Aluminiumlegeringen worden ingedeeld in drie hoofdcategorieën: gewalste aluminiumlegeringen, gegoten aluminiumlegeringen en gesmede aluminiumlegeringen. Tot de gewalste legeringen behoren de 1xxx- tot 7xxx-series, waarbij verschillende legeringselementen zorgen voor unieke eigenschappen zoals sterkte, corrosiebestendigheid, bewerkbaarheid en oppervlakteafwerking. Veelgebruikte kwaliteiten zoals 6061, 5052, 7075 en 2024 worden op grote schaal toegepast in technische en industriële toepassingen. Gegoten aluminiumlegeringen zijn geschikt voor onderdelen met complexe vormen, terwijl gesmede aluminiumlegeringen voordelen bieden op het gebied van hoge sterkte en een laag gewicht voor toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie en de bouw. De keuze van de juiste aluminiumlegering hangt af van de mechanische eisen, de productieprocessen en de omstandigheden waarin het product uiteindelijk wordt gebruikt.
Aluminiumlegeringen kunnen over het algemeen worden ingedeeld in drie hoofdcategorieën op basis van hun productiemethode en materiaaleigenschappen: gewalste aluminiumlegeringen, gegoten aluminiumlegeringen en gesmede aluminiumlegeringen.
Elke categorie omvat meerdere legeringsseries met verschillende mechanische eigenschappen, bewerkbaarheid, corrosiebestendigheid, prestaties bij oppervlaktebehandeling en typische toepassingen.
Bewerkte aluminiumlegeringen zijn aluminiumlegeringen die door middel van walsen, extrusie, trekken of smeden mechanisch worden verwerkt tot producten zoals platen, staafmateriaal, buizen en extrusieprofielen.
Op basis van hun belangrijkste legeringselementen worden aluminiumlegeringen voor bewerking doorgaans onderverdeeld in de series 1xxx tot en met 7xxx.
De 1xxx-serie bestaat voornamelijk uit commercieel zuiver aluminium. Deze legeringen bevatten doorgaans een zeer hoog percentage aluminium en staan bekend om hun uitstekende corrosiebestendigheid, hoge elektrische geleidbaarheid, hoge thermische geleidbaarheid, relatief lage mechanische sterkte en uitstekende vervormbaarheid en bewerkbaarheid.
Hun prestaties bij het draaien en frezen zijn echter relatief matig, omdat het materiaal zacht is en tijdens de bewerking de neiging kan hebben om aan de snijgereedschappen te blijven kleven. Hun sterkte kan in beperkte mate worden verhoogd door vervormingsverharding.
Typische toepassingen zijn onder meer apparatuur voor chemische verwerking, reflectoren, warmtewisselaars, elektrische geleiders, condensatoren, verpakkingsfolie, bouwcomponenten en decoratieve afwerkingen.
Commercieel zuiver aluminium vertoont over het algemeen uitstekende eigenschappen voor het etsen van texturen. Met zowel zure als alkalische etssystemen kunnen goede oppervlaktestructuren worden verkregen.
Voor toepassingen waarbij een grotere oppervlakteruwheid vereist is, kan een tweestaps zuur-alkali-etsproces een zeer gelijkmatige oppervlaktestructuur opleveren.
Van de veelgebruikte materialen geeft Koreaans aluminium doorgaans een fijne structuur, terwijl materialen uit Taiwan en China vaak een fijn en gelijkmatig geborsteld uiterlijk opleveren. Hoogglanzend zuiver aluminium van Sumitomo uit Japan kan na het etsen een duidelijk zichtbare geborstelde structuur krijgen. Ook bepaalde Duitse zuivere aluminiumsoorten kunnen een vergelijkbare geborstelde afwerking opleveren.
Commercieel zuiver aluminium leent zich ook goed voor chemisch en elektrolytisch polijsten en kan na het anodiseren een zeer glanzend oppervlak krijgen.
Koper is het belangrijkste legeringselement in aluminiumlegeringen van de 2xxx-serie. Magnesium en mangaan worden ook vaak toegevoegd als secundaire legeringselementen.
