Τι είναι ένα κράμα αλουμινίου;
Ένα κράμα αλουμινίου είναι μια χημική σύνθεση όπου άλλα στοιχεία προστίθενται στο καθαρό αλουμίνιο προκειμένου να ενισχυθούν οι ιδιότητές του, κυρίως για να αυξηθεί η αντοχή του. Αυτά τα άλλα στοιχεία περιλαμβάνουν σίδηρο, πυρίτιο, χαλκό, μαγνήσιο, μαγγάνιο και ψευδάργυρο σε επίπεδα που συνδυαστικά μπορεί να αποτελούν έως και 15 τοις εκατό του κράματος κατά βάρος. Στα κράματα εκχωρείται ένας τετραψήφιος αριθμός, στον οποίο το πρώτο ψηφίο προσδιορίζει μια γενική κατηγορία ή σειρά, που χαρακτηρίζεται από τα κύρια κράματά της.
Καθαρό αλουμίνιο
Σειρά 1xxx
Τα κράματα της σειράς 1xxx αποτελούνται από αλουμίνιο 99 τοις εκατό ή μεγαλύτερης καθαρότητας. Αυτή η σειρά έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, εξαιρετική εργασιμότητα, καθώς και υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η σειρά 1xxx χρησιμοποιείται συνήθως για γραμμές μεταφοράς ή ηλεκτρικού δικτύου. Οι συνήθεις ονομασίες κραμάτων σε αυτή τη σειρά είναι 1350, για ηλεκτρικές εφαρμογές, και 1100, για δίσκους συσκευασίας τροφίμων.
Θερμικά επεξεργάσιμα κράματα
Ορισμένα κράματα ενισχύονται με θερμική επεξεργασία διαλύματος και στη συνέχεια σβήσιμο ή ταχεία ψύξη. Η θερμική επεξεργασία παίρνει το στερεό, κράμα μετάλλου και το θερμαίνει σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Τα στοιχεία του κράματος, που ονομάζονται διαλυμένη ουσία, κατανέμονται ομοιογενώς με το αλουμίνιο να τα βάζει σε ένα στερεό διάλυμα. Το μέταλλο στη συνέχεια σβήνεται ή ψύχεται γρήγορα, πράγμα που παγώνει τα άτομα της διαλυμένης ουσίας στη θέση τους. Τα άτομα της διαλυμένης ουσίας κατά συνέπεια συνδυάζονται σε ένα λεπτώς κατανεμημένο ίζημα. Αυτό συμβαίνει σε θερμοκρασία δωματίου που ονομάζεται φυσική γήρανση ή σε λειτουργία φούρνου χαμηλής θερμοκρασίας που ονομάζεται τεχνητή γήρανση.
Σειρά 2xxx
Στη σειρά 2xxx, ο χαλκός χρησιμοποιείται ως το κύριο στοιχείο κράματος και μπορεί να ενισχυθεί σημαντικά μέσω της θερμικής επεξεργασίας διαλύματος. Αυτά τα κράματα διαθέτουν καλό συνδυασμό υψηλής αντοχής και σκληρότητας, αλλά δεν έχουν τα επίπεδα αντοχής στην ατμοσφαιρική διάβρωση όπως πολλά άλλα κράματα αλουμινίου. Επομένως, αυτά τα κράματα συνήθως βάφονται ή επενδύονται για τέτοιες εκθέσεις. Είναι γενικά επενδυμένα με κράμα υψηλής καθαρότητας ή κράμα σειράς 6xxx για να αντέχουν πολύ στη διάβρωση. Το Alloy 2024 ίσως το πιο ευρέως γνωστό κράμα αεροσκαφών.
Σειρά 6xxx
Η σειρά 6xxx είναι ευέλικτη, θερμικά επεξεργάσιμη, εξαιρετικά διαμορφώσιμη, συγκολλήσιμη και έχει μέτρια υψηλή αντοχή σε συνδυασμό με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση. Τα κράματα αυτής της σειράς περιέχουν πυρίτιο και μαγνήσιο για να σχηματίσουν πυριτικό μαγνήσιο μέσα στο κράμα. Τα προϊόντα διέλασης από τη σειρά 6xxx είναι η πρώτη επιλογή για αρχιτεκτονικές και δομικές εφαρμογές. Το κράμα 6061 είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κράμα αυτής της σειράς και χρησιμοποιείται συχνά σε κουφώματα φορτηγών και ναυτιλίας. Επιπλέον, κάποια θήκη τηλεφώνου κατασκευάστηκε από κράμα σειράς 6xxx.
