Aluminium
Hvad er aluminium?
Aluminium er et af de metaller, der findes mest af i Jordens skorpe. Faktisk udgør det hele 8 % af jordskorpens samlede vægt. Derfor er det et af de mest brugte materialer i industrien – på trods af, at det kun er 200 år siden, H. C. Ørsted opdagede og isolerede aluminium.
Aluminiumlegeringer
Man legerer ren aluminium med små mængder af andre metaller for at dyrke bestemte egenskaber – fx i forhold til bearbejdning.
Disse legeringer opdeles jf. EN 573-3 i 8 serier, og legeringernes navne spænder fra 1xxx til 8xxx. Det vil sige, at legeringen 6082 hører til 6xxx-serien og 5005 til 5xxx-serien.
Oversigt over legeringsgrupper for aluminium
|
Navn |
Legeringselementer |
Egenskaber |
Bruges typisk til: |
|
1xxx |
Min. 99 % aluminium |
+ Høj korrosionsbestandighed, god ledningsevne, formbar - Lav styrke |
- Sølvpapir, aluminiumbakker - Facadeplader - Elektronik |
|
2xxx |
Kobber |
+ Høj styrke, god til bearbejdning. - Lav korrosionsbestandighed, ikke velegnet til dekorativ anodisering |
- Gevind og bolte - Flymateriel - Militære køretøjer |
|
3xxx |
Mangan |
+ Meget formbar, velegnet til anodisering, svejsning og lodning - Lav styrke |
- Øl- og sodavandsdåser - Emballage - Aircondition, varme- og køleudstyr |
|
4xxx |
Silicium |
+ Velegnet til svejsning og lodning - Ikke formbar, lav styrke |
- Øl- og sodavandsdåser - Emballage - Aircondition, varme- og køleudstyr |
|
5xxx |
Magnesium |
+ Formbar, kan have høj korrosionsbestandighed - Medium styrke |
- Facader - Stilladser - Bilindustrien |
|
6xxx |
Silicium og magnesium |
+ Svejsbar, høj korrosionsbestandighed, velegnet til dekorativ anodisering - Lav formbarhed |
- Profiler, bl.a. til døre, vinduer, transportvogne - Offshore |
|
7xxx |
Zink, sekundært magnesium og kobber |
+ Høj styrke, velegnet til bearbejdning - Risiko for korrosion
|
- Fly - Militær- og rumfartsmateriel - Skiudstyr |
|
8xxx |
Her findes de legeringer, der ikke passer ind i de første syv kategorier. Man kan derfor ikke sige noget generelt om 8xxx-serien. |
||
Hvad bruger man aluminium til?
Aluminium bruges i stort set alle industrier, fx til vinduer, beklædning og byggematerialer.
Du finder mange facader, der er beklædt med aluminium, fx i form af sandwichplader som STAC BOND.
Når aluminiummet skal være synligt, fx på en facade eller som beklædning til elektronik, vil man typisk enten anodisere eller lakere aluminium i en anden farve end den karakteristiske sølvfarve.
Fx lakerer man aluminiumprofiler på træ/alu-vinduer, som kombinerer aluminiums korrosionsbestandighed på ydersiden med træets pæne udseende indvendigt i huset. Ved at lakere træet og metallet i samme farve, har vinduet et ensartet udtryk på trods af de to meget forskellige materialer.
Aluminiumprofiler er meget udbredte i alle dele af industrien. De er lette, og så kan aluminium ekstruderes til mange forskellige former. Det gør materialet oplagt til lette, men stærke, konstruktioner.
Du kan se eksempler på, hvad vores kunder bruger aluminium til, her.
Kan man svejse i aluminium?
Man kan sagtens svejse i aluminium. Men du skal først forbi oxidlaget, som har et smeltepunkt på hele 2060 grader Celcius. Det findes der forskellige metoder til, bl.a. TIG- og MIG-svejsning.
Fordi aluminium er en rigtig god varmeleder, skal du være opmærksom på, at HAZ (Heat Affected Zone) er stor. Det betyder, at varmen spreder sig et godt stykke ud i metallet fra svejsesømmen.
Læs meget mere om svejsning i aluminium under Bearbejdning.
|
Fysiske egenskaber for aluminium |
|
|
Massefylde |
2,7 g/cm3 |
|
Smeltepunkt |
660 °C |
|
Elektrisk ledningsevne |
59,5 %IACS |
|
Varmeledningsevne |
215 W/m*K |
|
Varmeudvidelseskoefficient |
23,5 µm/m*K |
Se de mekaniske egenskaber og den kemiske sammensætning af de enkelte aluminiumlegeringer her.
Aluminium er et let, men stærkt materiale. Sammenlignet med rustfrit stål kan man opnå den samme styrke med markant lavere vægt. Aluminium er kendetegnet ved at have en høj varmeledeevne og elektrisk ledeevne, og så har det et naturligt oxidlag, der er en god beskyttelse mod korrosion.
Fordelen ved aluminium er altså, at man har nogle af de samme egenskaber som ved kobber (ledningsevne) og rustfrit stål (korrosionsbestandighed), men med en meget lav vægt. Derudover kan aluminium ekstruderes som profiler.
Sådan beregner du den termiske udvidelse
Aluminium udvider og trækker sig sammen afhængigt af temperaturen.
I miljøer med store temperatursvingninger, fx udendørs i Danmark, er det vigtigt at tage højde for den termiske udvidelse, også kaldet varmeudvidelsen.
Du udregner udvidelsen ved hjælp af varmeudvidelseskoefficienten, som for ren aluminium er 23,5 µm/m*K.
Eksempel
- En plade i legeringen 5754 (varmeudvidelseskoefficient: 23,7 µm/m*K) er monteret på en facade.