Typische legeringssystemen zijn onder meer aluminium-koper-magnesium, aluminium-koper-magnesium-mangaan, aluminium-koper-magnesium-ijzer-nikkel en aluminium-koper-mangaan.
Deze legeringen zijn warmtebehandelbaar en staan bekend om hun hoge sterkte; daarom worden ze vaak aangeduid als hoogsterke aluminiumlegeringen of legeringen van het duraluminiumtype.
Ze bieden een goede hittebestendigheid en uitstekende bewerkbaarheid. Hun corrosiebestendigheid is echter relatief slecht, en sommige kwaliteiten kunnen gevoelig zijn voor interkristallijne corrosie.
Om deze reden wordt aluminiumplaat uit de 2xxx-serie vaak bekleed met hoogzuiver aluminium of een aluminium-magnesium-siliciumlegering uit de 6xxx-serie om de corrosiebestendigheid te verbeteren.
Aluminiumlegeringen uit de 2xxx-serie zijn bijzonder geschikt voor onderdelen waarvoor een hoge sterkte-gewichtsverhouding vereist is.
Typische toepassingen zijn onder meer onderdelen voor vrachtwagen- en vliegtuigwielen, onderdelen voor vrachtwagenophangingen, bekledingsplaten voor vliegtuigrompen en constructieonderdelen die bij temperaturen tot ongeveer 150 °C (302 °F) hun sterkte moeten behouden.
Met uitzondering van legering 2219 zijn de meeste legeringen uit deze serie beperkt lasbaar. Veel legeringen uit de 2xxx-serie zijn echter uitstekend bewerkbaar.
Een van de meest gebruikte kwaliteiten uit deze serie is aluminium 2024, dat ongeveer overeenkomt met de Chinese kwaliteit 2A12.
Na een alkalische textuur-etsbehandeling in één stap kan aluminiumplaat 2024 een oppervlakteruwheid van meer dan Ra 1,5 bereiken, met behoud van een uitstekende glans en oppervlakte-uniformiteit.
De anodiseerprestaties van aluminium uit de 2xxx-serie zijn relatief slecht. Wanneer de anodische oxidefilm dikker wordt, kan het oppervlak een gelige tint krijgen, waardoor deze legeringen minder geschikt zijn voor het aanbrengen van lichte decoratieve kleuren.
Voor toepassingen in de lucht- en ruimtevaart wordt alkalisch etsen na het ontvetten over het algemeen afgeraden. Voor het verwijderen van de passieve oppervlaktelaag verdient een zuurbehandeling de voorkeur.
Meestal wordt geanodiseerd met boorzuur-zwavelzuur of chroomzuur, gevolgd door een afdichting met verdund chroomzuur. Wanneer een lichte kleuring vereist is, kan een aangepast anodisatieproces met boorzuur-zwavelzuur worden toegepast.
Mangaan is het belangrijkste legeringselement in de 3xxx-serie.
Deze legeringen zijn over het algemeen niet warmtebehandelbaar, maar hun sterkte ligt ongeveer 20% hoger dan die van aluminium uit de 1xxx-serie.
Aangezien er slechts een beperkte hoeveelheid mangaan, doorgaans ongeveer 1,5%, effectief aan aluminium kan worden toegevoegd, wordt mangaan slechts in een relatief klein aantal commerciële legeringen als belangrijkste legeringselement gebruikt.
De drie meest gebruikte legeringen voor algemene doeleinden in deze serie zijn 3003, 3004 en 3105. De Chinese legering 3A21 komt ongeveer overeen met 3003.
Aluminiumlegeringen uit de 3xxx-serie bieden een hogere mechanische sterkte dan legeringen uit de 1xxx-serie, terwijl ze tegelijkertijd een goede vervormbaarheid en lasbaarheid behouden. Hun corrosiebestendigheid is slechts iets lager dan die van commercieel zuiver aluminium.
Typische toepassingen zijn onder meer drankblikjes, kookgerei, warmtewisselaars, opslagtanks, luifels, meubels, verkeersborden, dakpanelen en vliesgevelpanelen.
Na het etsen vertoont aluminium uit de 3xxx-serie vaak een combinatie van een matte, zandachtige structuur en een lineaire, geborstelde structuur.
