Alumiini
Mitä alumiini on?
Alumiini on yksi maapallon runsaimmista metalleista. Itse asiassa sen osuus maankuoren kokonaispainosta on 8 prosenttia. Siksi se on yksi yleisimmin käytetyistä teollisuusmetalleista - vaikka se löydettiin ja määritettiin vasta 200 vuotta sitten.
Alumiiniseokset
Puhdasta alumiinia seostetaan pienillä määrillä muita metalleja tiettyjen ominaisuuksien aikaansaamiseksi - esimerkiksi koneistettavuuden kannalta.
Nämä seokset on jaettu EN 573-3:n mukaan kahdeksaan sarjaan, ja seokset on nimetty sarjan mukaan. Esimerkiksi seos 6082 kuuluu 6xxx-sarjaan ja 5005 5xxx-sarjaan.
Alumiiniseosten pääseosaineet
|
Alloy group |
Alloying elements |
Properties |
Commonly used for: |
|
1xxx |
Min. 99% aluminium |
+ Good corrosion resistance, good conductivity, ductile - Low strength |
- Aluminium foil - Architectural cladding - Electronics |
|
2xxx |
Copper |
+ High strength, suitable for machining - Poor corrosion resistance, not suitable for aesthetic anodising |
- Threads and bolts - Aviation - Military vehicles |
|
3xxx |
Manganese |
+ Very ductile, suitable for anodising, welding and soldering - Low strength |
- Beverage cans - Packaging - A/C systems, heating and cooling equipment |
|
4xxx |
Silicium |
+ Suitable for welding and soldering - Low ductility, low strength |
- Beverage cans - Packaging - A/C systems, heating and cooling equipment |
|
5xxx |
Magnesium |
+ Ductile, often good corrosion resistance - Medium strength |
- Facades - Scaffolding - Automotive |
|
6xxx |
Silicium and magnesium |
+ Good corrosion resistance, suitable for welding and aesthetic anodising - Low ductility |
- Profiles, e.g. for doors, windows and trailers - Offshore |
|
7xxx |
Zink, secondarily magnesium and copper |
+ High strength, suitable for machining - Risk of corrosion |
- Airplanes - Military and space equipment - Skiing equipment |
|
8xxx |
This group contains all alloys that do not fit into any other group. For this reason, there are no common characteristics of the 8xxx alloys. |
||
Mihin alumiinia käytetään?
Alumiinia käytetään laajalti rakentamisessa ja valmistuksessa, esimerkiksi ikkunoissa, verhouksissa ja rakennusmateriaaleissa.
Alumiinin tärkein etu on sen keveys ja lujuus sekä se, että alumiinia voidaan suulakepuristaa moniin eri muotoihin. Tämän vuoksi materiaali sopii erinomaisesti kevyisiin mutta vahvoihin rakenteisiin.
Löydät monia julkisivuja, joissa on alumiiniverhous, kuten STAC BOND komposiittipaneelit.
Kun alumiinia käytetään näkyvissä, esim. julkisivuissa tai elektroniikassa, metalli voidaan anodisoida tai maalata muulla kuin tyypillisellä harmaalla/hopealla värillä.
Näin tehdään esimerkiksi alumiiniverhoilluissa puu-alumiini ikkunoissa, joissa yhdistyvät alumiinin korroosionkestävyys ulkoa ja puun houkutteleva ulkonäkö talon sisältä. Kun alumiiniprofiili ja puu maalataan samalla värillä, materiaalien välinen ero peittyy.
Alumiinin tärkein etu on sen keveys ja lujuus sekä se, että alumiinia voidaan muokata moniin eri muotoihin. Tämän vuoksi materiaali sopii erinomaisesti kevyisiin mutta vahvoihin rakenteisiin.
Katso asiakasreferenssejä täältä.
Voiko alumiinia hitsata?
Alumiini soveltuu hitsaukseen. Mutta jotta pääset käsiksi metalliin, sinun on läpäistävä oksidikerros, jonka sulamispiste on 2060 celsiusastetta. Tähän on olemassa erilaisia menetelmiä, kuten TIG- ja MIG-hitsaus.