- Ved -20 °C er pladen 1000 mm
- Ved +30 °C, altså 50 grader varmere, er varmeudvidelsen:
23,7 µm/(m*K)*1 m*50 K=1185 µm=1,19 mm
Pladen er dermed 1001,19 mm ved +30 °C.
Udvidelsen sker i alle retninger. Det betyder, at du skal beregne udvidelsen for både højden, tykkelsen og bredden af emnet.
Find data om de enkelte legeringer i databladene.
Hvad er valseretningen?
På en valset plade vil man kunne se strukturlinjer i overfladen, fra da pladen blev valset ned i den korrekte tykkelse.
Afhængigt af, hvad pladen skal bruges til, kan det være nødvendigt at tage højde for valseretningen. Den er nemlig synlig på den færdige plade.
For at skabe et ensartet udtryk er det derfor vigtigt, at forskellige plader eller emner monteres sådan at strukturlinjerne går i samme retning.
Hvis pladen skal bukkes, kan valseretningen have indflydelse på bukkeevnen.
Når du bestiller en savet plade, skal du angive valseretningen. Det sikrer, at den færdige plade har de rette egenskaber. På dette eksempel vil pladen have en valseretning på 300 mm:
Aluminium og korrosion
Aluminium kan bruges i mange forskellige miljøer uden at korrodere. Det er en af grundene til, at aluminium er blevet så udbredt.
Men som med alle andre metaller er det vigtigt, at du vælger den rette legering til det omgivende miljø. Derfor skal du vide, hvilken korrosionsklasse du arbejder med.
Du kan blive meget klogere på korrosion her.
Oxidlag
Hemmeligheden bag aluminiums gode korrosionsbestandighed er oxidlaget, som aluminium danner, når det kommer i kontakt med oxygen fra luften.
Efterhånden som oxidlaget bliver tykkere, bliver det sværere for det rå aluminium at komme i kontakt med luftens oxygen. Derved bliver metallet mere og mere beskyttet mod påvirkning fra omgivelserne.
Når man anodiserer aluminium, provokerer man metallet til at danne et ekstra tykt oxidlag. Derfor kan anodisering både have et praktisk og et dekorativt formål.
Den optimale pH-værdi for oxidlaget er i intervallet 4-9. Syrer og baser uden for det interval nedbryder oxidlaget. Derfor er det meget vigtigt, at aluminiumprodukter, fx facader, rengøres i forhold til vejledningen.
Kan aluminium ruste?
Aluminium kan ikke ruste – det kan kun jern.
Men aluminium kan korrodere, hvis den valgte legering ikke passer til miljøet. Det kan fx være, hvis du har valgt en 2xxx-legering til brug i et offshoremiljø.
Korrosion kan også opstå, hvis du sætter aluminium sammen med et andet metal, der er højere i spændingsrækken, uden en offeranode.
Brandklassifikation
Aluminium er klassificeret i klasse A1*. Det gælder dog ikke, hvis produktet er i pulverform eller spåner.
Klasse A1 defineres som ”intet bidrag til brand”. Det betyder, at materialer i klasse A1 ikke skal prøves selvstændigt for reaktion på brand – de er defineret som ubrændbare.
Standarden for brandklassifikation (EN 13501-1:2007+A1:2009) accepterer materialer i klasse A1 uden yderligere test for reaktion på brand:
”Class A1 and A1L products will not contribute in any stage of the fire including the fully developed fire. For that reason they are assumed to be capable of satisfying automatically all requirements of all lower classes.” (s. 44)
*96/603/EC, opdateret med 2000/605/EC
Rengøring og vedligehold
Det er vigtigt at holde aluminium nogenlunde rent for at undgå korrosion og misfarvninger. Det gælder også, selvom metallet er anodiseret eller lakeret.
Ligesom det naturlige oxidlag har en anodiseret overflade det bedst med pH-værdier mellem 4 og 9. Stærkere syrer og baser nedbryder laget og giver et godt grundlag for korrosion.
Rengøringsmidler
Det bedste rengøringsmiddel er rent vand, eventuelt med et sæbeprodukt med en pH-værdi mellem 6 og 8. Det er vigtigt, at rengøringsmidlerne ikke indeholder klor. Efter rengøring skal overfladen skylles efter med rent vand.
Meget beskidte overflader kan rengøres med vandige opløsningsmidler som sprit, acetone, benzin, fortynder, petroleum og terpentin.
Metoder til rengøring af aluminium
Aluminium trives godt i tørre eller omskiftelige miljøer, hvor materialet ikke er vådt i lang tid ad gangen. Jævnlige regnskyl hjælper med at holde overfladen naturligt ren, så der ikke samler sig skidt og fugt.
Hvis du skal rengøre aluminium, kan du tage udgangspunkt i denne liste. Listen er rangeret fra den mest skånsomme metode (vand) til den mest aggressive (slibemidler):
- Almindeligt vand
- Mild sæbe/rengøringsmiddel
- Opløsningsmidler, fx petroleum, terpentin eller mineralsk terpentin
- Ikke-ætsende kemiske rensemidler
- Polering med voks (kan beskadige oxidlaget midlertidigt)
- Slibning med voks (kan beskadige oxidlaget midlertidigt)
- Slibende rensemiddel (kan beskadige oxidlaget midlertidigt)
Genanvendelse af aluminium
Når man genbruger aluminium, kræver det kun cirka 5 % af den energi, som det kræver at producere ny aluminium (også kaldet primærproduktion). Derfor har genanvendt aluminium et meget lavt CO2-aftryk sammenlignet med nyproduceret aluminium.
I Alumeco forhandler vi genanvendt aluminium under paraplyen RecycAl. Vi forhandler også GreenAl, som er aluminium produceret på vedvarende energi.