Aluminiumlegeringen uitgelegd: Gids voor graden, eigenschappen en toepassingen

Aluminiumlegeringen zijn onder de meest veelzijdige en effectieve materialen voor het ontwerpen van producten voor gebruik in diverse industrieën. Dit materiaal bezit uitstekende sterkte, uitstekende corrosiebestendigheid, warmtebehandelbaarheid, goede lasbaarheid en vormbaarheid. Gevolgd hebben veel fabrikanten zich gevestigd op het gebruik van verschillende types aluminiumlegeringen in diverse toepassingen.

Aluminium is beschikbaar in verschillende graden, elk met variërende legeringselementen en eigenschappen. Je moet dus de verschillen tussen deze aluminiumlegeringgraden kennen om de juiste voor je project te kiezen. Deze gids verkent de aluminiumlegeringstypes, hun kenmerken, voordelen en toepassingen.

Wat is aluminiumlegering?

Een aluminiumlegering is een unieke combinatie van verschillende metalelementen met versterkte sterkte en duurzaamheid. Aluminium is traditioneel lichtgewicht en heeft uitstekende corrosiebestendigheid. Deze legeringen worden gevormd door aluminium in zijn vloeibare/gesmolten vorm te combineren met andere elementen, wat later afkoelt en uithardt, een homogene vast materiaal vormend. De andere elementen gecombineerd met aluminium om deze legeringen te vormen, mogen tot 15 procent van de totale massa uitmaken.

Voorbeelden van deze toegevoegde elementen zijn Zink, IJzer, Magnesium, Koper en Silicium. Belangrijker nog, het toevoegen van deze elementen aan aluminium biedt de legering verbeterde elektrische geleiding, corrosiebestendigheid, bewerkbaarheid en sterkte, dan zuivere metalen elementen.

Eigenschappen van aluminium

Aluminium heeft veel uitstekende eigenschappen, wat het beroemd en algemeen gebruikt maakt in de meeste toepassingen. Hier zijn er enkele:

Corrosiebestendigheid

Aluminium produceert een natuurlijke dunne oxydelaag die het metaal beschermt tegen reactie met de omgeving. Daarom is het geschikt voor diverse toepassingen waar het blootgesteld kan zijn aan corrosieve agenten zoals voertuigen. Echter, je moet noteren dat aluminiumlegeringen hogere corrosiebestendigheidseigenschappen hebben dan zuiver aluminium.

Lichtgewicht

Het standaardgewicht van aluminium is precies 2,7 g/cm³, ongeveer een derde van het gewicht van staal. De lichtgewicht eigenschap helpt de productiekosten aanzienlijk te verlagen. Meestal gebruiken automobile industrieën aluminium in voertuigen om gewicht te reduceren en laadcapaciteit te verhogen. Bovendien kun je de samenstelling van de aluminiumlegeringstypes aanpassen om het gewicht af te stemmen op de toepassing.

Elektrische en thermische geleiding

Aluminium is een geweldige geleider van elektriciteit en warmte vanwege zijn gewicht. Zijn niveau van elektrische en thermische geleiding is tweemaal die van koper. Als resultaat wordt het veel gebruikt voor het maken van elektriciteitsoverdrachtlijnen. Ook functioneert het als een uitstekende warmteverdeling/spreider, wat het de ideale keuze maakt voor apparaten die snelle en vlotte warmteafvoering vereisen.

Toepassingen van aluminiumlegeringen

Hier zijn enkele van de meest voorkomende toepassingen van aluminiumlegeringen.

Luchtvaartindustrie

De vliegtuigindustrie vereist vaak lichtgewicht en sterke aluminiumlegeringen. Deze legeringen moeten een uitstekende sterkte-gewichtverhouding bieden terwijl ze perfect in het budget passen. Evenzo helpt het gebruik van aluminiumgraden in vliegtuigen om onttijdige schade aan het vliegtuig door blootstelling aan ongunstige omgevingsomstandigheden te voorkomen.

Gezondheidszorgsector

Aluminiumproducten hebben de gezondheidsindustrie geholpen om hoge hygiëne en biocompatibiliteit te handhaven. Verschillende medische instrumenten, zoals chirurgische en orthopedische, worden gemaakt met diverse typen aluminium. Evenzo maken fabrikanten andere algemeen gebruiksapparatuur zoals bakken en containers met aluminium.

Automotive industrie

Voertuigfabrikanten gebruiken aluminiumgraden om ideale voertuigen te maken die lichtgewicht, milieuvriendelijk en duurzaam zijn. Fabrikanten gebruiken verschillende diecast onderdelen gemaakt met aluminium in auto's om ze wendbaar en robuust te maken vanwege het hoge niveau van duurzaamheid en lichtgewicht eigenschappen van aluminiumlegeringen.

