Aluminium legeringen in productontwerp.

Er zijn velerlei aluminium legeringen te verkrijgen, elk met unieke eigenschappen. Door gebruik te maken van extra legeringselementen kan gespeeld worden met de sterkte- of verspaanbaarheids-eigenschappen van het materiaal. Legeringselementen worden over het algemeen onderverdeeld in hoofdlegeringselementen en secundaire elementen.

Hoofd legeringselementen

• Koper: Zorgt voor een stijging van de sterkte en maakt het goed warmte behandelbaar. Met koper als toevoeging neemt de taaiheid en corrosieweerstand af.
• Mangaan: Geeft een lichte sterkte verhoging en een mindere achteruitgang van de taaiheid en corrosieweerstand in vergelijking met koper als toevoeging. Wanneer de temperatuur van deze legering verhoogt neemt de sterkte juist af.
• Silicium: Wordt met name toegevoegd om de smelttemperatuur te verlagen en het aluminium geschikt te maken voor gieten.
• Magnesium: Met deze toevoeging verhoogt men de sterkte en de corrosie van het materiaal en wordt met name toegepast voor plaatwerk.
• Magnesium en Silicium: Dit is een bijzondere combinatie, het zorgt voor een hogere sterkte en maakt het door het silicium zeer goed extrudeerbaar.
• Zink: Zorgt voor een grote verhoging van de sterkte en wordt vaak samen met magnesium en silicium gecombineerd. Met deze combinatie ontstaat aluminium met de hoogste sterkte classificatie.

Secundaire legeringselementen zijn bijvoorbeeld: IJzer voor de verhoging van de sterkte, Chroom welke de kristalstructuur verhoogt, Nikkel voor de verhoging van de hardheid en sterkte, lithium zorgt voor een verhoging van de elasticiteitsmodulus en Lood en Bismut worden gebruikt om de verspaanbaarheid te verbeteren.

Nu is het gelukkig niet zo dat een ontwerper iedere keer de juiste mengelmoes aan legeringselementen bij elkaar hoeft te zoeken voor het perfecte materiaal voor zijn of haar product. Legeringen zijn grotendeels gestandaardiseerd en kunnen door middel van series en aftakkingen gespecificeerd worden.

Er zijn op dit moment acht series gespecificeerd. Hierbij zijn met legeringselementen combinaties geoptimaliseerd waardoor ze zich onderscheiden van de andere series.

1. 1xxx serie
   Dit vrijwel zuivere aluminium is perfect te verspanen en heeft een goede corrosieweerstand. Het aluminium heeft lage mechanische eigenschappen
2. 2xxx serie
   Hierbij is koper het hoofd legeringselement waardoor het dus een relatief sterke legering is, waar de corrosieweerstand lager ligt dan bij puur aluminium.
3. 3xxx serie
   Door mangaan te gebruiken neemt de sterkte ongeveer 20% toe in vergelijking met de 1xxx serie.
4. 4xxx serie
   Silicium kan voor maximaal 12% toegevoegd worden, hiermee kan de smelttemeperatuur vrij nauwkeurig bepaald worden. Deze serie vind men terug in gieterijen.
5. 5xxx serie
   Met magnesium als hoofdtoevoeging kunnen zeewaardige producten gemaakt worden. De corrosieweerstand, ook in zoute omgevingen, is hoog.
6. 6xxx serie
   Met magnesium en silicium als toevoeging worden meerdere eigenschappen verbeterd zonder veel in te boeten op andere specificaties. De bijzondere combinatie zorgt voor een hogere sterkte en maakt het door het silicium zeer goed extrudeerbaar.
7. 7xxx serie
   Door zink in het aluminium te stoppen creëert men een zeer hoogwaardige aluminium soort die zich kenmerkt door de hoge sterkte eigenschappen.
8. 8xxx serie
   Alle overige legeringen.

Als ontwerpers zijn wij op de hoogte van de meest gangbare legeringen en onderzoeken we goed uit welke wij specificeren voor welk type product. Dit hangt niet alleen af van de technische eisen maar ook van de vorm van het te ontwerpen product of onderdeel. Zo zijn niet alle series gangbaar om te extruderen en is ook niet elke legering als plaat te verkrijgen.

Wil je meer weten over aluminium legeringen of heb je een andere vraag? Neem gerust contact op.

Dit artikel is geschreven door Niels Schouten. Niels is industrieel ontwerper, bewegingstechnoloog en tevens directeur bij Fabrique Invent.