostěnných tvarů, jako je hliníková fólie, až po složité tvary.

Vysoká tepelná vodivost

Hliník ’jeho tepelná vodivost je přibližně třikrát vyšší než u železa, což ho činí ideálním pro použití v automobilových chladičích, výměnících tepla a chladičích elektronických zařízení.

Vysoká elektrická vodivost

Hliník vede dvojnásobný proud ve srovnání s mědí stejné hmotnosti. Tato vlastnost, spojená s jeho nízkou hmotností, činí hliník atraktivním materiálem pro přenosové vedení. Pomáhá zvětšit vzdálenost mezi stožáry a snížit náklady.

Recyklovatelný

Hliník se snadno nezhoršuje, ani po dlouhodobém používání, a má nízkou teplotu tavení, díky čemuž je snadno recyklovatelný roztavením produktu po použití. Recyklace hliníku vyžaduje pouze 3 % energie potřebné k výrobě nových produktů a kvalita recyklovaného hliníku je téměř ekvivalentní kvalitě nových produktů.

Nemagnetický

Hliník je nemagnetický a není ovlivněn magnetickými poli v jeho okolí. Tato vlastnost ho činí vhodným pro použití v parabolických anténách, lékařském vybavení, magnetických kompasech a produktech souvisejících se supravodivostí. Je také levnější než jiné nemagnetické materiály, jako jsou zlato, stříbro a měď.

Odolnost proti nízkým teplotám

I za extrémně nízkých teplot, jako je kapalný dusík (-196 °F) a kapalný kyslík (-183 °F), hliník udržuje svou pevnost a dokonce může být pevnost zvýšena. Tato vlastnost ho činí vhodným pro použití v zařízeních s nízkou teplotou, nádržích na LNG (kapalný zemní plyn), vesmírném průzkumu a biotechnologiích.

Odráží teplo a světlo

Hliník má schopnost odrážet infračervené paprsky, ultrafialové paprsky a elektromagnetické vlny. Zvýšením jeho čistoty nebo nanášením zrcadlového povrchu lze jeho odrazivost dále zvýšit, což ho činí vhodným pro použití v tepelných reflektorech, vesmírných oblecích a polygonových zrcadlech.

Vizuálně působivý

Hliník má přirozenou krásu, kterou lze dále zvýšit povrchovými úpravami, jako je anodizace. Dále lze pomocí elektrolytického barvení obarvit, čímž se stává vhodným pro použití na exteriéry budov a obaly.

Není toxické

Hliník nereaguje s potravinami a je netoxický. I když je spolknut, více než 99 % se vyloučí z těla a nepoškozuje půdu. Běžně se používá v obalech pro potraviny a léky a v lékařských přístrojích.

Při použití hliníku je třeba brát v úvahu

Ačkoli hliník má mnoho vynikajících vlastností, existují i určité aspekty, které je třeba zvážit:

Nižší pevnost ve srovnání s ocelí

Ačkoli hliník má vynikající měrnou pevnost, jeho pevnost je nižší než u oceli. Je vhodný pro měkké a pružné konstrukce, jako jsou křídla letadel, ale nemusí být vhodný pro díly vyžadující vysokou pevnost, například ozubená kola.

Korozní aspekty

Ačkoli hliník odolává rezavění, může se korodovat ve slaném prostředí nebo při styku s různorodými kovy. K zabránění korozi může být nutná anodická oxidace (alunitová úprava).

Vysoký koeficient teplotní roztažnosti

Hliník má koeficient teplotní roztažnosti téměř dvojnásobný oproti železovým materiálům. Díly vystavené velkým tepelným napětím a opakovaně ohřívané a chlazené mohou trpět únavovým poškozením způsobeným teplem.

Žádná mez únavy

Na rozdíl od železných materiálů hliník nemá mez únavy —nižší mez napětí, při které nedochází k únavě kovu. Proto je během návrhu nutné porovnat proměnné napětí vznikající při použití s diagramem SN, aby bylo zajištěno, že ani při vývoji trhlin během očekávané životnosti výrobku nevzniknou problémy s pevností.

Obtížně svařitelné

Hliník ’oxidová vrstva hliníku má vysokou teplotu tání kolem 3632 °F, což vyžaduje její odstranění před svařováním. Kromě toho vysoká tepelná vodivost a nízký bod tání hliníku způsobují, že se teplo při svařování rychle přenáší do základního materiálu, což může vést k jeho prolomení. Svařování hliníku vyžaduje pečlivou kontrolu rychlosti svařovacího hořáku. Pro nejlepší výsledky zvažte použití firmy s ověřenou zkušeností v svařování hliníku. ’svařování hliníku vyžaduje pečlivou kontrolu rychlosti svařovacího hořáku. Pro nejlepší výsledky zvažte použití firmy s ověřenou zkušeností v svařování hliníku.

Typické druhy hliníku

Čistý hliník má nízkou pevnost, proto se obvykle přidávají jiné kovy za účelem vytvoření slitiny. Přidáním železa, zinku, hořčíku, mědi atd. k hliníku lze vytvořit rozmanité typy slitin.

Průmyslové hliníkové materiály jsou obecně rozděleny na tvářené hliníkové slitiny a litinové hliníkové slitiny, v závislosti na použití konečného produktu ’tvářený hliník lze zpracovávat plastickou deformací, zatímco litinový hliník se používá pro odlévání. Podívejme se ’na typy tvářených hliníkových slitin.

Tvářené hliníkové slitiny

• hliníková slitina 1050

hliníková slitina 1050 (1050 AA) je typickým představitelem čistého hliníku. I když má nízkou pevnost, nabízí vynikající tvarovatelnost a odolnost proti korozi, což ji činí vhodnou pro dekorativní předměty a elektrické vedení.

• 2017 hliníková slitina

hliníková slitina 2017 (2017AA), známá také jako dural, má nízkou odolnost proti korozi, ale vysokou pevnost, což ji činí vhodnou pro letadla, automobily a strojní součásti.

• hliníková slitina 2024

hliníková slitina 2024 (2024 AA), neboli superdural, nabízí vyšší pevnost než slitina 2017 AA.

• 5052 hliníková slitina

slitina hliníku 5052 (5052 AA) má vynikající odolnost proti korozi, dobrou tvarovatelnost a svařitelnost, díky čemuž se jedná o nejrozšířenější hliníkovou slitinu. Používá se na rámové materiály a plechových dílů .

• 6061 Aluminiumová slitina

slitina hliníku 6061 (6061 AA) je hliníková slitina s vynikající odolností proti korozi. Tepelné zpracování, jako je tepelné zpracování T6, dále zvyšuje její odolnost proti korozi.

• slitina 6063 hliník

slitina hliníku 6063 (6063 AA) je hliníková slitina s vynikající odolností proti korozi a vlastnostmi povrchové úpravy, která se nejčastěji používá u lisovaných výrobků, jako jsou hliníkové rámy a elektrické materiály.

• slitinu hliníku 7075

slitina hliníku 7075 (7075 AA), neboli extra-superslitina, má nejvyšší pevnost ze všech hliníkových slitin. Je široce používána v leteckém průmyslu a byla nedílnou součástí konstrukce letadel, včetně významného příspěvku k výkonu letadel za válečných dob.