Aluminium gietlegeringen HELP

Aluminium gietlegeringen HELP

De keuze van een aluminium gietlegering wordt vaak niet gemaakt, dit is een “gegeven”. Je hebt een functie die door het product wordt vervuld en dit wordt door materie gerealiseerd.

Bij gieten wordt er gekozen voor de specifiek benodigde vorm en hoe deze het beste gerealiseerd kan worden is voor invulling van de gieterij. Per gietproces en zelfs per gieterijbedrijf wordt, eventueel in overleg met de klant, een legering ingezet. Maar welke?

Wist u dat een gieterij veelal een voorkeurslegering heeft waar zij met hun proces de beste resultaten mee kunnen realiseren? Dus de keuze aan hen laten levert je een beter product, bij een goede toeleverancier.

Toch is het noodzakelijk om na te kunnen gaan of je de optimale oplossing voor het product hebt gerealiseerd. Afhankelijk van het product en aantallen is het tevens mogelijk om die optimalisatie stap alsnog in tweede instantie te zetten.

Welke gietlegeringen worden het meest ingezet is de vraag die in mijn oren weerklonk en die aan de basis van dit blog ten grondslag ligt. Niet wetende dat per bedrijf en per proces zóveel verschillende kwaliteiten worden gebruikt en er eigenlijk weinig “collectieve” gietlegeringen zijn.
Na flink wat speurwerk voor jullie een opsomming van de kwaliteiten die het meest ingezet worden.

meest gebruikte gietlegeringen

meest gebruikte gietlegeringen

 

Als je vindt dat er in deze lijst absoluut 1 ontbreekt, laat het me weten?

Behalve deze kwaliteiten is er ook veel variatie in aanduidingen. Zo wordt er in de gieterij veelal nog gewerkt met de aanduidingen volgens VAR maar ook met andere:
• VDS/VDG of VAR* zoals 226; 230; 231 (AlSi9Cu3; AlSi12; AlSi12Cu(Fe))
• JIS** zoals ADC 10 en ADC12 (AlSi8Cu3Fe/EN AC-46000/ EN AC-46200) en (AlSi12Cu2Fe/EN AC- 47100)
• Fabrieksnamen zoals Silafont XX (AlSi9-12)
• AA Cast. Rec. (USA) zoals A356; A357; A380; A383.0. (AlSi7Mg0,3; AlSi7Mg0,6; AlSi8,5Cu3,5Zn3; AlSi10,5Zn3Cu2,5)

*VDS = Vereinigung Deutscher Schmelzhütten, tegenwoordig VAR Verband der Aluminiumrecycling-Industrie e.V. ook wel als VDG-lijst. (Verein Deutscher Gießereifachleute) aangeduid. Deze legeringen zijn “non-standardised alloys”!!!
** JIS Japanese Industrial Standards

Door bomen het bos niet meer zien

Door bomen het bos niet meer zien

In de wirwar van gietlegeringen met allerlei benamingen is het makkelijk door de bomen het bos niet meer te zien. Ondanks dat ik thuis ben in het aluminium koste het mij meer moeite een helder overzicht te schetsen als vooraf bedacht. Ik hoop middels het overzicht enig inzicht te hebben gegeven in de belangrijkst aluminium legeringen t.b.v. gietstukken. Dit is echter slechts een summier inkijkje.

Tevens is een groot gevaar bij equivalenten van de legeringen; dat deze niet aan de verwachtingen voldoen. Ik pleit er dan ook voor om in Europa allemaal eenduidig de EN 1706 numeriek te hanteren of desnoods zowel de numerieke als de chemische aanduiding zoals EN AC- 43300 / AlSi9Mg

De trend in legeringssamenstellingen is dat er steeds minder Cu( koper) en Fe(ijzer) als legeringselement worden ingezet en het Si (silicium) gehalte waar mogelijk lager wordt. Een legering die in de toekomst steeds meer zal worden ingezet is als bijvoorbeeld AlSi5Mg (geen EN nummer kunnen vinden). De EN AC-42100, die ook al veel wordt ingezet kun je beschouwen als de vervolgversie van de 42000. Deze presteert beter op rek en gering op betere mechanische waarden.

Vind jij dat de EN AC-42100 i.p.v. EN AC-42000 in de lijst moet staan of heb je andere aanvulling graag je bijdrage in de comment box hieronder.
Wil je zelf de legeringen opzoeken en in detail bekijken overweeg dan de aanschaf van Alu-Key, dit geeft je toegang tot de aluminium database.