Koska alumiini on erittäin hyvä lämmönjohdin, HAZ (Heat Affected Zone) on suurempi kuin mihin olet ehkä tottunut muiden materiaalien kohdalla. Tämä tarkoittaa, että lämpö leviää nopeasti hitsaussaumasta materiaaliin.
Lue lisää alumiinin hitsaamisesta täältä.
|
Alumiinin fysikaaliset ominaisuudet |
|
|
Tiheys |
2.7 g/cm3 |
|
Sulamispiste |
660 °C |
|
Sähkönjohtavuus |
59.5 %IACS |
|
Lämmönjohtavuus |
215 W/m*K |
|
Lämpölaajenemiskerroin |
23.5 µm/m*K |
Voit tarkastella seuraavien linkkien kautta alumiiniseoksien mekaanisia ominaisuuksia ja kemiallista koostumusta.
Alumiini on kevyt mutta vahva materiaali. Ruostumattomaan teräkseen verrattuna alumiinilla voidaan saavuttaa sama lujuus huomattavasti pienemmällä painolla. Alumiinille on ominaista korkea lämmönjohtavuus ja sähkönjohtavuus, ja luonnollinen oksidikerros toimii korroosiosuojana.
Alumiinin tärkein etu on se, että sillä on samanlaiset ominaisuudet kuin kuparilla (sähkönjohtavuus) ja ruostumattomalla teräksellä (korroosionkestävyys), mutta sen paino on erittäin alhainen. Muita etuja on alumiinin useat eri tuotemuodot, kuten suulakepuristetut profiilit.
Miten lämpölaajeneminen lasketaan?
Alumiini laajenee ja supistuu lämpötilan mukaan.
Ympäristöissä, joissa lämpötilan vaihtelut ovat suuria, on tärkeää ottaa huomioon lämpölaajeneminen.
Laajeneminen lasketaan käyttämällä lämpölaajenemiskerrointa (puhdas alumiini: 23,5 µm/m*K).
Laajeneminen tapahtuu kaikkiin suuntiin. Tämä tarkoittaa, että sinun on laskettava laajeneminen materiaalin korkeudelle, paksuudelle ja leveydelle.
Esimerkki:
- Seoksesta 5754 (lämpölaajenemiskerroin: 23,7 µm/m*K) valmistettu levy asennetaan julkisivuun.
- -20 °C:n lämpötilassa levyn leveys on 1000 mm.
- +30 °C:ssa eli 50 astetta lämpimämpänä lämpölaajeneminen on:
23,7 µm/(m*K)*1 m*50 K=1185 µm=1,19 mm
Levyn leveys on 1001,19 mm +30 °C:ssa.
Mitä tarkoitetaan valssaussuunnalla?
Valssatun levyn pinnassa on tarkasti katsoen huomattavissa valssien jättämät rakenteelliset juovat. Kyseiset juovat syntyvät valssaussuuntaan. Joissakin tilanteissa valssaussuuntaan voi olla tarpeen kiinnittää huomiota levyjen käyttötarkoituksen mukaan.
Yhtenäisen ulkonäön aikaansaamiseksi levyt on asennettava siten, että rakenteelliset linjat kulkevat samaan suuntaan.
Jos levy on tarkoitus taivuttaa, valssaussuunta voi vaikuttaa taivutuskykyyn.
Ongelmien välttämiseksi pyydämme ilmoittamaan valssaussuunnan, kun ostat sahattuja levyjä. Näin varmistetaan, että valmiilla levyllä on oikeat ominaisuudet suhteessa pituuteen ja leveyteen.
Tässä esimerkissä levyn valssaussuunta on 300 mm:
Alumiinin korroosio
Alumiini kestää hyvin korroosiota monissa eri ympäristöissä. Tämä on yksi syy siihen, miksi alumiinia käytetään niin laajalti.
Mutta kuten minkä tahansa metallin kohdalla, on tärkeää valita ympäristöön sopiva metalliseos. Oikean valinnan tekeminen edellyttää, että tunnet kyseisen ympäristön korroosioluokan.
Lue lisää korroosiosta täältä.
Oksidikerros
Alumiinin korroosionkestävyyden salaisuus on oksidikerros, joka muodostuu, kun puhdas alumiini altistuu hapelle.