Het in één stap uitvoeren van alkalisch textuuretsen levert mooie decoratieve resultaten op en wordt vaak toegepast als voorbehandeling van naamplaatjes en panelen vóór het zeefdrukken.
Voor toepassingen waarbij een grotere oppervlakteruwheid vereist is, levert een tweestaps zuur-alkali-etsproces doorgaans zowel zandachtige als geborstelde texturen op.
Vanwege verschillen in verwerkingsmethoden tussen fabrikanten kunnen sommige vergelijkbare aluminiumlegeringen na zuur-alkali-etsen echter vooral een zandachtige structuur vertonen, waarbij de geborstelde structuur nauwelijks zichtbaar is.
Silicium is het belangrijkste legeringselement in de 4xxx-serie en kan in relatief grote hoeveelheden aan aluminium worden toegevoegd, waarbij het gehalte soms ongeveer 12% bedraagt.
Deze legeringen zijn over het algemeen niet warmtebehandelbaar en worden vaak gebruikt als lasdraad en als vulmateriaal voor het hardsolderen van aluminiumproducten.
Tijdens het anodiseren krijgen legeringen uit de 4xxx-serie doorgaans een donkergrijs tot antracietzwart uiterlijk.
Legering 4032 heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt en een hoge slijtvastheid, waardoor deze bijzonder geschikt is voor gesmede motorzuigers en andere onderdelen die bij hoge temperaturen maatvast moeten blijven.
Magnesium is het belangrijkste legeringselement in de 5xxx-serie.
Wanneer magnesium als belangrijkste legeringselement wordt gebruikt, hetzij alleen, hetzij in combinatie met mangaan, levert dit rekverhardbare legeringen op met een gemiddelde tot hoge sterkte.
Deze legeringen hebben een goede lasbaarheid, een uitstekende weerstand tegen vermoeidheidsbreuken en een sterke corrosiebestendigheid, met name in maritieme omgevingen.
Aluminiumlegeringen uit de 5xxx-serie zijn niet warmtebehandelbaar, maar hebben over het algemeen een hogere sterkte dan legeringen uit de 1xxx- en 3xxx-serie.
Typische toepassingen zijn onder meer bouwmaterialen, architecturale en decoratieve afwerkingselementen, blikjes en blikdeksels, huishoudelijke apparaten, onderdelen voor straatverlichting, maritieme constructies, cryogene brandstoftanks, kraanonderdelen en structurele onderdelen voor de automobielindustrie.
De eigenschappen van aluminium uit de 5xxx-serie wat betreft het etsen van texturen komen overeen met die van legeringen uit de 3xxx-serie.
Ze bieden bovendien goede anodisatie-eigenschappen. Bepaalde kwaliteiten kunnen na een passende oppervlaktebehandeling een glanzende, spiegelachtige afwerking krijgen, waardoor ze geschikt zijn voor decoratieve onderdelen in de automobielindustrie.
Aluminiumlegeringen uit de 6xxx-serie bevatten magnesium en silicium als belangrijkste legeringselementen en zijn warmtebehandelbaar.
Deze legeringen bieden een gemiddelde sterkte, hoewel hun sterkte over het algemeen lager is dan die van de meeste legeringen uit de 2xxx- en 7xxx-serie.
Een van de belangrijkste voordelen van de 6xxx-serie is de uitgebalanceerde combinatie van vervormbaarheid, lasbaarheid, bewerkbaarheid, corrosiebestendigheid en mechanische sterkte.
Typische toepassingen zijn onder meer bouwmaterialen, fietsframes, transportmiddelen, brugleuningen, gelaste constructies, machineonderdelen en geëxtrudeerde aluminiumprofielen.
De meest gebruikte legeringen uit deze serie zijn 6061 en 6063.
6061-aluminium wordt vaak gekozen voor mechanische componenten en constructiedelen vanwege zijn goede sterkte, bewerkbaarheid, corrosiebestendigheid en veelzijdige prestaties.
6063-aluminium wordt veel gebruikt voor geëxtrudeerde profielen en bouwkundige onderdelen vanwege de uitstekende extrusie-eigenschappen en het aantrekkelijke geanodiseerde uiterlijk.
