Hvad er aluminium? Materialeoversigt og designovervejelser

Aluminium , også kaldet Aluminium , er den mest anvendte ikke-jernholdige metal på grund af dets unikke egenskaber, som ikke findes i jernbaserede metaller. At forstå dets egenskaber og vælge den rigtige kvalitet, bearbejdningmetode og varmebehandling er afgørende, når der designes produkter. Lad ’os udforske de forskellige typer og egenskaber af aluminium.

Nøgleegenskaber for aluminium

Aluminium besidder flere fremragende egenskaber, herunder: letvægt, stærk, korrosionsbestandig, formbar, høj termisk ledningsevne, høj elektrisk ledningsevne, genanvendelig, ikke-magnetisk, modstandsdygtig over for lave temperaturer, reflekterer varme og lys, visuelt tiltalende og ikke-toxisk.

Letvægtige

Aluminium har en specifik vægtfylde (densitet) på ca. 2,7, cirka en tredjedel af stål. Dets lette vægt gør det meget efterspurgt i industrier som transport (fly, satellitter og højhastighedstog), byggeri og elektronik (mobiltelefoner).

Stærk

At legering ren aluminium med andre metaller kan forbedre dens specifikke styrke. Lejeringer som 7000-serien, der er varmebehandlet med tilsat zink og magnesium, udviser fremragende styrke. A7075 (ekstra superdurum), for eksempel, anvendes bredt i flydele.

Korrosionsbestandige

Aluminium reagerer hurtigt med ilt og danner en tæt oxidfilm på overfladen, som virker som en beskyttende lag, der forhindrer korrosion. Dens høje korrosionsbestandighed gør den ideel til marine-, skibsbygnings- og arkitektoniske anvendelser. Der findes også rapporter om, at der ikke er opstået problemer efter 30 års brug i områder udsat for strandbrise.

Arbejdsdygtig

Aluminium er meget formbart, hvilket gør det velegnet til forskellige bearbejdningsmetoder. Dets lave smeltepunkt og gode strømningsegenskaber gør det ideelt til støbning. Det kan nemt skæres og svejses, hvilket tillader fremstilling af en bred vifte af former, herunder tyndvæggede former som aluminiumsfolie, samt komplekse former.

Høj varmeledning

Aluminium ’dets termiske ledningsevne er cirka tre gange højere end jern, hvilket gør det ideelt til brug i bilradiatoren, varmevekslere og radiatorer til elektroniske enheder.

Høj elektrisk ledningsevne

Aluminium fører dobbelt så meget strøm som kobber af samme vægt. Denne egenskab, kombineret med dets lette natur, gør det til et attraktivt materiale til kraftoverførselsledninger. Det hjælper med at øge afstanden mellem tårnene og reducere omkostningerne.

Genanvendelig

Aluminium forringes ikke let, selv efter langvarig brug, og har et lavt smeltepunkt, hvilket gør det nemt at genanvende ved at smelte produktet ned efter brug. Genanvendelse af aluminium kræver kun 3 % af den energi, der er nødvendig for at fremstille nye produkter, og kvaliteten af genanvendt aluminium er næsten lig med den af nye produkter.

Ikke-magnetisk

Aluminium er ikke-magnetisk og påvirkes ikke af magnetfelter omkring det. Denne egenskab gør det velegnet til brug i parabolantenner, medicinsk udstyr, magnetkompasser og produkter relateret til superledningsevne. Det er også billigere end andre ikke-magnetiske materialer såsom guld, sølv og kobber.

Modstandsdygtig over for lave temperaturer

Selv ved ekstremt lave temperaturer som flydende kvælstof (-196 °F) og flydende ilt (-183 °F) bevarer aluminium sin styrke og kan endda øge i styrke. Denne egenskab gør det velegnet til brug i anlæg med lave temperaturer, LNG (flydende naturgas) tanke, rumforskning og bioteknologi.

Reflekterer varme og lys

Aluminium har evnen til at reflektere infrarøde stråler, ultraviolette stråler og elektromagnetiske bølger. Ved at øge renheden eller anvende en spejlefinish kan dets refleksion yderligere forbedres, hvilket gør det velegnet til brug i varmereflektorer, rumdragter og polygon-spejle.

Visuelt tiltrækkende

Aluminium har en naturlig skønhed, som kan forbedres yderligere ved overfladebehandlinger såsom alumitebehandling. Det kan også farves ved hjælp af elektrolytisk farvning, hvilket gør det velegnet til brug i bygningers ydervægge og emballagematerialer.

