Hliníkové zliatiny vo vlastnom mechanickom návrhu – kľúčové materiály, vlastnosti a aplikácie

Základné výhody hliníkových zliatin vo výrobe špeciálnych mechanických konštrukcií

• Ľahkosť a vysoká pevnosť : S hustotou približne 2,7 g/cm³ má hliník iba jednu tretinu hustoty ocele. Prostredníctvom zliatiny a tepelného spracovania však možno výrazne zvýšiť jeho pevnosť, čo umožňuje vývoj ľahkých zariadení bez poškodenia štrukturálnej integrity.
• Vynikajúca odolnosť proti korózii : Na povrchu hliníkových zliatin sa prirodzene vytvorí hustá oxidačná vrstva, ktorá poskytuje vlastnú ochranu proti oxidácii, kyselinám a zásadám. Táto vlastnosť ich robí vhodnými na použitie v náročných prostrediach, ako je vlhkosť a expozícia chemickej látke.
• Vynikajúca spracovateľnosť : Hliníkové zliatiny sú vysoce tvárne a dajú sa spracovať liatím, pretláčaním, valcovaním, zváraním a obrábaním. Táto pružnosť umožňuje vytváranie komplexných tvarov a štruktúr, ktoré sa prispôsobujú rôznorodým konštrukčným požiadavkám na špeciálne stroje.
• Efektívna tepelná a elektrická vodivosť : Druhý len po medi z hľadiska tepelnej vodivosti, hliníkové zliatiny sú ideálne na výrobu komponentov pre odvádzanie tepla, ako sú chladiče a tepelné výmenníky. Ich dobrá elektrická vodivosť ich tiež robí vhodnými pre elektrické a elektronické diely.
• Rôznorodé možnosti povrchovej úpravy : Hliníkové zliatiny môžu byť podrobené anódovaniu, elektroforéze, práškovému náteru, piaskovaniu a tvrdému anódovaniu. Tieto úpravy nielen zvyšujú odolnosť voči opotrebeniu a korózii, ale tiež zlepšujú estetický vzhľad výrobkov.

Bežné stupne hliníkových zliatin a ich aplikácie v individuálnom mechanickom návrhu

1. Hliníková zliatina 5052 – šampión v odolnosti voči korózii

• Kľúčové vlastnosti : Ako zliatina zo série Al-Mg je 5052 najvyššou triedou hliníka s vysokou odolnosťou voči korózii. Vyniká výnimočnou odolnosťou voči korózii morskou vodou, vysokou únavovou pevnosťou a vynikajúcou tvárniteľnosťou, čo umožňuje ľahké ohýbanie, strihanie a zváranie.
• Typické povrchové úpravy : Anodizácia (na zvýšenie odolnosti voči korózii), nikelovanie bez prúdu (na zvýšenie povrchovej tvrdosti a estetiky), pieskovanie (pre matný povrch) a elektroforéza (kombinácia ochrany proti korózii a dekoratívneho efektu).
• Tepelné spracovanie : Môže byť žíhaná (stav O) na zlepšenie tvárniteľnosti alebo podrobená stabilizačnej tepelnej úprave po kalení za studena (stav H32). Je dôležité poznamenať, že nie je možné ju zpevniť tepelnou úpravou.
• Aplikácie : Ideálna pre plechové diely vyžadujúce odolnosť voči korózii, ako napríklad skrine námorného zariadenia, lode, interiérové panely vozidiel a elektrické skrine. Výborne sa osvedčuje vo vlhkých a agresívnych prostrediach.

2. Hliníková zliatina 6061 – Univerzálne riešenie

• Kľúčové vlastnosti : 6061 je široko používaná tvarovaná hliníková zliatina s vyváženými vlastnosťami. Ponúka strednú pevnosť, vynikajúcu obrobitelnosť, dobrú odolnosť voči korózii a vynikajúce výsledky anodizácie, čo ju robí univerzálnou voľbou pre rôzne aplikácie.
• Typické povrchové úpravy : Anodizácia (dostupná v farbách ako strieborná, trávovo zelená, kráľovská modrá a čierna), chemické leštenie (pre zrkadlový povrch), pieskovaná anodizácia (pre rovnomerný matný povrch) a galvanické pokovovanie (na zvýšenie tvrdosti a odolnosti proti opotrebeniu).
• Tepelné spracovanie : T6 spracovanie (žíhanie + umelé starnutie) pre maximálnu pevnosť, T4 spracovanie (prirodzené starnutie) a žíhanie na odstránenie spracovacieho napätia.
• Aplikácie : Vhodné pre scenáre vyžadujúce pevnosť aj kvalitu, ako rámy robotických ramien, konštrukčné diely automatizovaného zariadenia, rám bicykla a základy presných prístrojov.

