Wat is aluminium? Overzicht van materiaal en ontwerpnormen

Aluminium , ook wel genoemd Aluminium , is het meest gebruikte non-ijzerhoudende metaal vanwege zijn unieke eigenschappen die niet voorkomen in ijzerhoudende metalen. Het begrijpen van de kenmerken en het kiezen van de juiste kwaliteit, bewerkingsmethode en warmtebehandeling zijn cruciaal bij het ontwerpen van producten. Laten ’we de verschillende soorten en eigenschappen van aluminium onderzoeken.

Belangrijkste kenmerken van aluminium

Aluminium beschikt over diverse uitstekende eigenschappen, waaronder: licht van gewicht, sterk, corrosiebestendig, vervormbaar, hoge thermische geleidbaarheid, hoge elektrische geleidbaarheid, recycleerbaar, niet-magnetisch, bestand tegen lage temperaturen, reflecterend voor warmte en licht, visueel aantrekkelijk en niet-toxisch.

Lichte

Aluminium heeft een soortelijke massa (dichtheid) van ongeveer 2,7, ongeveer een derde van die van staal. Het lichte gewicht maakt het zeer gewenst in industrieën zoals vervoer (vliegtuigen, satellieten en hogesnelheidstreinen), bouw en elektronica (mobiele telefoons).

Sterk

Het legeren van zuiver aluminium met andere metalen kan de specifieke sterkte verbeteren. Legeringen zoals de 7000-serie, die warmtebehandeld zijn met toegevoegd zink en magnesium, vertonen uitstekende sterkte. A7075 (extra super duraluminium), bijvoorbeeld, wordt veel gebruikt in vliegtuigonderdelen.

Corrosiebestendig

Aluminium reageert gemakkelijk met zuurstof, waarbij er een dichte oxidefilm op het oppervlak ontstaat die als een beschermende laag werkt en corrosie voorkomt. De hoge corrosieweerstand maakt het ideaal voor toepassingen op zee, scheepsbouw en architectuur. Er zijn ook meldingen van geen problemen zelfs na 30 jaar gebruik in gebieden blootgesteld aan zeewind.

Realiseerbaar

Aluminium is zeer vervormbaar, waardoor het geschikt is voor diverse bewerkingsmethoden. Het lage smeltpunt en de goede stromingseigenschappen maken het ideaal voor gieten. Het kan gemakkelijk worden gesneden en gelast, waardoor een breed scala aan vormen kan worden gecreëerd, van dunwandige vormen zoals aluminiumfolie tot complexe vormen.

Hoge thermische geleiding

Aluminium ’zijn thermische geleidbaarheid is ongeveer drie keer zo hoog als die van ijzer, waardoor het ideaal is voor gebruik in auto-radiatoren, warmtewisselaars en radiatoren voor elektronische apparaten.

Hoge Elektrische Geleidbaarheid

Aluminium geleidt tweemaal zoveel stroom als koper van hetzelfde gewicht. Deze eigenschap, gecombineerd met zijn lichte aard, maakt het een aantrekkelijk materiaal voor elektriciteitstransmissielijnen. Dit helpt de afstand tussen masten te vergroten en de kosten te verlagen.

Herbruikbaar

Aluminium verslechtert niet gemakkelijk, zelfs na langdurig gebruik, en heeft een laag smeltpunt, waardoor het eenvoudig te recyclen is door het product na gebruik te smelten. Het recyclen van aluminium vereist slechts 3% van de energie die nodig is om nieuwe producten te maken, en de kwaliteit van gerecycled aluminium is vrijwel gelijk aan die van nieuwe producten.

Niet-magnetisch

Aluminium is niet-magnetisch en wordt niet beïnvloed door magnetische velden in de omgeving. Deze eigenschap maakt het geschikt voor gebruik in paraboolantennes, medische apparatuur, magnetische kompassen en producten gerelateerd aan supergeleiding. Het is ook goedkoper dan andere niet-magnetische materialen zoals goud, zilver en koper.

Bestand tegen lage temperaturen

Zelfs bij extreem lage temperaturen zoals vloeibare stikstof (-196 °F) en vloeibare zuurstof (-183 °F) behoudt aluminium zijn sterkte en kan deze zelfs toenemen. Deze eigenschap maakt het geschikt voor gebruik in installaties met lage temperaturen, LNG (vloeibaar aardgas) tanks, ruimtevaart en biotechnologie.

Weerspiegelt warmte en licht

Aluminium heeft de eigenschap om infrarode stralen, ultraviolette stralen en elektromagnetische golven te reflecteren. Door de zuiverheid te verhogen of een spiegelafwerking aan te brengen, kan de reflectie verder worden verbeterd, waardoor het geschikt is voor gebruik in verwarmingsreflectoren, ruimtepakken en veelhoekige spiegels.

Visueel aantrekkelijk

Aluminium heeft een natuurlijke schoonheid, die verder kan worden verbeterd door oppervlaktebehandelingen zoals alumitering. Het kan ook worden gekleurd met behulp van elektrolytische kleuring, waardoor het geschikt is voor gebruik in gevels van gebouwen en verpakkingsmaterialen.