Σειρά 7xxx
Ο ψευδάργυρος είναι ο κύριος παράγοντας κράματος για αυτήν τη σειρά και όταν προστίθεται μαγνήσιο σε μικρότερη ποσότητα, το αποτέλεσμα είναι ένα θερμικά επεξεργάσιμο κράμα πολύ υψηλής αντοχής. Άλλα στοιχεία όπως ο χαλκός και το χρώμιο μπορούν επίσης να προστεθούν σε μικρές ποσότητες. Τα πιο γνωστά κράματα είναι τα 7050 και 7075, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία αεροσκαφών.
Μη θερμικά επεξεργάσιμα κράματα
Τα μη θερμικά επεξεργασμένα κράματα ενισχύονται μέσω ψυχρής επεξεργασίας. Η ψυχρή κατεργασία λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια μεθόδων έλασης ή σφυρηλάτησης και είναι η ενέργεια της «κατεργασίας» του μετάλλου για να γίνει ισχυρότερο. Για παράδειγμα, όταν κυλάτε το αλουμίνιο σε λεπτότερους μετρητές, γίνεται πιο δυνατό. Αυτό συμβαίνει επειδή η ψυχρή εργασία δημιουργεί εξαρθρώσεις και κενά στη δομή, τα οποία στη συνέχεια αναστέλλουν την κίνηση των ατόμων μεταξύ τους. Αυτό αυξάνει την αντοχή του μετάλλου. Στοιχεία κράματος όπως το μαγνήσιο εντείνουν αυτό το αποτέλεσμα, με αποτέλεσμα ακόμη μεγαλύτερη αντοχή.
Σειρά 3xxx
Το μαγγάνιο είναι το κύριο στοιχείο κράματος αυτής της σειράς, συχνά με μικρότερες ποσότητες μαγνησίου που προστίθενται. Ωστόσο, μόνο ένα περιορισμένο ποσοστό μαγγανίου μπορεί να προστεθεί αποτελεσματικά στο αλουμίνιο. Το 3003 είναι ένα δημοφιλές κράμα γενικής χρήσης επειδή έχει μέτρια αντοχή και καλή εργασιμότητα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές όπως εναλλάκτες θερμότητας και μαγειρικά σκεύη. Το κράμα 3004 και οι τροποποιήσεις του χρησιμοποιούνται στα σώματα δοχείων αναψυκτικών από αλουμίνιο.
Σειρά 4xxx
Τα κράματα της σειράς 4xxx συνδυάζονται με πυρίτιο, το οποίο μπορεί να προστεθεί σε επαρκείς ποσότητες για να μειώσει το σημείο τήξης του αλουμινίου, χωρίς να παράγει ευθραυστότητα. Εξαιτίας αυτού, η σειρά 4xxx παράγει εξαιρετικά σύρματα συγκόλλησης και κράματα συγκόλλησης όπου απαιτείται χαμηλότερο σημείο τήξης. Το Alloy 4043 είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα κράματα πλήρωσης για συγκόλληση κραμάτων σειράς 6xxx για δομικές εφαρμογές και εφαρμογές αυτοκινήτων.
Σειρά 5xxx
Το μαγνήσιο είναι το κύριο κράμα της σειράς 5xxx και είναι ένα από τα πιο αποτελεσματικά και ευρέως χρησιμοποιούμενα στοιχεία κράματος για αλουμίνιο. Τα κράματα αυτής της σειράς διαθέτουν χαρακτηριστικά μέτριας έως υψηλής αντοχής, καθώς και καλή συγκολλησιμότητα και αντοχή στη διάβρωση στο θαλάσσιο περιβάλλον. Εξαιτίας αυτού, τα κράματα αλουμινίου-μαγνήσιου χρησιμοποιούνται ευρέως σε οικοδομές και κατασκευές, δεξαμενές αποθήκευσης, δοχεία πίεσης και θαλάσσιες εφαρμογές. Παραδείγματα κοινών εφαρμογών κραμάτων περιλαμβάνουν: 5052 σε ηλεκτρονικά, 5083 σε θαλάσσιες εφαρμογές, ανοδιωμένα φύλλα 5005 για αρχιτεκτονικές εφαρμογές και 5182 κατασκευάζει το καπάκι του δοχείου αναψυκτικών από αλουμίνιο.