 

Hoe koel je de hotspots in elektronica?

Hoe koel je de hotspots in elektronica?

Het probleem bij nieuwe technologische producten is dat er veel elektronische componenten inzitten die warm worden. Wanneer deze componenten te warm worden of langdurig te warm zijn presteert de elektronica niet optimaal. 

Zo gaat de levensduur achteruit en is het stroomverbruik hoger. Het hele systeem is niet effectief en daar heeft de algehele performance van het product onder te leiden.

Wat kun je er aan doen?

Sommige producten worden te warm doordat de onderlinge systemen niet goed op elkaar zijn afgestemd. Daar zijn testen en slimme elektronici bij nodig om een systeem optimaal te laten samenwerken en onderlinge spanningen en stroomverbruik op elkaar af te stemmen.  Maar dan nog zijn er vaak componenten waar lokaal de temperatuur oploopt waardoor een heel printed circuit board ongewenst warm wordt.

In een dergelijk geval is koelen nodig. Hoe zorg je ervoor dat de temperatuur weg kan en niet ophoopt in een print of systeem?

aluminium koelblok heatsink

Hoe koel je effectief?

Belangrijk voor het koelen is dat je de componenten waar de meeste warmte ontstaat, helpt om die warmte af te voeren en uit het systeem te halen.

Aluminium is een materiaal dat veelvuldig wordt ingezet als heatsink. Dus als deel om de warmte weg te voeren van het systeem. Waarom?

Eenvoudig omdat aluminium een zeer goede warmte geleider is en in allerlei vormen te produceren is. Het kan als extrusie deel of als gegoten deel of gewoon als plaat worden ingezet. kijk hier voor de mogelijke giet-legeringen

Soms wordt aluminium ook voor de printplaat gebruikt. Maar dat is niet overal mogelijk. Het bevestigen van de heatsink op de hotspots vergt wel de nodige aandacht. Hier is het doel om een luchtspleet te voorkomen en de overgangsweerstand tussen component en aluminium heatsink zo gering mogelijk te maken. Hiervoor worden specifieke thermische interface materialen toegepast. Een wereld op zich.

Hoe vind je nu het proces dat jouw aluminium heatsink de juiste vorm geeft? Welke legering kan hiervoor worden ingezet?

Wil je meer kennis over het slim toepassen van aluminium?

Geef antwoord in het commentaar veld op de vraag:
Wanneer heb jij een aluminium heatsink voor het laatst in handen gehad? En wat viel je op?

Vermeld je antwoord hieronder in het commentaarveld en je ontvangt van mij de PDF met 7 tips om kostenefficiënte aluminium profielen te ontwerpen

Succes met het toepassen van aluminium.

How to choose the right alloy?

How to choose the right alloy?

Choosing the right aluminium alloy can be hard if you are not that familiar with all its variety.

Depending of application from and requirements choosing can be difficult. What material is available and when? Is a custom dedicated alloy developed for you? If you are an engineer and choose different materials each day probably aluminium is not a material you know all about. Maybe you even let your supplier choose the alloy for you. How do you keep track of quality and remain supplier independent? Let alone be purchaser friendly and cost effective?

Specifying the material aluminium on your drawing or 3d model requires aluminium knowledge. Let me help you. At first which basic form will your part come from?

Like the logo of aluminium metal knowledge displays there are three basic variations of aluminium categories:

Plate, Profile and Castings.

Plates

Thin plates below 4 mm are mainly in 1000 series 3000 series and the strongest in 5000 series.

Profile

Bars and profiles are 2000, 6000 and 7000 alloys. Almost all profiles are made from 6000 alloys. Bars and strips can be 2000 and 7000 alloys as well. See aluminium extrusion alloys (DUTCH). Those alloys are also often used in additional processes like forging, hydroforming or machining.

Castings

Castings are made mostly from 4000 series alloys which have 5 digit numbers like AC 46000. Commonly used for high pressure die casting is EN AC-46200 and for sandcasting EN AC-43000.

Table Cast alloys

For more info see Cast alloys (DUTCH).

Second question is which requirement is crucial /most important?

Strength, elongation, corrosion resistance, malleability etc?

Depending on the number one and the order of the other aspects a number of alloys are suitable for the application.