Niet giftig

Aluminium reageert niet met voedsel en is niet-toxisch. Zelfs indien ingenomen, wordt meer dan 99% ervan uit het lichaam uitgescheiden, zonder schade aan te richten aan de bodem. Het wordt vaak gebruikt in verpakkingen voor voedsel en medicijnen en in medische apparatuur.

Overwegingen bij het gebruik van aluminium

Hoewel aluminium vele uitstekende eigenschappen heeft, zijn er ook enkele overwegingen:

Lagere sterkte in vergelijking met staal

Hoewel aluminium uitstekende specifieke sterkte heeft, is de sterkte lager dan die van staal. Het is geschikt voor zachte en buigzame structuren zoals vleugels van vliegtuigen, maar mogelijk niet geschikt voor onderdelen die hoge sterkte vereisen, zoals tandwielen.

Corrosieoverwegingen

Hoewel aluminium roestvrij is, kan het corroderen in zoute omgevingen of wanneer het in contact komt met ongelijksoortige metalen. Om corrosie te voorkomen, kan alumitering noodzakelijk zijn.

Hoge lineaire uitzettingscoëfficiënt

Aluminium heeft een lineaire uitzettingscoëfficiënt die bijna twee keer zo hoog is als die van ijzerhoudende materialen. Onderdelen die grote thermische spanningen ondergaan en herhaaldelijk worden verwarmd en gekoeld, kunnen lijden aan thermische vermoeiingsbreuk.

Geen vermoeidheidsgrens

In tegenstelling tot ferro-materialen heeft aluminium geen vermoeidheidsgrens —de lagere spanningsgrens waarbij metaalmoeheid niet optreedt. Daarom is het tijdens het ontwerp noodzakelijk om de fluctuerende spanning die tijdens gebruik optreedt te vergelijken met het SN-diagram, om er zeker van te zijn dat er geen sterkteproblemen zijn, zelfs als er barsten ontstaan gedurende de verwachte levensduur van het product.

Moeilijk te lassen

Aluminium ’s oxidefilm heeft een hoog smeltpunt van ongeveer 3632 °F, waardoor deze moet worden verwijderd voordat gelast wordt. Daarnaast betekent de hoge warmtegeleidbaarheid en laag smeltpunt van aluminium ’dat de warmte tijdens het lassen snel wordt afgevoerd naar het basismetaal, wat kan leiden tot doorzakken van het basismetaal. Het lassen van aluminium vereist zorgvuldige controle van de lassnelheid van de lasbrander. Voor optimale resultaten dient u te overwegen een bedrijf in te schakelen met een bewezen staat van dienst op het gebied van aluminiumlassen.

Typische Soorten Aluminium

Zuiver aluminium heeft een lage sterkte, daarom worden er meestal andere metalen aan toegevoegd om een legering te vormen. Door ijzer, zink, magnesium, koper, etc. aan aluminium toe te voegen, kunnen diverse soorten legeringen worden gecreëerd.

Industriële aluminiummaterialen worden breed ingedeeld in vervormde aluminiumlegeringen en gegoten aluminiumlegeringen, afhankelijk van het eindproduct ’van het gebruik. Vervormbaar aluminium kan worden bewerkt middels plastische vervorming, terwijl gegoten aluminium wordt gebruikt voor het gieten. Laten ’we hier de typen vervormde aluminiumlegeringen bekijken.

Vervormde aluminiumlegeringen

• 1050 Aluminiumlegering

1050 Aluminiumlegering (1050 AA) is een typische zuivere aluminiumkwaliteit. Hoewel het een lage sterkte heeft, beschikt het over uitstekende verwerkbaarheid en corrosieweerstand, waardoor het geschikt is voor decoratieve artikelen en elektriciteitsleidingen.

• 2017 Aluminiumlegering

2017 Aluminiumlegering (2017 AA), ook wel duraluminium genoemd, heeft een lage corrosieweerstand maar hoge sterkte, waardoor het geschikt is voor gebruik in vliegtuigen, auto's en mechanische onderdelen.

• 2024 Aluminiumlegering

2024 Aluminiumlegering (2024 AA), of superduraluminium, biedt een hogere sterkte dan 2017 AA.

• 5052 Aluminium alloy

5052 Aluminiumlegering (5052 AA) heeft uitstekende corrosieweerstand, bewerkbaarheid en lasbaarheid, waardoor het de meest gebruikte aluminiumlegering is. Het wordt gebruikt voor frameconstructies en plaatdelen .

• 6061 Aluminium Alloy

6061 Aluminiumlegering (6061 AA) is een aluminiumlegering met uitstekende corrosieweerstand. Warmtebehandeling, zoals T6-behandeling, verbetert de corrosieweerstand verder.

• 6063 Aluminium Alloy

6063 Aluminiumlegering (6063 AA) is een aluminiumlegering met uitstekende corrosieweerstand en oppervlaktebehandeleigenschappen, voornamelijk gebruikt in geperste producten zoals aluminiumkozijnen en elektrische materialen.

• 7075 aluminiumlegering

7075 Aluminiumlegering (7075 AA), of extra-super duraluminium, heeft de hoogste sterkte onder alle aluminiumlegeringen. Het wordt veel gebruikt in vliegtuigen en heeft een essentiële rol gespeeld in de vliegtuigbouw, met name door een belangrijke bijdrage aan de prestaties van vliegtuigen tijdens oorlogstijd.