Aluminium is een zeer veelzijdig materiaal dat in tal van toepassingen wordt gebruikt. Verschillende prestatie-eisen leiden tot vraag naar verschillende aluminiumsoorten. Elke soort heeft zijn eigen specifieke toepassingen. Sommige blinken uit door hun hoge specifieke stijfheid, terwijl andere juist worden gewaardeerd om hun corrosiebestendigheid. In dit artikel krijgen lezers een duidelijk beeld van de verschillende aluminiumsoorten. Blijf ons volgen!
Classificatie van aluminiumkwaliteiten
Aluminiumplaat is verkrijgbaar in verschillende kwaliteiten. Aluminiumkwaliteiten worden ingedeeld op basis van hun chemische samenstelling en de daaruit voortvloeiende eigenschappen. Veelvoorkomende legeringselementen zijn onder meer koper, mangaan, silicium, magnesium en zink. Elke kwaliteit aluminiumplaat heeft een unieke samenstelling van legeringselementen. De aanwezigheid of afwezigheid van legeringselementen zorgt voor verschillende fysische en mechanische eigenschappen. Dit maakt het noodzakelijk om de samenstellingen op unieke wijze te identificeren met behulp van een classificatiesysteem.
Nummeringssysteem voor aluminiumlegeringen
De Aluminium Association heeft een viercijferig nummeringssysteem voor aluminiumkwaliteiten opgesteld. In dit viercijferige systeem geeft het eerste cijfer de belangrijkste legeringselementen aan. Zo duidt 2xxx erop dat koper het belangrijkste legeringselement is. Bij 3xxx is mangaan het belangrijkste legeringselement, enzovoort.
| Alloy-serie | Belangrijkste legeringselementen | De rol van toelatingselementen | Eigenschappen | Toepassingen |
| 1xxx | Zuiver aluminium | Geleidbaarheid en corrosiebestendigheid | Zeer hoge corrosiebestendigheid, uitstekende geleidbaarheid en lage sterkte | Elektrische geleiders |
| 2xxx | Koper | Hoge sterkte | Hoge sterkte, goede bewerkbaarheid, maar lage corrosiebestendigheid | Ruimtevaart |
| 3xxx | Mangaan | Lichte versterking | Goede vervormbaarheid en goede corrosiebestendigheid | Dakbedekking, blik en warmtewisselaars |
| 4xxx | Silicium | Slijtvastheid en een laag smeltpunt | Goede slijtvastheid en goede lasbaarheid | Lasdraden en motoronderdelen |
| 5xxx | Magnesium | Sterkte en corrosiebestendigheid | Hoge sterkte en uitstekende zeewaterbestendigheid | Maritieme constructies en tanks |
| 6xxx | Magnesium en silicium | Evenwichtige prestaties | Gemiddelde sterkte, maar goede corrosiebestendigheid en gemakkelijk te extruderen | Bouwkundige kozijnen en automobielindustrie |
| 7xxx | Zink met kleine hoeveelheden magnesium en koper | Zeer hoge sterkte | Zeer hoge sterkte, maar mindere lasbaarheid | Lucht- en ruimtevaart en defensie |
De rol van legeringselementen
In verschillende aluminiumkwaliteiten zorgen legeringselementen voor een verbetering van een bepaalde eigenschap. Hoewel zuiver aluminium bekendstaat om zijn uitzonderlijke geleidbaarheid, mist het de nodige sterkte. De 7xxx-serie daarentegen, waaraan zink is toegevoegd, verhoogt de mechanische sterkte. Zo heeft elk legeringselement zijn eigen functie.
Warmtebehandelbare en niet-warmtebehandelbare legeringen
Aluminiumsoorten uit de 2xxx-, 6xxx- en 7xxx-serie zijn warmtebehandelbaar. De aluminiumsoorten uit de 1xxx-, 3xxx-, 4xxx- en 5xxx-serie zijn daarentegen niet warmtebehandelbaar. De warmtebehandelbare aluminiumsoorten krijgen hun sterkte door precipitatieharding. Het meest opvallende voorbeeld hiervan is duraluminium. Niet-warmtebehandelbare aluminiumsoorten worden verkregen door koudvervorming. Ze hebben de voorkeur vanwege hun corrosiebestendigheid, vervormbaarheid en lasbaarheid.
Veelgebruikte aluminiumsoorten bij de plaatbewerking
Aluminiumplaat is verkrijgbaar in verschillende kwaliteiten. Elke kwaliteit heeft zijn eigen specifieke kenmerken. Of een bepaalde kwaliteit geschikt is, hangt af van de toepassing. Sommige kwaliteiten blinken uit door hun hoge specifieke stijfheid, terwijl andere een goede vervormbaarheid bieden. Het is aan de productontwikkelaar om zorgvuldig onderzoek te doen en de juiste kwaliteit te kiezen.