Elektrotechniek en elektronica

Consumentenelektronica producenten gebruiken continu diverse typen aluminiumlegeringen in het maken van producten vanwege hun hoge warmteleiding. Fabrikanten gebruiken de uitstekende warmteleiding van aluminium in het maken van componenten zoals koelcomponenten voor grafische processoren en warmteverdelers.

Hoe aluminiumlegeringgraden te identificeren?

Over het algemeen kun je een aluminiumlegering identificeren met een 4-cijferig identificatiemodel. Elk cijfer op de aluminiumgraden grafiek vertegenwoordigt een ander aspect van het gelamineerde metaal en wordt doorgaans voor het zuivere metaal element geschreven voor duidelijkheid. Bijvoorbeeld, 5052 Aluminium.

De cijfers vertegenwoordigen afzonderlijke entiteiten zoals staallegering, titaniumlegering of andere legeringen. Hier is een overzicht van het hoofdlegeringselement dat elk eerste cijfer vertegenwoordigt:

• "1" betekent de afwezigheid van legeringselementen en dat het zuiver aluminium is
• "2" vertegenwoordigt Koper
• "5" vertegenwoordigt Magnesium
• "6" vertegenwoordigt Magnesium en Silicium
• "7" vertegenwoordigt Zink
• "8" is gereserveerd voor alle andere legeringsagenten

Je moet noteren dat deze cijfers de hele aluminiumlegeringenlijst kunnen identificeren. Bijvoorbeeld, gegeven dat "2" Koper aanduidt, zullen alle aluminium koper legeringen worden aangeduid als "2xxx serie".

Verder betekent het tweede cijfer eventuele unieke legeringscondities en of de legering is gewijzigd van zijn oorspronkelijke toestand. Echter, het cijfer blijft "0" als er geen speciale wijzigingen bestaan. Wat de derde en vierde cijfers betreft, worden ze doorgaans gebruikt om individuele legeringen te serialiseren en te onderscheiden.

Een 1xxx serie (een zuiver aluminium bestaande uit precies 99% aluminium) terwijl de laatste twee cijfers het minimale aluminiumpercentage boven 99% aanduiden. Bijvoorbeeld, 1060 aluminium bevat ten minste 99,60% zuiver aluminium.

Zeven verschillende basislegeringen zijn beschikbaar voor industriële gebruik tussen de ranges van 1xxx tot 7xxx. Elk met een unieke cijfercombinatie en variërende verhoudingen en combinaties. Hier is de standaard aluminiumlegeringenlijst voor industriële gebruik:

1xxx Serie

Deze legeringsklasse is bekend als de zuivere aluminiumserie omdat het 99% of meer zuiver aluminium omvat. Deze legeringen bieden precies 10 tot 27 ksi uiteindelijke treksterkte. Ze zijn doorgaans lasbaar maar niet warmtebehandelbaar omdat ze kwetsbaar zijn voor hoge temperaturen.

Deze legeringen bezitten uitstekende elektrische en thermische geleiding. Bovendien maakt de uitstekende corrosiebestendigheid het een ideale keuze voor het maken van chemische tanks en leidingen.

2xxx Serie

Koper is het primaire legeringselement in de 2xxx serie, met significante verhoudingen van magnesium, mangaan, silicium en andere elementen. Koper, het primaire legeringselement van de 2xxx serie aluminiumgraad, heeft een uiteindelijke treksterkte van 27 tot 62 ksi. Deze graden hebben hoge bewerkbaarheid en behouden grote sterkte bij een wijd temperatuurbereik, wat ze geschikt maakt voor de luchtvaartindustrie.

Hoewel de 2xxx serie legeringen sterk en zwaar zijn, hebben ze een lagere corrosiebestendigheid dan andere aluminiumlegeringstypen. Als resultaat kun je overwegen om deze aluminiumlegeringen te coaten of te schilderen om hun levensduur te verbeteren.

3xxx Serie

De 3xxx serie aluminiumgraad bevat magnesium en mangaan als primaire legeringselement. Het geeft de aluminiumgraad uitstekende mechanische sterkte, die het bij een wijd temperatuurbereik behoudt dan zuiver aluminium.

Deze aluminiumgraden zijn meestal niet warmtebehandelbaar en hebben uiteindelijke treksterkte binnen een bereik van 16 tot 41 ksi. Legering 3004 is een uitstekend voorbeeld van een legering geschikt voor het verpakken van consumentengoederen uit deze klasse.