Kun oksidikerros paksuuntuu, raakalumiinin on vaikeampi reagoida hapen, happojen, emästen jne. kanssa. Tämän seurauksena metalli muuttuu yhä suojatummaksi ympäröivältä ympäristöltä.
Anodisointi on prosessi, jossa alumiinille muodostuu erityisen paksu oksidikerros. Anodisoinnilla voi olla käytännöllinen tai esteettinen tarkoitus.
Optimaalinen pH-arvo oksidikerroksen muodostumiselle on välillä 4-9. Tämän alueen ulkopuoliset hapot ja emäkset heikentävät oksidikerrosta. Tämä voi aiheuttaa ongelmia, jos alumiinituotteeseen käytetään väärää puhdistusainetta.
Katso lisätietoja alumiinin puhdistuksesta alta.
Voiko alumiini ruostua?
Alumiini ei voi ruostua - ruostetta esiintyy vain raudassa.
Alumiini voi kuitenkin syöpyä, jos valitsemasi metalliseos ei sovellu ympäristöön. Esimerkiksi offshore-ympäristöön ei kannata valita 2xxx-seosta.
Alumiinin syöpymistä eli korroosiota voi esiintyä myös, jos alumiinia yhdistetään toiseen jalompaan metalliin ilman galvaanista erotinta.
Alumiinin puhdistus
Korroosion ja värimuutosten välttämiseksi on tärkeää pitää alumiini kohtuullisen puhtaana. Tämä pätee, vaikka metalli olisi anodisoitu tai maalattu.
Luonnollisen oksidikerroksen tavoin anodisoidun pinnan paksu oksidikerros säilyy parhaiten pH-arvojen ollessa välillä 4-9. Vahvemmat hapot ja emäkset hajottavat kerroksen, luoden otollisen pohjan korroosiolle.
Puhdistusaineet
Paras puhdistusaine on puhdas vesi, mahdollisesti saippuatuotteen kanssa, jonka pH-arvo on 6-8. On tärkeää, että puhdistusaineet eivät sisällä klooria. Puhdistuksen jälkeen pinta huuhdellaan puhtaalla vedellä.
Erittäin likaiset pinnat voidaan puhdistaa orgaanisilla liuottimilla, kuten alkoholilla, asetonilla, bensiinillä, ohenteella, petrolilla ja tärpätillä.
Alumiinin puhdistusmenetelmät
Alumiini soveltuu hyvin kuiviin tai vaihteleviin ympäristöihin, joissa materiaali ei kastu pitkiä aikoja. Säännölliset sateet auttavat pitämään pinnan luonnostaan puhtaana ja estävät lian ja kosteuden kertymisen.
Jos sinun on puhdistettava alumiini käsin, käytä tätä luetteloa lähtökohtana.
Luettelo on järjestetty hellävaraisimmasta menetelmästä (puhdas vesi) aggressiivisimpaan (hankausaineet):
- Puhdas vesi
- Mieto saippua/pesuaine
- Liuottimet, esim. petroli, tärpätti tai valkopetroli
- Syövyttämättömät kemialliset puhdistusaineet
- Kiillotus vahalla (voi vahingoittaa oksidikerrosta tilapäisesti)
- Hionta vahalla (voi vahingoittaa oksidikerrosta tilapäisesti)
- Hiovat puhdistusaineet (voivat vahingoittaa oksidikerrosta tilapäisesti)
Alumiinin kierrätys
Alumiini on erittäin helposti kierrätettävissä.
Kun alumiini on jo kertaalleen tuotettu, sen kierrättäminen vaatii vain vähän energiaa -noin 5% alumiinin tuotantoon vaadittavasta energiasta. Tämän vuoksi kierrätetyn alumiinin hiilijalanjälki on hyvin pieni verrattuna primäärialumiiniin.
Valikoimastamme löydät GreenAl ja RecycAl -tuotteet, jotka perustuvat uusiutuvan energian käyttöön ja vastaavasti kierrätysromun käyttöön tuotantoprosesseissa. Materiaalien laatu vastaa tavanomaisesti tuotettua alumiinia -erona on ainoastaan merkittävästi pienempi hiilijalanjälki.