Het warmtebehandelen van aluminium vergt een gedegen aanpak, net als het zetten van goede koffie, een specialiteit op zich.
Warmtebehandelingen van aluminiumlegeringen spelen een grote rol. Zowel bij de fabricage van het materiaal als bij geavanceerde verwerking van het aluminium. Wat is nu eigenlijk het doel van een warmtebehandeling?
Het doel van warmtebehandelingen
Het doel is bijvoorbeeld om een zachte toestand van een aluminiumlegering te krijgen zodat het materiaal vervormd kan gaan worden.
Of om de invloed van koude versteviging (gedeeltelijk) teniet te doen.
Het kan ook zijn om een grotere sterkte van het materiaal te krijgen (alleen mogelijk bij precipitatiehardende aluminiumlegeringen!)
Bij aluminiumlegeringen worden drie soorten warmtebehandeling toegepast:
Zachtgloeien
Oplosgloeienen afschrikken
Precipitatieharden
Aandachtspunten:
Bij het uitvoeren van warmtebehandelingen moet rekening gehouden worden met een aantal aantal aandachtspunten. Zoals:
De warmtebehandelingen dienen uitgevoerd te worden in een oven waarbij de temperatuur homogeen verdeeld is! Bij voorkeur in een luchtcirculatieoven.
Na het volledig zachtgloeien of oplosgloeien en afschrikken bestaat er een kans op rekristallisatie van het materiaal. Daarover in een volgend artikel meer.
(meer weten over profielen en de vervaardiging vind je hier)
Zachtgloeien
Onder zachtgloeien verstaan we de warmtebehandeling waarbij het materiaal in een blijvende zachte toestand wordt gebracht. Dit is de O-toestand. Zachtgloeien passen we toe om spanningen ten gevolge van een vervormingsproces en/of een warmtebehandeling volledig te verminderen of te verwijderen. Door het zachtgloeien worden aluminium en aluminiumlegeringen zacht en taai. Het materiaal is dan heel goed vervormbaar.
We onderscheiden twee methoden van zachtgloeien:
Tussengloeien, ook wel procesgloeien genoemd en
volledig zachtgloeien.
Tussengloeien
Tussengloeien (procesgloeien) heeft tot doel de invloed van koude versteviging, bijvoorbeeld tengevolge van een vervormingsproces, of van een warmtebehandeling gedeeltelijk teniet te doen. Het tussengloeien is het meest geschikt voor dun plaatmateriaal. Materiaal met een grotere plaatdikte kan ook deze warmtebehandeling ondergaan, maar dan moet de procestijd verlengd worden.
Het proces omvat de volgende handelingen:
Voor precipitatiehardende aluminium legeringen geldt verwarmen op 340°C gedurende 30 tot 60 minuten gevolgd door langzaam afkoelen, in een oven met geopende deur of buiten de oven in niet-geforceerde lucht. (bijvoorbeeld EN AW 2024 met een dikte tot aan 6 mm)
Het afkoelen moet langzaam gebeuren, omdat er anders weer spanningen in het materiaal ontstaan.
Volledig zachtgloeien
Volledig zachtgloeien heeft tot doel de invloed van koude versteviging of van een warmtebehandeling/ precipitatieharding in een aluminiumlegering volledig teniet te doen.
Let op! Materiaal in de volledig zachtgegloeide toestand {O} heeft een geringe sterkte
Volledig zachtgloeien omvat de volgende handelingen:
Voor Aluminium en niet-precipitatiehardende aluminium legeringen geldt verwarmen op 340°C (+/- 10°) gedurende 30 tot 60 minuten gevolgd door langzaam afkoelen, in een oven met geopende deur of buiten de oven in niet-geforceerde lucht. (bijvoorbeeld EN AW-1050 met een dikte tot aan 6,35 mm). Materiaal met een groter plaatdikte kan ook deze warmtebehandeling ondergaan, maar dan moet de procestijd verlengd worden.
Het afkoelen moet langzaam gebeuren, omdat er anders weer spanningen in het materiaal ontstaan.
Voor precipitatiehardende aluminium legeringen geldt verwarmen op 415°C (+/- 5°) gedurende 60 tot 90 minuten, gevolgd door langzaam afkoelen, vanaf 415°C tot 230°C in een oven met gesloten deuren. Bijvoorbeeld EN AW-6061 met een dikte tot aan 6 mm. Materiaal met een grotere plaatdikte kan ook deze warmtebehandeling ondergaan, maar dan moet de procestijd verlengd worden.
Deel 2 gaat verder in op: Oplosgloeien en afschrikken en deel 3 gaat over: Precipitatieharden.
Wil jij weten of een warmtebehandeling in jou situatie een optie is?