4xxx Serie

De 4xxx serie aluminiumgraad is de enige categorie die zowel warmtebehandelbare als niet-warmtebehandelbare aluminiumlegeringen omvat. Wanneer aan aluminium toegevoegd, verlaagt silicium, als primaire legeringselement, smeltpunten en verbetert de vloeibaarheid van 4xxx serie legeringen in hun vloeibare/vloeistofvorm. Hoewel silicium van nature niet warmtebehandelbaar is, bevatten sommige siliciumlegeringen koper of magnesium, wat ze positief laat reageren op warmtebehandeling.

5xxx Serie

5xxx serie heeft magnesium als hoofdlegeringselement. Deze aluminiumlegeringgraden zijn meestal erg sterkt, uiterst corrosie- en alkalibestendig, perfect voor maritieme toepassingen, en gemakkelijk te lassen. Vanwege hun hoge vormbaarheid zijn ze makkelijk te bladmetaal stampen, buigen, rolvormen, trekken en spinnen.

Aluminium 5083 is een uitstekend voorbeeld van een 5xxx serie aluminiumgraag die veel gebruikt wordt voor industriële toepassingen vanwege de weerstand tegen zeewater en diverse industriële chemicaliën.

6xxx Serie

De 6xxx legeringen omvatten magnesium en silicium, die magnesiumsilicide vormen. Deze aluminiumgraad legeringen zijn hoogst vormbaar, lasbaar en compatibel met warmtebehandeling. De 6061 legering is de meest voorkomende aluminiumlegering in de 6xxx serie, met uitstekende corrosiebestendigheid en goede sterkte. Als resultaat wordt het vaak gebruikt om boot- en vrachtwagentrams te creëren.

Cast legeringen vs. Wrought legeringen: Wat zijn de verschillen?

Cast legeringen en wrought legeringen zijn de belangrijkste aluminiumlegeringscategorieën. Er zijn diverse aanzienlijke verschillen tussen cast en wrought aluminiumlegeringen.

Metaal legeringselementen

Wrought legeringen bezitten minder andere metalen dan cast legeringen. Over het algemeen bevatten wrought legeringen ≤4% legeringselementen vergeleken met >22% van cast legeringen. Hoewel dit verschil onvatbaar lijkt, heeft het een significantere effect op de materiaalkenmerken van deze legeringen.

De duktiliteit van een aluminiumlegering neemt af wanneer andere legeringselementen worden toegevoegd. Het resulteert in de kwetsbaarheid van de meeste cast legeringen voor breuk. Aan de andere kant kun je de sterkte van wrought aluminiumlegeringen, hun corrosiebestendigheid en geleiding verhogen door verschillende legeringselementen toe te voegen terwijl hun flexibiliteit en andere positieve kwaliteiten behouden blijven.

Fabricagetechnieken

Nietminachtbaar, het meest significante verschil tussen deze twee categorieën ligt in de fabricagetechniek die deze legeringen ondergaan voordat ze het eindproduct bereiken. Cast legeringen verlaten hun vorm vaak in een nauwkeurige vaste vorm zoals gewenst.

Aan de andere kant vereisen wrought legeringen diverse wijzigingen terwijl ze in hun vaste vorm zijn. Als resultaat beïnvloedt het verschil in hun fabricage vaak significant de mogelijke vormen en fysieke kenmerken van de eindproducten.

Eigenschappen

Cast aluminiumlegeringen hebben lagere smeltpunten en treksterkte dan wrought aluminium. Het aluminium-silicium is de meest wijd gebruikte aluminiumlegering vanwege de hoge siliciumconcentratie, wat het makkelijk gietbaar maakt. Wrought aluminium heeft een hogere hoeveelheid toepassing, en fabrikanten produceren producten door aluminium extrusie of walzen.

Algemene typen aluminiumlegering gebruikt in bewerking

Deze sectie bespreekt de diverse typen aluminiumlegeringen die je kunt gebruiken bij het bewerken van je producten.

Aluminium 6061

6061 aluminium heeft silicium en magnesium als primaire elementen. Het is compatibel met diverse toepassingen vanwege de sterkte, corrosiebestendigheid, lasbaarheid en warmtebehandelbaarheid. Het is goed geschikt voor de extrusietechniek, en het toepassen van T6 temper helpt het sterker en duurzamer te maken. Evenzo presteert het goed met anodiseren voor een verbeterde esthetische afwerking.

Aluminium 7075

De 7075 aluminiumlegering is een sterke legering met uitstekende sterkte, vergelijkbaar met staal. De primaire legeringselementen zijn koper en zink. Het vindt toepassing in toepassingen die uitstekende sterkte vereisen, zoals ruimtevaartuigen, vliegtuigen, etc. Hoewel niet lasbaar, is het sterk, matig lasbaar, en in staat om spanning te weerstaan.