Ikke-giftigt

Aluminium reagerer ikke med fødevarer og er ikke toksisk. Selv hvis det indtages, udskilles mere end 99 % af det fra kroppen, og det udgør ingen fare for jorden. Det anvendes ofte i emballage til fødevarer og lægemidler samt i medicinske apparater.

Overvejelser ved anvendelse af aluminium

Selvom aluminium har mange fremragende egenskaber, er der også nogle forhold, der skal tages højde for:

Lavere styrke sammenlignet med stål

Selvom aluminium har fremragende specifik styrke, er dens styrke lavere end ståls. Det er velegnet til bløde og formbare konstruktioner som flyvevåben, men kan være uegnet til dele, der kræver høj styrke, såsom gear.

Korrosionsovervejelser

Selvom aluminium er rustfrit, kan det korrodere i salte miljøer eller når det kommer i kontakt med forskellige metaller. For at forhindre korrosion kan alumitebehandling være nødvendig.

Højt lineært udvidelseskoefficient

Aluminium har en lineær udvidelseskoefficient, der er næsten dobbelt så høj som hos jernbaserede materialer. Dele, der udsættes for store termiske spændinger og gentagne gange opvarmes og afkøles, kan lide af termisk udmattelsessvigt.

Ingen udmattelsesgrænse

I modsætning til jernholdige materialer har aluminium ingen udmattelsesgrænse —den nederste spændingsgrænse, hvor der ikke opstår træthed af metaller. Derfor er det nødvendigt under konstruktionen at sammenligne den svingende spænding, der opstår under brug, med SN-diagrammet for at sikre, at der ikke er nogen styrkeproblemer, selv hvis der opstår revner i løbet af den forventede produkt levetid.

Søldeværdigt

Aluminium ’s oxidfilm har et højt smeltepunkt på ca. 3632 °F, som kræver fjernelse før svejsning. Andre varer af aluminium ’ved hjælp af en høj varmeledningsevne og et lavt smeltepunkt overføres varme hurtigt til grundmetallen under svejsning, hvilket kan medføre, at grundmetallen falder ud. Ved svejsning af aluminium kræves en omhyggelig kontrol af svævelsestakens hastighed. For at opnå de bedste resultater bør du overveje at benytte et firma der har en dokumenteret erfaring med at sveje aluminium.

Typiske typer af aluminium

Ren aluminium har en lav styrke, så der tilsættes normalt andre metaller for at danne en legering. Ved at tilsætte jern, zink, magnesium, kobber osv. til aluminium kan der fremstilles forskellige typer legeringer.

Industrielle aluminiumsmaterialer opdeles bredt i forarbejdede aluminiumslegeringer og støbte aluminiumslegeringer, afhængigt af det endelige produkt ’s anvendelse. Forarbejdet aluminium kan bearbejdes ved plastisk deformation, mens støbt aluminium bruges til støbning. Lad ’os gennemgå typerne af forarbejdede aluminiumslegeringer her.

Forarbejdede aluminiumslegeringer

• 1050 Aluminiumslegering

1050 Aluminiumslegering (1050 AA) er en typisk ren aluminiumskvalitet. Selvom den har lav styrke, har den fremragende formbarhed og korrosionsbestandighed, hvilket gør den velegnet til dekorative genstande og kraftoverførselsledninger.

• 2017 Aluminiumslegering

2017 Aluminiumslegering (2017 AA), også kendt som duraluminium, har lav korrosionsbestandighed, men høj styrke, hvilket gør den velegnet til brug i fly, biler og maskindels.

• 2024 Aluminiumslegering

2024 Aluminiumslegering (2024 AA), eller superduraluminium, har højere styrke end 2017 AA.

• 5052 Aluminiumligamenter

5052 Aluminiumlegering (5052 AA) har fremragende korrosionsbestandighed, formbarhed og svejsbarhed, hvilket gør den til den mest udbredte aluminiumlegering. Den anvendes til rammematerialer og pladejernkomponenter .

• 6061 Aluminium Alloy

6061 Aluminiumlegering (6061 AA) er en aluminiumlegering med fremragende korrosionsbestandighed. Varmebehandling, såsom T6-behandling, forbedrer yderligere dens korrosionsbestandighed.

• 6063 aluminiumlegering

6063 Aluminiumlegering (6063 AA) er en aluminiumlegering med fremragende korrosionsbestandighed og overfladebehandlingsegenskaber, primært anvendt i ekstruderede produkter såsom aluminiumssprosser og elektriske materialer.

• 7075-aluminiumslegering

7075 Aluminiumlegering (7075 AA), også kendt som ekstra-super-duralumin, har den højeste styrke blandt aluminiumlegeringer. Den anvendes bredt i fly, hvor den har været afgørende for flykonstruktion, herunder væsentlige bidrag til flyets ydeevne under krige.