Legering 6463 is ontwikkeld voor toepassingen zoals geëxtrudeerde auto-afwerkingsdelen, behuizingen van digitale apparaten en randen van televisieschermen. Na het anodiseren kan 6463 een glanzende, spiegelachtige oppervlakteafwerking krijgen.
Het gehalte aan ijzeronzuiverheden in het aluminium moet echter zo laag mogelijk worden gehouden. Een te hoog ijzergehalte kan de glans van het oppervlak na het anodiseren aanzienlijk verminderen.
Zink is het belangrijkste legeringselement in aluminiumlegeringen van de 7xxx-serie, met een gehalte dat doorgaans varieert van ongeveer 1% tot 8%.
Deze legeringen zijn warmtebehandelbaar en kunnen een sterkte bieden die varieert van gemiddeld tot extreem hoog.
Vanwege hun uitstekende verhouding tussen sterkte en gewicht worden aluminiumlegeringen uit de 7xxx-serie op grote schaal gebruikt in constructieonderdelen die aan hoge belastingen worden blootgesteld.
Typische toepassingen zijn onder meer constructieonderdelen voor vliegtuigen, mobiele apparatuur, onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart, mechanische componenten met een hoge sterkte en andere toepassingen die worden blootgesteld aan hoge belastingen en spanningen.
Gietaluminiumlegeringen zijn speciaal ontworpen voor de productie van onderdelen via gietprocessen.
Op basis van hun belangrijkste legeringselementen kunnen gegoten aluminiumlegeringen over het algemeen in vier hoofdcategorieën worden onderverdeeld:
Verschillende landen hanteren verschillende systemen voor de aanduiding van legeringen.
In China worden gietaluminiumlegeringen doorgaans aangeduid met de letters ZL gevolgd door drie cijfers.
Het eerste cijfer geeft het belangrijkste legeringssysteem aan:
Het tweede en derde cijfer geven de specifieke legering binnen die serie aan.
Om hoogwaardige precisiegietstukken in een breed scala aan vormen en afmetingen te kunnen produceren, moeten aluminiumgietlegeringen doorgaans aan een aantal belangrijke eigenschappen voldoen.
Gietaluminiumlegeringen bieden uitstekende gietprestaties en kunnen worden gebruikt voor de productie van onderdelen met complexe geometrieën.
Ze bieden bovendien voordelen zoals materiaalbesparing, lagere productiekosten, kortere productietijden en minder behoefte aan aanvullende productieapparatuur.
Daarom worden gegoten aluminiumlegeringen op grote schaal gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de machinebouw en algemene industriële toepassingen.
Typische producten zijn onder meer balken, gasturbineschoepen, pomphuizen, beugels, wielen, inlaatranden en motorbehuizingen.
Ze worden ook vaak gebruikt voor de productie van cilinderkoppen voor auto’s, versnellingsbakbehuizingen, zuigers, instrumentbehuizingen en behuizingen voor superchargerpompen.
Gesmede aluminiumlegeringen zijn ontworpen om bij hoge temperaturen een goede plasticiteit en vervormbaarheid te bieden, waardoor ze geschikt zijn voor smeedprocessen.
Veel aluminiumlegeringen voor smeedwerk zijn gebaseerd op aluminium-magnesium-silicium-legeringssystemen en kunnen bovendien koper, magnesium en silicium als belangrijke legeringselementen bevatten.
Het belangrijkste voordeel is de uitstekende warmvervormbaarheid, waardoor het mogelijk is om grote, complexe en zeer sterke gesmede onderdelen te vervaardigen.
Door bepaalde stalen onderdelen te vervangen door aluminiumlegeringen kan het totale gewicht van mechanische producten aanzienlijk worden verminderd, terwijl de structurele prestaties op peil blijven.
Vanwege hun uitstekende verhouding tussen sterkte en gewicht zijn aluminium en aluminiumlegeringen onmisbare materialen geworden in de ruimtevaart, de luchtvaart, de automobielindustrie en de defensie-industrie.
In vliegtuigen worden bijvoorbeeld grote aantallen gesmede aluminiumonderdelen gebruikt.
