Aluminium to jeden z najważniejszych metali w przemyśle nowoczesnym – lekkie, odporne na korozję i łatwe w obróbce. Jego czysta postać jest jednak stosunkowo miękka i niezbyt wytrzymała mechanicznie. Dlatego kluczowe znaczenie mają stopy aluminium, które dzięki dodatkom innych pierwiastków zyskują unikalne właściwości – od podwyższonej twardości, przez większą odporność na ścieranie, aż po wysoką przewodność cieplną i elektryczną.
Czym są stopy aluminium?
Stop aluminium to mieszanina aluminium z innymi pierwiastkami metalicznymi lub niemetalicznymi, najczęściej miedzią, magnezem, krzemem, manganem, cynkiem czy niklem. Dzięki różnym proporcjom dodatków i procesom obróbki cieplnej otrzymuje się materiały o szerokim spektrum właściwości.
Podstawowe cele stosowania stopów aluminium to:
zwiększenie wytrzymałości mechanicznej,
poprawa odporności na korozję,
zmiana przewodnictwa elektrycznego i cieplnego,
ułatwienie odlewania i obróbki,
dostosowanie materiału do specjalistycznych zastosowań (np. w lotnictwie czy motoryzacji).
Klasyfikacja stopów aluminium
Stopy aluminium dzieli się na kilka sposobów:
1. Ze względu na obróbkę:
Stopy odlewnicze – przeznaczone do produkcji elementów metodą odlewania (np. bloki silników, elementy konstrukcyjne).
Stopy do przeróbki plastycznej – stosowane w procesach walcowania, tłoczenia, wyciskania czy kucia (np. profile aluminiowe, blachy, rury).
2. Ze względu na skład chemiczny:
Stopy aluminium-miedź (seria 2000) – bardzo wytrzymałe, ale mniej odporne na korozję, używane w lotnictwie.
Stopy aluminium-magnez (seria 5000) – doskonała odporność na korozję, szczególnie w środowisku morskim, stosowane w budownictwie okrętowym.
Stopy aluminium-krzem (seria 4000) – twarde, odporne na ścieranie, wykorzystywane w motoryzacji.
Stopy aluminium-cynk (seria 7000) – najwyższa wytrzymałość, stosowane w lotnictwie, wojsku i sporcie wyczynowym.
Stopy aluminium-mangan (seria 3000) – odporne na korozję, łatwe w obróbce, używane w przemyśle spożywczym.
3. Ze względu na możliwość umacniania:
Stopy utwardzalne wydzieleniowo – można je wzmacniać poprzez obróbkę cieplną (np. serie 2000 i 7000).
Stopy nieutwardzalne – wzmacniane tylko przez odkształcenie plastyczne (np. serie 1000, 3000, 5000).
Właściwości stopów aluminium
Stopy aluminium wyróżniają się szeregiem korzystnych właściwości, które czynią je materiałami niezwykle wszechstronnymi. Pierwszą cechą jest niska gęstość, co przekłada się na to, że komponenty wykonane ze stopów aluminium są lekkie, co jest kluczowe tam, gdzie każda masa ma znaczenie (np. lotnictwo, transport). Pomimo tej lekkości, przy odpowiednim doborze dodatków stopowych (jak magnez, krzem, miedź, cynk, mangan) oraz właściwej obróbce (mechanicznej i cieplnej) można uzyskać relatywnie wysoką wytrzymałość mechaniczną. Stopy utwardzalne wydzieleniowo (np. serie 2xxx, 7xxx) pozwalają na osiąganie bardzo dużych naprężeń granicznych i wytrzymałości na rozciąganie, choć często kosztem mniejszej odporności na korozję lub trudniejszego spawania. Kolejna ważna cecha to odporność na korozję – aluminium naturalnie tworzy na powierzchni warstwę tlenku, która chroni je przed dalszym utlenianiem. W stopach aluminium–magnez (np. seria 5xxx) ta cecha jest szczególnie mocna, co czyni je dobrym wyborem w środowiskach agresywnych, np. morskich. Stopom tym przypisuje się również dobrą przewodność cieplną i elektryczną – choć dodatki mogą ją nieco zmniejszać, ogólnie aluminium przewodzi ciepło i prąd lepiej niż większość metali konstrukcyjnych, co umożliwia jego użycie w wymiennikach ciepła, radiatorach czy elementach elektrycznych. Nie bez znaczenia są również właściwości plastyczne – stopy aluminium są zazwyczaj dobrze podatne na obróbkę plastyczną (walcowanie, tłoczenie, ciągnienie) i łatwe w formowaniu. Stopy nieutwardzalne (np. serie 1xxx, 3xxx) charakteryzują się wysoką ciągliwością, co ułatwia produkcję cienkich blach, folii, profili. Ponadto aluminium i jego stopy cechują się dobrym współczynnikiem odbicia światła (co wykorzystuje się np. do reflektorów, osłon przeciwsłonecznych) oraz łatwością wykończenia powierzchni – anodowanie, polerowanie, malowanie. Ograniczenia też istnieją: stopy o bardzo wysokiej wytrzymałości często są mniej odporne na pękanie korozyjne czy zmęczeniowe, mają mniejszą plastyczność i mogą być trudniejsze w obróbce cieplnej lub spawaniu. Temperatura pracy też bywa krytyczna – przy bardzo wysokich temperaturach niektóre stopy tracą swoje właściwości mechaniczne.