Of course there are many more questions to consider specifying the right alloy for your application. You can contact me if you need help but before you do first answer this question:

Why is it difficult for you to specify the aluminium alloy? Two engineers will win free access to the online course via a raffle just by answering this question. Put you answer in the comment box bellow and I let you know if you are the winner. Every reaction receives the others questions you should consider designing an aluminium product by adding checklist in your comment.

Aluminium regards,
Ellen

Aluminium solderen mogelijk?

Aluminium solderen mogelijk?

Solderen en aluminium gaat dat wel samen? Als je zoveel warmte inbreng geeft aan het materiaal levert het wel een goede verbinding/constructie op?

Bij solderen van aluminium komen veel vragen naar boven. In dit artikel geven we je een inkijk op een aantal vragen. Dit verhaal is tot stand gekomen door het leuke gesprek dat ik met Erik Brom van Mat-tech voerde over het wel en wee van aluminium solderen. Dank je wel Erik!

Net als andere metalen is het mogelijk om aluminium te solderen.

Binnen het solderen maken we onderscheid tussen zacht- (beneden de 450°C) en de hardsoldeer processen (boven de 450°C). De hardsoldeer processen worden gebruikelijk hoog temperatuur solderen genoemd.

In dit artikel nemen we vier meest gebruikte manieren van solderen van aluminium kort door:

  • Zacht solderen zonder flux
  • Hoog temperatuur solderen met flux (Nocolok)
  • Vacuüm solderen
  • Diffusion bonding (soldeer alternatief)

 

Zacht solderen zonder flux

Zacht solderen gebeurt onder lagere temperatuur met een soldeerdraad die een lager smeltpunt heeft dan het te solderen materiaal. Hier wordt gewerkt met bijvoorbeeld tin of zink als hoofdbestanddeel van de draad. (Er zijn ook processen met flux mogelijk maar dat is weinig gebruikt doordat flux hier een blijvend corrosief effect heeft.)

 

Hoog temperatuur solderen met flux

Voor het solderen met flux voeg je een soldeerflux toe die ervoor zorgt dat de oxidehuid wordt gebroken en er onder invloed van warmte een verbinding tot stand wordt gebracht.

 

Vacuüm solderen

Vacuüm solderen wordt voor o.a. warmtewisselaars gedaan. Dit is een hoog temperatuur soldeerproces. Het geclad materiaal heeft aan de buitenkant een dun laagje aluminium met een lagere smelttemperatuur dan het kernmateriaal. Door het verhogen van de temperatuur van het onderdeel in de oven smelt de buitenste clad-laag en vormt de verbinding tussen de delen. Nadeel hierbij is dat het de nodige nauwkeurigheid vereist en het alleen loont bij grote aantallen. Dit omdat het inregelen van het proces veel energie en tijd kost.

 

Diffusion bonding

Diffusion bonding is eigenlijk geen soldeer proces, er wordt geen soldeer of flux toegevoegd . Het proces gaat iets anders. Door het verhogen van temperatuur tot ca 50-100 graden onder de smelttemperatuur én het onder mechanische druk zetten van de te verbinden delen wordt het aluminium van het ene deel tegen het aluminium van het andere deel gedrukt en visa versa. Door de plastische deformatie van het oppervlak wordt een metallische verbinding tot stand gebracht. Dit gebeurt door diffusie van beide materiaal delen. Vaak zijn dit plaat-plaat verbindingen.

 

Solderen en aluminium - Aluknowledge

 

Wat is de beste soldeer verbinding?

De meest ideale verbinding is een verbinding die je niet opmerkt en die het dichtst bij het basis materiaal ligt. De beste en sterkste soldeerverbinding is die zonder flux met voldoende overlap en geringe warmte-inbreng. Dit is echter per applicatie verschillend en in te regelen per situatie.


Hoe sterk is een soldeerverbinding?

Als er goed gesoldeerd wordt net zo sterk of sterker dan een lasverbinding!

 

Welke legeringen kun je solderen?

Eigenlijk alle legeringen van 1000, 3000, 4000, 6000, 7000 en dus ook de gietlegeringen. Alleen van de 2000 legeringen weet ik het niet, nu is een legering met koper zo wie zo niet prettig voor een verbinding door warmte-inbreng maar de EN AW-7075 lukt ook, dus wie weet.

 

Wat zijn andere voordelen van een aluminium soldeerverbinding?