3003 Aluminium
Aluminiumplaat van het type 3003 staat bekend om zijn uitstekende vervormbaarheid en verwerkbaarheid. Het belangrijkste legeringselement is mangaan. Dit zorgt voor een gemiddelde sterkte, maar een uitstekende vervormbaarheid. Dankzij deze eigenschappen is aluminiumplaat van het type 3003 zeer geschikt voor plaatbewerking. Door de goede corrosiebestendigheid is deze aluminiumsoort geschikt voor toepassingen buitenshuis.
5052 Aluminium
5052-aluminiumplaten bieden een uitstekende corrosiebestendigheid, zelfs in maritieme omgevingen. Deze aluminiumplaten zijn geschikt voor kleine buigradii. Dankzij deze uitstekende buigprestaties kunnen complexe vormen worden vervaardigd. Bovendien bieden ze een indrukwekkende mechanische sterkte in onbehandelde toestand. Daarom worden 5052-aluminiumplaten op grote schaal gebruikt in maritieme omgevingen. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer panelen, brandstoftanks, drukvaten, elektronische chassis en auto-onderdelen.
6061-aluminium
6061-aluminium is een zeer veelzijdige legering die in tal van toepassingen wordt gebruikt. Het biedt een uitgebalanceerde combinatie van sterkte, corrosiebestendigheid en bewerkbaarheid. De vervormbaarheid is echter iets minder dan die van de aluminiumsoorten 3003 en 5052. 6061-aluminium wordt vaak gebruikt in de vorm van dikke aluminiumplaten. 6061-aluminium wordt toegepast in constructiepanelen, beugels, frames en grondplaten.
7075 aluminium
Aluminiumsoort 7075 biedt de hoogste mechanische sterkte. De sterkte ervan is vergelijkbaar met die van staal. Toch bedraagt de dichtheid slechts een derde van die van staal. Door deze hoge sterkte-gewichtsverhouding is het ideaal voor toepassingen waarbij een hoge stijfheid vereist is. Het wordt veel gebruikt in constructiepanelen voor de lucht- en ruimtevaart, vliegtuigonderdelen en defensiecomponenten.
Vergelijking van aluminiumkwaliteiten voor plaatbewerking
Over het algemeen worden vergelijkingen tussen aluminiumkwaliteiten gebaseerd op factoren als corrosiebestendigheid, mechanische sterkte, lasbaarheid, buigbaarheid en bewerkbaarheid. In de tabel worden de verschillende aluminiumkwaliteiten met elkaar vergeleken:
| Cijfer | Leggingstype | Mechanische sterkte | Vormbaarheid | Corrosiebestendigheid | Lasbaarheid | Bewerkbaarheid |
| 3003 | Al-Mn | Laag - Matig | Uitstekend | Goed | Uitstekend | Goed |
| 5052 | Al-Mg | Matig | Heel goed | Uitstekend | Uitstekend | Goed |
| 6061 | Al-Mg-Si | Hoog | Matig | Goed | eerlijk | Uitstekend |
| 7075 | Al-Zn (warmtebehandelbaar) | Zeer hoog | Beperkt | Matig | Armoede | Uitstekend |
Waarom is de hardheid van aluminium van belang?
Het temperament speelt een grote rol bij metaalproductie bewerkingsprocessen voor aluminiumplaat. De hardheid bepaalt de mechanische eigenschappen van de aluminiumplaten. Twee platen van dezelfde kwaliteit kunnen verschillen in sterkte, hardheid en vervormbaarheid. Hieronder volgen veelgebruikte aanduidingen voor de hardheid:
| Achtervoegsel | Temperatuurtoestand |
| O | Gegloeid |
| T4 | Op natuurlijke wijze gerijpt |
| T6 | Kunstmatig verouderd |
| H | Niet warmtebehandelbaar, maar koudvervormd |
Zo is de 6061-O-kwaliteit bijvoorbeeld ductieler dan de 6061-T4- of 6061-T6-kwaliteiten. Een ander voorbeeld is 5052-H. Het achtervoegsel ‘H’ geeft aan dat deze kwaliteit niet warmtebehandelbaar is, maar koudvervormd.
Dikte van aluminiumplaten en toleranties voor plaatwerk
De dikte van aluminiumplaten wordt gemeten in SI-eenheden of in imperiale eenheden. Een andere, oudere en minder betrouwbare methode is het meten in BWG. Momenteel bieden de meeste leveranciers aluminiumplaten aan in millimeters. In de VS worden vaak inches en mils gebruikt. Hoe dan ook, deze waarden zijn eenvoudig om te rekenen. De tabel kan worden gebruikt om BWG-, inch- en mm-waarden naar elkaar om te rekenen. Een andere variant betreft het gebruik van termen om naar het diktebereik te verwijzen. Voor diktes boven 6 mm wordt de term ‘plaat’ gebruikt. Voor diktes onder 0,15 mm wordt de term ‘folie’ gebruikt. Wat daar tussenin ligt, wordt ‘plaat’ genoemd.