Zastosowanie stopów aluminium
Dzięki połączeniu lekkości, wytrzymałości i odporności na korozję stopy aluminium znajdują zastosowanie w bardzo wielu dziedzinach przemysłu i techniki. W lotnictwie i astronautyce używa się stopów, które umożliwiają redukcję masy całej konstrukcji – lekkie elementy kadłubów, poszycia, struktury nośne, komponenty silników. Tam liczy się każdy gram, ale też wytrzymałość na zmęczenie, odporność na zmiany temperatury i warunki atmosferyczne. W motoryzacji aluminium stosowane jest do produkcji silników, bloków cylindrów, głowic, felg, elementów nadwozia – redukcja masy pojazdu przekłada się na niższe zużycie paliwa lub energii w przypadku elektrycznych pojazdów, poprawę osiągów, lepsze przyspieszenie i mniejsze obciążenie elementów zawieszenia. W budownictwie stopy aluminium są wykorzystywane do produkcji fasad, okien, drzwi, elementów dekoracyjnych, paneli elewacyjnych; dzięki odporności na warunki atmosferyczne i korozję są one trwałe, stosunkowo łatwe w utrzymaniu. Także w konstrukcjach, gdzie masa ma znaczenie – np. lekkie mosty, konstrukcje dachowe, elementy zadaszeń. W przemyśle morskim stopy o wysokiej zawartości magnezu używane są do konstrukcji, które muszą odporne na działanie wody morskiej – kadłuby statków, elementy nadbudówek, łączenia spawane odporne na korozję galwaniczną. Inne zastosowania to przemysł elektroniczny – aluminium używane w radiatorach, obudowach sprzętu elektronicznego, w prowadzeniu prądu, tam gdzie trzeba odprowadzać ciepło; przemysł spożywczy i chemiczny – zbiorniki, urządzenia, folie, puszki; sprzęt sportowy, rowery, rakiety – wszędzie tam, gdzie liczy się współczynnik wytrzymałości do masy.
O firmie ALWRO
Firma ALWRO jest ważnym graczem w branży aluminium i stopów aluminium. ALWRO jest rozpoznawalnym dostawcą dla przedsiębiorstw z sektorów takich jak: inżynieria mechaniczna, przemysł stoczniowy (shipbuilding), oświetleniowy, chemiczny, motoryzacyjny oraz AGD (sprzęt gospodarstwa domowego). W swojej działalności ALWRO kładzie duży nacisk na zapewnienie odpowiedniej jakości materiałów i komponentów – wykorzystuje wyłącznie materiały spełniające obowiązujące normy, stosuje rygorystyczne standardy jakości, a także prowadzi stały monitoring jakości procesów produkcyjnych oraz satysfakcji klientów. Firma dysponuje doświadczonym zespołem inżynierów i specjalistów, co pozwala jej na oferowanie szerokiego zakresu produktów aluminiowych i stopów oraz na realizację zleceń wymagających specjalistycznej wiedzy. Spełnia wymagania jakościowe oraz normy branżowe, co potwierdza system zarządzania jakością obejmujący wszystkie obszary działalności. W praktyce oznacza to, że odlewy aluminiowe są badane pod względem zgodności z normami, a procesy produkcyjne są tak organizowane, by jak najdokładniej odpowiadać specyfikacjom klientów.