Τι είναι ένα κράμα αλουμινίου;
Ένα κράμα αλουμινίου είναι μια χημική σύνθεση όπου άλλα στοιχεία προστίθενται στο καθαρό αλουμίνιο προκειμένου να βελτιωθούν 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 συνδυασμένα μπορούν να αποτελούν έως και 15 τοις εκατό του κράματος κατά βάρος. Στα κράματα αποδίδεται ένας τετραψήφιος αριθμός, στον οποίο το πρώτο ψηφίο προσδιορίζει μια γενική κατηγορία ή σειρά, που χαρακτηρίζεται από τα κύρια στοιχεία κράματός του.
Καθαρό αλουμίνιο
Σειρά 1xxx
Τα κράματα της σειράς 1xxx αποτελούνται από αλουμίνιο καθαρότητας 99% ή υψηλότερης. Αυτή η σειρά έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, εξαιρετική κατεργασιμότητα, καθώς και υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η σειρά 1xxx χρησιμοποιείται συνήθως για γραμμές μεταφοράς ή δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας. Οι συνήθεις ονομασίες κραμάτων σε αυτήν τη σειρά είναι 1350, για ηλεκτρικές εφαρμογές, και 1100, για δίσκους συσκευασίας τροφίμων.
Κράματα που μπορούν να υποστούν θερμική επεξεργασία
Ορισμένα κράματα ενισχύονται με θερμική επεξεργασία σε διάλυμα και στη συνέχεια απόσβεση ή ταχεία ψύξη. Η θερμική επεξεργασία λαμβάνει το στερεό, κραματοποιημένο μέταλλο και το θερμαίνει σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Τα στοιχεία του κράματος, που ονομάζονται διαλυμένη ουσία, κατανέμονται ομοιογενώς με το αλουμίνιο να τα τοποθετεί σε ένα στερεό διάλυμα. Το μέταλλο στη συνέχεια αποσβένεται ή ψύχεται γρήγορα, γεγονός που παγώνει τα άτομα της διαλυμένης ουσίας στη θέση τους. Τα άτομα της διαλυμένης ουσίας συνδυάζονται κατά συνέπεια σε ένα λεπτοδιαμερισμένο ίζημα. Αυτό συμβαίνει σε θερμοκρασία δωματίου, που ονομάζεται φυσική γήρανση, ή σε λειτουργία κλιβάνου 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 θερμικής επεξεργασίας σε διάλυμα. Αυτά τα κράματα διαθέτουν έναν 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 επικαλύπτονται για τέτοιες εκθέσεις. Γενικά, είναι επικαλυμμένα με κράμα υψηλής καθαρότητας ή κράμα σειράς 6xxx για μεγάλη αντοχή στη διάβρωση. Το κράμα 2024 είναι 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 πυριτιούχο μαγνήσιο μέσα στο κράμα. Τα προϊόντα εξώθησης 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 σκελετούς φορτηγών και πλοίων. Επιπλέον, ορισμένες θήκες τηλεφώνων κατασκευάστηκαν από κράμα σειράς 6xxx.
Σειρά 7xxx
Ο ψευδάργυρος είναι ο κύριος παράγοντας κράματος για αυτήν τη σειρά και όταν το μαγνήσιο προστίθεται σε μικρότερη ποσότητα, το αποτέλεσμα είναι ένα κράμα πολύ υψηλής αντοχής και θερμικά επεξεργάσιμο. 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 στην αεροναυπηγική βιομηχανία.
Κράματα που δεν υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία
Τα μη θερμικά επεξεργασμένα κράματα ενισχύονται μέσω ψυχρής κατεργασίας. Η ψυχρή κατεργασία λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια των μεθόδων έλασης ή σφυρηλάτησης και είναι η διαδικασία «κατεργασίας» του μετάλλου για να γίνει πιο ανθεκτικό. Για παράδειγμα, κατά την έλαση αλουμινίου σε λεπτότερα πάχη, αυτό γίνεται πιο ανθεκτικό. Αυτό συμβαίνει επειδή η ψυχρή κατεργασία δημιουργεί εξάρσεις και κενά στη δομή, τα οποία στη συνέχεια αναστέλλουν την κίνηση των ατόμων μεταξύ τους. Αυτό αυξάνει την αντοχή του μετάλλου. Τα στοιχεία κράματος όπως το μαγνήσιο εντείνουν αυτό το φαινόμενο, με αποτέλεσμα ακόμη μεγαλύτερη αντοχή.
Σειρά 3xxx
Το μαγγάνιο είναι το κύριο στοιχείο κράματος σε αυτήν τη σειρά, 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 για γενική χρήση 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 των κουτιών ποτών αλουμινίου.
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 προκαλέσει ευθραυστότητα. Εξαιτίας αυτού, η σειρά 4xxx παράγει εξαιρετικά σύρματα συγκόλλησης και κράματα μπρουτζοποίησης όπου απαιτείται χαμηλότερο σημείο τήξης. Το κράμα 4043 είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα κράματα πλήρωσης για τη συγκόλληση κραμάτων της σειράς 6xxx για δομικές και αυτοκινητιστικές εφαρμογές.
Σειρά 5xxx
Το μαγνήσιο είναι ο κύριος παράγοντας κράματος στη σειρά 5xxx και είναι ένα από τα πιο αποτελεσματικά και ευρέως χρησιμοποιούμενα στοιχεία κράματος για το αλουμίνιο. Τα κράματα αυτής της σειράς διαθέτουν μέτρια έως υψηλά χαρακτηριστικά αντοχής, καθώς και καλή συγκολλησιμότητα και αντοχή στη διάβρωση στο θαλάσσιο περιβάλλον. Εξαιτίας αυτού, τα κράματα αλουμινίου-μαγνησίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε 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 για την κατασκευή καπακιού αλουμινίου για κουτιά ποτών.