| BWG | Inches (in) | Millimeter (mm) | Toleranties |
| 42 | 0.004 | 0.102 | ± 10% |
| 41 | 0.0048 | 0.122 | ±10% |
| 40 | 0.005 | 0.127 | ±10% |
| 39 | 0.0056 | 0.142 | ± 10% |
| 38 | 0.006 | 0.152 | ±10% |
| 37 | 0.0064 | 0.163 | ±10% |
| 36 | 0.007 | 0.178 | ±10% |
| 35 | 0.0076 | 0.193 | ±10% |
| 34 | 0.008 | 0.203 | ±10% |
| 33 | 0.0096 | 0.244 | ±10% |
| 32 | 0.01 | 0.254 | ±10% |
| 31 | 0.0116 | 0.295 | ±10% |
| 30 | 0.012 | 0.305 | ±10% |
| 29 | 0.0136 | 0.345 | ± 10% |
| 28 | 0.014 | 0.356 | ±10% |
| 27 | 0.016 | 0.406 | ±10 % |
| 26 | 0.018 | 0.457 | ±10% |
| 25 | 0.02 | 0.508 | ± 0,05 mm |
| 24 | 0.022 | 0.559 | ±0,05 mm |
| 23 | 0.024 | 0.61 | ±0,05 mm |
| 22 | 0.028 | 0.711 | ±0,05 mm |
| 21 | 0.032 | 0.813 | ±0,05 mm |
| 20 | 0.036 | 0.914 | ± 0,05 mm |
| 19 | 0.04 | 1.016 | ±0,05 mm |
| 18 | 0.048 | 1.219 | ±0,08 mm |
| 17 | 0.056 | 1.422 | ± 0,08 mm |
| 16 | 0.064 | 1.626 | ±0,08 mm |
| 15 | 0.072 | 1.829 | ± 0,12 mm |
| 14 | 0.08 | 2.032 | ±0,12 mm |
Hoe kiest u de juiste aluminiumkwaliteit voor uw plaatwerkonderdeel?
Er moet zorgvuldig worden nagedacht over de keuze van het meest geschikte aluminium. In dit hoofdstuk worden enkele selectiecriteria besproken.
Selectie op basis van fabricagemethode
Factoren als vervormbaarheid, buigbaarheid, lasbaarheid en trekgedrag spelen een cruciale rol bij de fabricage. Zo is de 3003-kwaliteit bijvoorbeeld geschikt voor dieptrekken, terwijl dat bij 6061 wellicht niet het geval is. Aan de andere kant kan 6061 voor bewerking de voorkeur genieten boven de 3003-legering.
Milieu- en belastingseisen
Legeringen zoals 5052 zijn bijzonder goed bestand tegen chemisch agressieve omgevingen. De 7075-legering heeft daarentegen een zeer hoog draagvermogen. Deze legeringen zijn dus niet onderling uitwisselbaar.
Een evenwicht vinden tussen kosten, prestaties en beschikbaarheid
Soms moeten factoren als kosten, prestaties en beschikbaarheid tegen elkaar worden afgewogen. 3003 is een legering voor algemeen gebruik met een redelijke prijs. Deze legering volstaat voor algemene toepassingen. Aan de andere kant is de 5052-kwaliteit beter bestand tegen corrosie. Maar deze is duur. Daarom moet deze alleen worden gebruikt wanneer dat nodig is. Evenzo kunnen bij toepassingen met een gemiddelde belasting veel gangbare legeringen worden gebruikt. Maar voor ultrahoge belastingen is alleen de duurdere 7075 geschikt.
Veelgestelde vragen
Wat is het verschil tussen aluminiumplaten van de kwaliteit 3003 en 5052?
Bij de 3003-kwaliteit is mangaan het belangrijkste legeringselement, terwijl dat bij de 5052-kwaliteit magnesium is. De 3003-kwaliteit wordt gebruikt voor algemene toepassingen. De 5052-kwaliteit wordt gebruikt in maritieme omgevingen
Hoe kies ik de juiste aluminiumsoort voor mijn plaatwerkonderdeel?
Een zorgvuldige bestudering van de toepassingsvoorschriften helpt bij het kiezen van de juiste kwaliteit.
Welke organisatie biedt richtlijnen voor het vergelijken van legeringskwaliteiten?
De Aluminium Association deelt aluminiumlegeringen in series in.
Welk metaalbewerkingsproces wordt gebruikt voor de productie van drankblikjes?
Dieptrekken wordt gebruikt voor de productie van aluminium blikjes
Conclusie
Aluminiumplaat wordt in tal van sectoren op grote schaal gebruikt. Elke sector maakt gebruik van specifieke legeringssoorten, afhankelijk van de eisen die aan de toepassing worden gesteld. De Aluminium Association heeft een reeks legeringen vastgesteld. Hierin worden legeringen ingedeeld op basis van de toegevoegde legeringselementen. Kennis van deze legeringssoorten helpt bij het kiezen van de meest geschikte legering voor een specifieke toepassing.