Geef in het commentaarveld onderaan de pagina een reactie op de vraag: Waarom zou jij een warmtebehandeling toe willen passen? Vergeet niet de legering te vermelden!
Je ontvangt van ons de het vervolg op dit Blog in pdf én de toestanden van aluminium in een handig overzicht.
Succes met het ontwikkelen van je volgende aluminium product!
Aluminium groet
In samenspraak met Gastblogger Cor van Tilborgh Ellen Vaders
Aluminium is een licht metaal. Niet voor niets wordt aluminium steeds meer in allerlei vormen van transport toegepast.
2 Sterk:
Doordat het metaal met toevoeging van legeringselementen zeer sterk is, worden constructies en overspanningen van aluminium gemaakt, zoals bruggen.
3 Recyclebaar:
Aluminium is 100% recyclebaar. In de bouw en automotive wordt nu al 98% van het materiaal gerecycled. Doordat het materiaal zo goed te recyclen is is de restwaarde gunstig. Dit is een autonome drijfveer achter het recyclen van het metaal.
4 Vervormbaar
Door de specifieke metaalstructuur, is aluminium in allerlei vormen te produceren. 30% van het aluminium wordt bijvoorbeeld in de vorm van een profiel gemaakt. Ook allerlei plaat- en giet-processen kunnen het aluminium in de meest optimale vorm brengen. Hiervoor is de juiste legering beschikbaar.
5 Corrosiebestendig
Doordat het aluminium een gesloten oxidelaag vormt die het onderliggende metaal beschermt is het materiaal uitstekend corrosiebestendig. Het wordt niet voor niets onbehandeld op zee toegepast.
6 Verbindbaar
Aluminium laat zich op veel verschillende manieren verbinden. Voor iedere toepassing is er een geschikte techniek te gebruiken. Of het nu lassen, lijmen, of één van de andere technieken betreft, er zijn legio mogelijkheden voor aluminium.
7 Decoratief
Aluminium is een decoratief materiaal. Mochten er specifieke wensen zijn voor het uiterlijk, aluminium is in allerlei kleuren te lakken of te verfraaien. Technieken zoals (kleur) anodiseren laat het aluminium zijn metallische uiterlijk behouden en geeft een duurzame laag.
8 Ondoordringbaar
Doordat het metaal een specifiek metaalrooster heeft en uit relatief kleine deeltjes bestaat is het materiaal zeer dicht en ondoordringbaar. Ook omdat aluminium niet giftig is, zie je het voor verpakkingen veel toegepast, zodat producten als medicijnen of chips lang houdbaar blijven.
9 Meest voorkomende metaal op aarde / in overvloed aanwezig
Wist u dat Aluminium het meest voorkomende metaal op aarde is? 8% van de aardkorst bestaat uit verbindingen met aluminium
10 Verspaanbaar
Tenslotte, aluminium laat zich goed verspanen. Hogesnelheidsfrezen heeft men dan ook voor aluminium uitgevonden. In no time is een product van aluminium gemaakt.
JOUW MENING? Ik wil hem graag horen. Vind jij andere redenen van belang, of heb je commentaar, plaats een comment. De eerste 3 personen die reageren hebben recht op een GRATIS telefonisch consult van 30 min.
Ik kwam binnen bij een bedrijf dat aluminium gebruikte voor het realiseren van een product. Er was een corrosieprobleem en ze kwamen erachter dat ze eigenlijk niet goed wisten welke aluminium legering ze moesten specificeren. Tot nu toe had de toeleverancier dit bepaald en er was eigenlijk nooit een probleem geweest.
De volgende vijf vragen uit een eerder artikel over de benodigde eigenschappen van aluminium helpen dan richting de keuze:
Wat is de uitgangsvorm?
Wat is de meest cruciale eigenschap van het materiaal voor je product?
Hoe ga je het verbinden?
Met welk secundair proces ga je de vorm verkrijgen?
Ok, we hebben de bestaande situatie onderzocht en gekeken
naar de eisen die gesteld werden aan dit type product. De ene was rond en de
andere plat maar wel dik.
Tevens wordt dit product steeds afwisselend koud en warm (bij 18-160 graden C ) belast, in een vochtig zuur milieu.
De omstandigheden zijn dus corrosief, mechanische sterkte is niet van belang, de vorm is essentieel. Robuustheid van het product is enigszins van belang in de vorm van bestendigheid tegen beschadigingen zoals krassen en deuken.
Conclusie van de gewenste eigenschappen in volgorde van prioriteit was:
Goede verspaanbaarheid
Corrosie bestendig
Hardheid (sterkte) van het materiaal, tbv
beschadigingen
Corrosie op de tweede plaats zeg je dan? Ja het is hier van belang, maar bij het corrosieprobleem waar ik bij werd geroepen, bleek de legering niet bepalend maar de wijze van bevestiging.