3. Hliníková zliatina 6063 – Odborník na profily

• Kľúčové vlastnosti : Zliatina 6063 je najčastejšie používanou zliatinou pre hliníkové profily. Vyznačuje sa vynikajúcimi vlastnosťami pri extrúzii, čo umožňuje výrobu profilov s komplexnými prierezmi. Okrem toho ponúka dobré výsledky povrchovej úpravy a odolnosť voči korózii.
• Typické povrchové úpravy : Anodizácia (štandardná úprava profilov), elektroforetické náterovanie (bežne používané pre profily), práškové náterovanie (rôznorodosť farieb a dobrá odolnosť voči poveternostným podmienkam) a potlač dreveného vzoru (dekoratívna úprava).
• Tepelné spracovanie : Spracovanie T5 (umelé starnutie po extrúzii) pre bežné požiadavky na pevnosť a spracovanie T6 pre vyššie požiadavky na pevnosť.
• Aplikácie : Ideálny pre rámce priemyselných hliníkových profilov, ochranné kryty zariadení, architektonické dvere a okná a výkladné sklady, ktoré vyžadujú komplexné prierezy a estetický vzhľad.

4. Hliníková zliatina 7075 – Reprezentant ultra vysokopevnostných zliatin

• Kľúčové vlastnosti : 7075 je jedným z najpevnejších komerčných hliníkových zliatin s pevnosťou blízkou oceli. Vyznačuje sa vynikajúcou odolnosťou voči únave materiálu, ale slabou odolnosťou voči korózii, čo vyžaduje povrchovú ochranu vo väčšine aplikácií.
• Typické povrchové úpravy : Tvrdé anodizovanie (výrazné zvýšenie tvrdosti povrchu), mikrooblúková oxidácia (tvorba keramickej vrstvy pre odolnosť voči opotrebeniu a korózii), zinkovanie/chromovanie (pre silnú ochranu proti korózii) a epoxidové nátery (kombinácia ochrany a dekorácie).
• Tepelné spracovanie : Spracovanie T6 pre maximálnu pevnosť, spracovanie T73 na zlepšenie odolnosti voči napäťovej korózii a spracovanie T76 pre odolnosť voči vrstvenej korózii.
• Aplikácie : Navrhnuté pre vysoké požiadavky na pevnosť, ako napríklad lietadlové komponenty, kvalitné športové vybavenie, kľúčové diely robotov a formy.

5. Hliníková zliatina 2A12 – Tradičná vysokopevnostná voľba

• Kľúčové vlastnosti : 2A12 je skorá vysokopevnostná zliatina duralu. Ponúka vysokú pevnosť a dobrú tepelnú odolnosť, ale má slabú odolnosť voči korózii a priemerné zváracie vlastnosti.
• Typické povrchové úpravy : Anodizácia (povinná pre ochranu proti korózii), chemická vodivá oxidácia (vhodná pre elektrické diely) a náter striekaním (ekonomická a praktická ochranná metóda).
• Tepelné spracovanie : Rozpustenie + prirodzené starnutie (stav T4) a rozpustenie + umelé starnutie (stav T6).
• Aplikácie : Používa sa v tradičných vysokopevnostných aplikáciách, ako sú konštrukčné časti lietadiel, vysokopevnostné rámy a nosné komponenty.

Kľúčové princípy výberu hliníkových zliatin pri špeciálnom mechanickom návrhu

• Prevádzkové prostredie : V korózných prostrediach uprednostňujte zliatiny 5052 alebo 6061; v suchých prostrediach sú vhodné 2A12 alebo 7075; pre dlhodobé vonkajšie použitie zvoľte 6061 alebo 6063 kvôli ich odolnosti voči poveternostným podmienkam.
• Požiadavky na silu : Pre bežné konštrukcie možno použiť 6061 alebo 6063; vysokopevnostné konštrukcie vyžadujú 2A12; ultra vysokopevnostné aplikácie si vyžadujú 7075; konštrukcie odolné voči nárazom profitujú z 6061.
• Spôsoby spracovania : Profily vytlačované sú najlepšie vyrobené z 6063 alebo 6061; plechové diely sú vhodné z 5052 alebo 6061; kované diely dobre fungujú s 7075 alebo 2A12; diely spracovávané obrábaním sú ideálne pre 6061 alebo 7075.
• Rozvažovanie nákladov : Pre projekty citlivé na náklady sú uprednostňované 6063 alebo 5052; 6061 ponúka najlepší pomer cena/výkon; 7075 je vhodné pre aplikácie s vysokými požiadavkami na výkon; 2A12 je spoľahlivou voľbou pre tradičné aplikácie.

Záver