Aluminium 5052

5052 aluminium is een betrouwbare legering met uitstekende corrosiebestendigheid en matige sterkte. Het is uiterst geschikt voor zoutwatertoepassingen door het afwezig zijn van koperinhoud in de legering. Maritieme apparatuur is het meest voorkomende onderdeel gemaakt van de 5052 aluminium. Echter, de 5052 is uit de 5xxx aluminiumlegeringsgraad; dus het kan niet warmtebehandeld worden.

Aluminium 6063

6063 aluminiumlegering omvat magnesium en silicium en wordt vaak aangeduid als architecturaal aluminium vanwege de matige sterkte en hoge duktiliteit. Het is uiterst compatibel met dievorming. Ook is aluminium 6063 uiterst corrosiebestendig door de magnesiumsilicide samenstelling.

Enkele veelvoorkomende onderdelen gecreëerd met 6063 aluminium omvatten architecturale producten, meubelen, pijpen, etc. Lasersnijden aluminium is ook compatibel met deze aluminiumgraad.

Overwegingen bij het kiezen van de juiste aluminiumlegeringstype

Het kiezen van de geschikte aluminiumgraad voor je project is essentieel voor de beste resultaten. Hier zijn de sleutelfactoren om te overwegen voordat je een aluminiumlegering selecteert.

1. Bewerkbaarheidsrating

De bewerkbaarheidsrating van een aluminiumlegering laat je de compatibiliteitsstatus van zo'n materiaal met aluminium CNC bewerkingsprocessen weten. Het zou helpen om te noteren dat 6061-T6, 2011 aluminium, en 7075 aluminium geschikte legeringen zijn met hoge tot matige bewerkbaarheidsratings. Daarom kun je deze materialen gebruiken om complexe onderdelen met ingewikkelde vereisten te creëren.

2. Materiaalkosten en beschikbaarheid

Bij het kiezen van een materiaal voor je project, is het essentieel om de kosten van de aluminiumlegeringsgraad te overwegen. Handhaaf een evenwicht tussen je budget en de kosten van het materiaal met de ideale eigenschappen voor je project. Het helpt een efficiënte basis voor je productieproces te vestigen.

Daarnaast zullen de prijzen van de gekozen aluminiumgraad de beschikbaarheid van de aluminiumlegering bepalen. Een schaarse aluminiumgraad zal het productieproces vertragen. Bijvoorbeeld, 7075 aluminium biedt uitstekende bewerkbaarheid maar heeft extreem hogere kosten. Aan de andere kant is 6061 aluminium veel goedkoper en heeft verminderde hardheid en treksterkte, wat het makkelijk bewerkbaar maakt.

3. Warmtebehandeling

Warmtebehandeling omvat het gebruik van extreme hittetemperaturen om aluminiumlegeringen te behandelen om hun sterkte en duurzaamheid te verbeteren. Daarom moet je ontdekken welke aluminiumserie warmtebehandelbaar is en welke niet.

Echter, het zou helpen om te noteren dat de 2xxx, 6xxx, en 7xxx aluminiumlegeringseries compatibel zijn met warmtebehandeling. Je kunt onderdelen gemaakt met deze legeringen warmtebehandelen om de sterkte van de afgeronde producten te verbeteren.

Aluminium bewerkingsoplossingen bij WayKen

WayKen biedt je de beste metaal en kunststoffen selectiebegeleiding voor je projecten. Met multi-as bewerkingsmogelijkheden, kunnen we je aluminium bewerkingsoplossingen leveren op een efficiënte, kosteneffectieve manier. Onze ervaren experts staan klaar om je te helpen hoogwaardige aluminiumonderdelen te produceren. Aarzel niet om vandaag nog contact met ons op te nemen, en laten we je volgende project starten.

Conclusie

Aluminium is een veelgebruikt metaalmateriaal met veelzijdige eigenschappen afhankelijk van de elementensamenstelling. Verschillende typen aluminiumlegeringen hebben variërende eigenschappen, wat ze goed geschikt maakt voor diverse toepassingen. Dus is het essentieel om de verschillen in deze aluminiumlegeringen volledig te begrijpen om het ideale materiaal voor je projecten te kiezen.

Veelgestelde vragen

Roesten aluminiumlegeringen?

Alle metalen materialen neigen ertoe om in kwaliteit te achteruitgaan over tijd zonder passende zorg. Hoewel aluminium niet roest, is er een hoge mogelijkheid dat het corrodeert—echter, de aluminiumoxydelaag op het oppervlak helpt het materiaal te beschermen tegen corrosie.

Welke aluminiumlegering heeft betere bewerkbaarheid tussen 6061 en 7075?

6061 aluminiumlegering heeft diverse voordelen ten opzichte van 7075 aluminium bij hun fabricageproces. Dit is omdat 6061 verminderde hardheid en treksterkte heeft, wat het bewerkbaarder maakt dan 7075.