Waar kom je dan op uit?
Voor rond kom je dan in volgorde uit op EN-AW 6026 of 6082 of 6063. Voor plat (10mm dik) EN-AW 5754 of 1050.
Wil jij weten welke legering je waar inzet?
Vermeld hieronder in het
commentaarveld je vraagstuk. Een waardevolle aanvulling mag natuurlijk ook.
Iedere comment ontvangt een reactie én het speciale extra uitgebreide 40-pagina tellend e-book over aluminium legeringen.
De chemische resistentie van aluminium is erg gunstig in een pH neutraleomgeving. Aluminium is corrosiebestendig door zijn passieve oxidelaag. Wordt deze laag door zijn omgeving weg gebeitst dan corrodeert het aluminium weg. Aluminium presteert goed in een omgeving zoals in stallen. Daar wordt al jaar en dag aluminium succesvol toegepast. Het is bestendig tegen de ammoniak in de uitwerpselen van de dieren.
Aluminium en chloor
Aluminium en chloor luistert nauwer. Bij een eierbroedmachine bijvoorbeeld wordt er regelmatig gereinigd. Wordt het schoonmaakritueel niet nauwlettend gevolgd en er b.v. twee chloortabletten i.p.v. 1 toegevoegd kan dit behoorlijke schade aan het aluminium tot gevolg hebben. Ook in de voedingsmiddelenindustrie is dit een uitdaging. In sommige fabrieken druipt bij wijze van spreken de boter van het plafond maar de machine wordt ‘te’ grondig schoongemaakt. Let wel: Schoonmaken is goed, en noodzakelijk, echter dosering van de schoonmaakmiddelen, protocol en het type is bepalend of aluminium in deze toepassing met succes kan worden ingezet.
Zo zie ik in het zwembad aluminium kozijnen als scheidingswand al jaren met succes toegepast. Hun stalen voorgangers vertoonde al na korte tijd bruine roestige corrosie. Ook in de toiletten wordt veel aluminium toegepast, meestal geannodiseerd.
Het ene zuur is ook minder heftig dan het andere voor aluminium. Hier een voorbeeld van de tabel met de chemische resistentie van aluminium en een aantal stoffen.
In het onderstaande diagram zie je op een andere manier weergegeven hoe verschillend dat per stof kan zijn.
Bij zwavelzuur, pH beneden de 4, gaat de aantasting minder snel dan bij fluorwaterstofzuur. Nog steeds beitst het aluminium weg door zwavelzuur, maar gecontroleerder dan bij fluorwaterstofzuur. Tijdens het anodiseren wordt hier dankbaar gebruik van gemaakt.
Wil je meer weten over chemische resistentie van aluminium?
Zet je vraag/ opmerking hieronder in het commentaarveld en je ontvangt de volledige tabel met de chemische resistentie van stoffen i.c.m. aluminium.
Mijn dochter vroeg mij vandaag: “Wat is je favoriete
aluminium product?”
Mijn eerste reactie: De nespresso-cup. Niet omdat ik een fervent
koffiedrinker ben, maar vanwege de functionaliteit, het vernuft, de techniek en
de hele marketing van dat glimmende aluminium recyclebare koffiecupje.
Patenten
Wist je dat er legio patenten op zitten en dat het DE de nodige hoofdbrekens heeft gekost om een vergelijkbaar alternatief (L’or) te ontwikkelen die om al die patenten heen gaat? Dat heeft uiteindelijk een cup opgeleverd die in de basis nog beter te recyclen is, goedkoper en technisch nog vernuftiger. Laten we wel zijn, afkijken en verbeteren is knap, maar dit initiële product bedenken is natuurlijk helemaal een kunst.
Materiaalkwaliteit
Tijdens het dieptrekken van de cup is de materiaalkwaliteit bepalend voor de mate van vormen van oren (ongelijkmatig verdeling van het aluminium over de wanden waardoor hoogteverschil in de wand ontstaat en resulteert in 4 hoge en 4 lage ‘oren’). Vervolgens wordt het cupje gekraald en gevuld en daarna dicht geseald. De toleranties luisteren nauw voor een prettige koffiezetervaring. Met vastlopende cups, mislukte waterige bakjes of andere ongemakken haakt de consument snel af.
Om het goede gevoel van recycling nog te benadrukken zijn er mooie nieuwe toepassingen van gerecyclede cups verkrijgbaar. Nespresso doet het goed door de aluminium look en feel in die producten, maar ook de aluminium koffiepadhouders, in stijl door te voeren.
Kortom mijn favoriete aluminium product is de nespresso-koffie-cup.
En wat is jouw favoriet? Laat het weten in de reacties hieronder.
