2009/2010
Definicja stopu aluminium
Stopy aluminium to tworzywa
metaliczne otrzymane przez stopienie
aluminium z jednym lub większą liczbą
metali (bÄ…dz
z niemetalami), celowo
Konstrukcje aluminiowe
wytworzone dla uzyskania żądanych
własności.
obróbka i montaż
Krzysztof Dobiszewski
Politechnika Gdańska
Katedra Konstrukcji
Metalowych
1 2
Pierwiastek podstawowy i dodatki
Rodzaje stopów
stopowe
Stopy aluminium w zależności od rodzaju
Podstawowym pierwiastkiem stopów
dalszej obróbki dzieli się na stopy do
aluminium jest przeważnie czyste
obróbki plastycznej i stopy odlewnicze, a
aluminium o zawartości 99,5% Al.
te z kolei na stopy utwardzalne i
nieutwardzalne dyspersyjnie. Ze względu
Najważniejszymi składnikami
na szczególne własności odróżnia się
stopowymi sÄ…: miedz
, krzem,
stopy na odlewy pod ciśnieniem, na tłoki,
magnez, cynk i mangan. Ich wpływ
stopy do odlewów na automatach itp.
jest różnorodny i zależy od postaci,
w jakiej występują one w stopie.
3 4
Rodzaje stopów
Tabela gatunków
Własności
L.p Oznaczenie wg EN Oznaczenie wg PN Oznaczenie wg DIN
1
1050A A1 Al99.5
2
1070A A0 Al99.7
W porównaniu z czystym aluminium,
3
1200 A2 Al99
4
2014 PA33 AlCuSiMn
wszystkie stopy aluminium odznaczajÄ… siÄ™
5
2017A PA6 AlCuMg1
6 podwyższoną wytrzymałością, granicą
2024 PA7 AlCuMg2
7
2117 PA24 AlCu2,5Mg0,5
plastyczności na rozciąganie i twardością.
8
3103 PA1 AlMn
9
5005A PA43 AlMg1
Ponadto dodatki stopowe wpływają na
10
5019 PA20 AlMg5
takie własności jak: współczynnik
11
5083 PA13 AlMg4,5Mn0,7
12
5251 PA2 AlMg2Mn0,3
rozszerzalności cieplnej, przewodność
13
5754 PA11 AlMg3
14 elektryczna, trwałość i odkształcalność.
6060 PA38 AlMgSi0,5
15
6061 PA45 AlMgSiCu
16
6082 PA4 AlMgSi1
17
7020 PA47 AlZn4,5Mg1
18
7075 PA9 AlZnMgCu1,5
5 6
19
8011A PA0 AlFeSi
1
2009/2010
Tabela stanów
Oznaczenia stanów umocnienia
L.p Objaśnienia stanów
Obróbka plastyczna
Wg PN-EN 515 Wg PN [stare]
1 H112 pg gorÄ…cowalcowany
pg [>20 mm
2 F gorącowalcowany [błamy]
grubości]
Obróbka plastyczna to metoda bezubytkowego
3 H116 pgr gorącowalcowany [PA13] kształtowania elementów metalowych. Uzyskuje się
zazwyczaj poprawę własności mechanicznych.
4 - pgr gorÄ…cowalcowany stabil. [PA13]
5 O/H111 r rekrystalizowany
6 O rw rekrystalizowany [GT]
Typowymi rodzajami obróbki są
7 H12 z2 1/4 twardy
zgniatanie
8 H14 z4 2/4 [1/2] twardy
walcowanie
9 H16 z5 3/4 twardy
kucie
10 H18 z6 4/4 twardy
ciÄ…gnienie
11 H22 z2r 1/4 twardy cz. wyżarzony
prasowanie
12 H24 z4r 2/4 [1/2] twardy cz. wyżarzony
zginanie.