Aluminium wordt ook op grote schaal gebruikt in de bouw, de automobielindustrie en de verpakkingssector; dit zijn inmiddels drie van de belangrijkste toepassingsgebieden voor aluminium in de moderne industrie.
De afgelopen jaren hebben gesmede aluminiumonderdelen voor de automobielindustrie een snelle ontwikkeling doorgemaakt.
De opwarming van de aarde, energietekorten, strengere eisen op het gebied van brandstofefficiëntie en de steeds hogere verwachtingen van consumenten ten aanzien van rijcomfort en wegligging hebben de ontwikkeling van lichtgewicht autoconstructies in een stroomversnelling gebracht.
Door het voertuiggewicht met ongeveer 10% te verminderen, kan het brandstofverbruik met ongeveer 6% tot 8% worden verlaagd.
Volgens de beschikbare branchegegevens bedraagt het gebruik van aluminiumlegeringen in gesmede en gestanste auto-onderdelen in de Verenigde Staten ongeveer 36,3%, terwijl het aandeel van aluminium in voertuigen die in Europa en Japan worden geproduceerd meer dan 15% van het totale voertuiggewicht kan uitmaken.
In het verleden werd er in China geproduceerde voertuigen relatief minder aluminiumlegering gebruikt.
Specialisten uit de automobielindustrie verwachten dat steeds meer smeedstukken van aluminiumlegeringen de traditionele stalen smeedstukken zullen vervangen naarmate de trend naar gewichtsvermindering bij voertuigen zich verder doorzet.
Verschillende series aluminiumlegeringen bieden zeer uiteenlopende combinaties van sterkte, corrosiebestendigheid, bewerkbaarheid, lasbaarheid, prestaties bij oppervlaktebehandeling en productie-eigenschappen.
Commercieel zuiver aluminium uit de 1xxx-serie is ideaal voor toepassingen waarbij een hoge geleidbaarheid en corrosiebestendigheid vereist zijn, terwijl legeringen uit de 2xxx- en 7xxx-serie de voorkeur genieten voor constructietoepassingen die een hoge sterkte vereisen.
Legeringen uit de 3xxx- en 5xxx-serie bieden een goede corrosiebestendigheid en vervormbaarheid, terwijl aluminium uit de 6xxx-serie een van de beste algehele combinaties biedt van sterkte, bewerkbaarheid, lasbaarheid, anodiseerprestaties en kosten.
Gegoten aluminiumlegeringen zijn geschikt voor het efficiënt vervaardigen van complexe vormen, terwijl gesmede aluminiumlegeringen met name geschikt zijn voor zwaar belaste constructieonderdelen waarbij sterkte en gewichtsbesparing van cruciaal belang zijn.
Bij de keuze van de juiste aluminiumlegering moet altijd rekening worden gehouden met de vereiste mechanische eigenschappen, het productieproces, de oppervlakteafwerking, de corrosiebestendigheid, de gebruiksomgeving en de totale kosten van het afgewerkte onderdeel.
Deel uw tekening, materiaal, tolerantiedoel of toepassingsvraag. Ons engineeringteam kan de bewerkingsroute bekijken en een praktische volgende stap voorstellen.
Materiaalgids
Een praktische gids voor veelgebruikte aluminiumlegeringen voor CNC-bewerking, waaronder 6061, 5052, 7075, 2024, 5083, 6063 en spuitgegoten aluminium. Vergelijk de bewerkbaarheid,...
Artikel lezenVerspaningstechnologie
Bij het kiezen van een tap voor CNC-binnendraad gaat het om meer dan alleen het afstemmen van de schroefdraadmaat. De lengte van de afschuining bepaalt het snijgedrag en de geprogrammeerde diepte, terwijl...
Artikel lezenVerspaningstechnologie
Tot de 3D-scanmethoden behoren contactmeting, contactloze optische scanning en destructieve seriële-doorsnedescanning. In dit artikel wordt uitgelegd hoe CMM’s en knikarmen gegevens verzamelen...
Artikel lezenVerspaningstechnologie
Bij reverse engineering wordt een bestaand object omgezet in bruikbare digitale gegevens en vervolgens in een verbeterd model voor productie. In dit artikel wordt uitgelegd hoe...
Artikel lezen