13 H26 - 3/4 twardy cz. wyżarzony
14 H28 - 4/4 twardy cz. wyżarzony
15 H32 z2s 1/4 twardy stabilizowany
16 H34 z4s 2/4 [1/2] twardy stabilizowany
17 H34 z4s 3/4 [1/2] twardy stabilizowany
7 8
Stopy aluminium do obróbki plastycznej.
Obróbka - oznaczenia
Stopy do obróbki plastycznej zawierają zwykle do ok. 5%
pierwiastków stopowych, najczęściej Cu, Mg, Mn, niekiedy także Si,
Przykłady:
Zn, Ni, Cr, Ti lub Li. Niektóre z tych stopów są stosowane w stanie
zgniecionym lub po wyżarzaniu rekrystalizującym, a część jest
F 32  minimalna wytrzymałość 320 MPa,
poddawana obróbce cieplnej polegającej na utwardzaniu
pi  platerowany, wydzieleniowym. Odkształceniu plastycznemu, przy zachowaniu
specjalnych warunków, można także poddawać stopy aluminium o
w  miękki,
stężeniu dodatków stopowych większym niż 5%.
a  utwardzony dyspersyjnie,
zh  utwardzany ciÄ…gnieniem
G  odlew (ogólnie, zazwyczaj odlew w formach piaskowych),
GD  odlew ciśnieniowy,
GK  odlew kokilowy,
E  materiał przewodzący;
Fragment typowego wykresu równowagi
E-AlMgSi, G-AlSi5Cul.
stopów Al z zaznaczeniem zakresów
stężenia stopów do obróbki plastycznej,
umacnianych zgniotowo i utwardzanych
wydzieleniowo, oraz stopów
odlewniczych
9 10
Stopy aluminium
Gięcie
do obróbki plastycznej
AlMn
AlMg
AlMgMn
Obróbka
AlMgSi
mechaniczna
AlCuMg
" cięcie
" toczenie
AlZnMg
" wiercenie
" frezowanie
AlZnMgCu
" gwintowanie
11 12
2
2009/2010
Wytrzymałość stopów aluminium
Wykrawanie
do obróbki plastycznej
13 14
Produkty
Produkty
15 16
Połączenia Połączenia
17 18
3
2009/2010
Obróbka powierzchni Obróbka powierzchni
Barwienie anodowanych wyrobów aluminiowych wykonjemy dwiema metodami:
Anodowanie aluminium polega na wytworzeniu w
Barwienie elektrochemiczne
procesie elektrolitycznym, ściśle związanej z powierzchnią
metalu, porowatej warstwy tlenkowej. Własności i wygląg Polega na wprowadzaniu pod wpływem działania
Barwienie chemiczne
powłoki tlenkowej zależą przede wszystkim od materiału prądu elektrycznego jonów metali ciężkich (Cu, Ni, Sn,
Mn) w wytworzonÄ… na powierzchni aluminium
wyjściowego (gatunek aluminium), sposobu jej
Barwienie to polega na adsorpcji barwnika
porowatą warstwę tlenku glinu. Metodą tą możemy
wytworzenia i zastosowanego wariantu wstępnego
organicznego lub nieorganicznego przez porowatÄ…
otrzymać wiele odcieni brązu i kolor imitujący wygląd
przygotowania powierzchni wyrobu. Porowatość powłoki
powłokę tlenku glinowego wytworzoną na
stali kwasoodpornej. Barwy otrzymane w procesie
pozwala stosować różne techniki barwienia anodowanych aluminium w procesie anodowania. Barwienie to
elektrochemicznym charakteryzujÄ… siÄ™ bardzo dobrÄ…
można stosować właściwie dla wszystkich
powierzchni wyrobów aluminiowych. Powłoki anodowe w
odpornością na działanie światła.
gatunków aluminium poza stopami odlewniczymi
zależności od ich grubości i rodzaju aluminium mogą
z wysoką zawartością krzemu. Trzeba jednak
zabezpieczać aluminium nawet przed wpływem
wziąć pod uwagę, że dla różnych gatunków
agresywnych czynników atmosferycznych takich jak kwaśne
aluminium otrzymane odcienie kolorów będą się
deszcze czy woda morska.
różniły. Wynika to z własności powłok
anodowych.
19 20
Obróbka Obróbka
powierzchni powierzchni
BARWA POWA
OKI tlenkowej na aluminium zależy od rodzaju
materiału wyjściowego. Wpływ ma tu rodzaj i zawartość składników
GRUBOŚĆ POWA
OKI
stopowych w materiale wyjściowym, a także warunki otrzymywania
metalu. Regułą jest, że najbardziej jednorodne powłoki otrzymywane
są na materiałach, które były mechanicznie deformowane lub
Grubość powłok tlenkowych na aluminium zależy
poddane homogenizacji temperaturowej. Całkowicie bezbarwne
od zastosowanych warunków anodowania, a także
powłoki otrzymuje się tylko w przypadku anodowania czystego
aluminium w roztworach kwasu siarkowego przy stosowaniu od składu i struktury materiału wyjściowego. Dla
umiarkowanych gęstości prądu. Zastosowanie materiałów
materiałów niskostopowych i wykonanych z
wysokostopowych powoduje, iż otrzymane powłoki stają się szare a w
czystego aluminium wytwarza się z reguły
przypadku dużych domieszek np. krzemu nawet czarne.
Nieodpowiednia homogenizacja stopów sprzyja powstawaniu na
powÅ‚oki o gruboÅ›ci od 5 ÷25 m
powierzchni plam o różnym zabarwieniu.
.
.
21 22
Obróbka Obróbka
powierzchni powierzchni
TWARDOŚĆ POWA
OKI
ODPORNOŚĆ KOROZYJNA
Twardość powłoki zależy w bardzo dużym stopniu
Odporność korozyjna powłok tlenkowych na aluminium
od parametrów procesu anodowania. Twardość
zależy od grubości powłoki anodowej, jakości jej
konwencjonalnych powłok waha się od 100 do 300
uszczelnienia a także w bardzo dużym stopniu od gatunku
kg/mm2 w skali Vickersa i zmniejsza siÄ™ wraz z
zastosowanego aluminium. Chcąc ułatwić Państwu dobór
grubością powłoki.
odpowiedniego dla waszych celów gatunku aluminium w
tabeli 2 przedstawiamy przydatność stopów aluminium do
określonego typu obróbki chemicznej i elektrochemicznej.
23 24
4
2009/2010
Mechaniczne uszlachetnianie powierzchni:
" Szlifowanie
" Polerowanie Obróbka powierzchniowa stosowana jest zazwyczaj w
celu nadania ozdobnej powierzchni profilom i detalom
aluminiowym, a ponadto powoduje ukrycie linii i pasm
Proces polerowania
Obróbka
wyrównuje powierzchnię (tzw. smug termicznych) powstających w procesie
nadając im połyski. produkcji profili aluminiowych oraz daje możliwość
Stopień wybłyszczenia usunięcia uszkodzeń mechanicznych wynikających z
można regulować. użytkowania profili w specyficznych warunkach.
powierzchni
" Szczotkowanie
ODPORNOŚĆ KOROZYJNA
Odporność korozyjna powłok tlenkowych na aluminium
" Szkiełkowanie
zależy od grubości powłoki anodowej, jakości jej
Bębnowanie stosuje
uszczelnienia a także w bardzo dużym stopniu od gatunku
się do wygładzania i
" bębnowanie
zatępienia krawędzi
zastosowanego aluminium. Chcąc ułatwić Państwu dobór
detali aluminiowych.
odpowiedniego dla waszych celów gatunku aluminium w
" Satynowanie
tabeli 2 przedstawiamy przydatność stopów aluminium do
określonego typu obróbki chemicznej i elektrochemicznej.
25 26
5