Je hebt geen last van porositeit. Tijdens het maken van de verbinding moet je wel zorgen dat zuurstof niet kan reageren met het aluminium.

Je hebt een vol metallisch contact, dus een goede warmteoverdracht en elektrische geleiding


Hoe komt het dat een soldeerverbinding sterker kan zijn dan lassen?

Omdat je op heel veel punten tegelijk een verbinding tot stand kan brengen.
Ander voordeel is dat je veel minder vervorming door spanningen in de verbinding overhoudt, doordat je vaak het materiaal overal gelijktijdig evenveel opwarmt. Je hebt geen nadeel van de bij het lassen benodigde lasvolgorde.

 

Zijn er ook nadelen?

Ja. Je hebt impact van warmte op het materiaal ook bij diffusion bonding waar je geen smelt van materialen hebt.

Tja, en je moet een product vaak in de oven behandelen dus te grote afmetingen zijn niet haalbaar. Denk aan max een meter bij een meter.

Het zo ingenieus geproduceerde aluminium boet in op sterkte door warmte-inbreng!

Er zijn maar weinig bedrijven die dit kunnen.


Wat heb je nodig voor een goede verbinding behalve een betrouwbare toeleverancier?

Een in het product geëngineerd verbinding met geschikt verbindingsvlak en een dedicated soldeer-spleetbreedte. Ook is het belangrijk dat er gewerkt wordt met schone onderdelen. Eigenlijk vergelijkbaar als bij lijmen. Alleen is dit een veel sterkere verbinding.


Wanneer zou je solderen in het bijzonder aanraden?

Het is altijd het overwegen waard. Afhankelijk van product, vorm en aantallen. Als je er met lassen of lijmen niet uitkomt, of je wilt een sterker, beter en een betrouwbaarder proces, overweeg dan solderen.

 

Ben jij ENGINEER en heb je een vraag over solderen van aluminium? Stel deze hieronder en je ontvangt antwoord plus de eerste 3 technische vraagstukken ook nog eens een  gratis skype gesprek van 30 minuten!

Tien best beschikbare aluminium legeringen

Tien best beschikbare aluminium legeringen

Nadat de keuze voor een legering is gemaakt, loopt de afdeling inkoop nog al eens aan tegen het feit dat de aluminium legering die door de engineer is gekozen in de markt niet leverbaar is, of niet gangbaar is. Soms zijn legeringen enkel bij een specifieke leverancier beschikbaar. Die leverancier is er bij gebaat als een dergelijke legering op tekening verschijnt.

Ook kom ik tegen dat een extrusie legering zoals een EN AW-6060 T6 op tekening is gezet voor een plaat product. Dit materiaal is dan wel gangbaar maar niet beschikbaar in die vorm.

Om je te behoeden voor deze ongewenste situaties zet ik in dit artikel de 10 best beschikbare aluminium kneedlegeringen op een rij. Voor gietlegeringen klik hier.

EN AW-1050

Deze legering is meest beschikbaar in plaat H14/H24 maar andere hardheden zoals 0/H111 en H19 zijn verkrijgbaar, echter minder gangbaar. (Dikte vanaf 0,5 mm)

Deze zuivere aluminium kwaliteit, 99,5% aluminium, zet je in als het makkelijk zetbaar moet zijn en mechanische sterkte geen rol speelt. Voor binnen gebruik ideaal, maar schop er niet tegen aan, want de kans op een deuk en/of kras is groot. Ook voor slagextrusie delen is dit een veel gebruikte kwaliteit.

EN AW-1200

De EN AW-1200 legering is in de markt beschikbaar als dieptrekkwaliteit. Ook deze legering is een zuivere kwaliteit, 99,0% aluminium en in plaat, O toestand, beschikbaar Hij is niet sterk en diktes zijn vanaf c.a. 0,5 -1 mm beschikbaar. Na vervorming krijg je versteviging door de vorm van je product en neemt dus de sterkte van je product toe, op basis van je constructie/vorm. (Een vlakke plaat is slapper dan een plaat waar een zetting aan zit).

EN AW-5005A (plaat)

Deze kwaliteit leent zich bijzonder voor bijvoorbeeld bouwtoepassingen. De kwaliteit is een stuk sterker dan de EN AW-1050, is goed te zetten en te coaten/moffelen. Wil je een mooie anodiseerkwaliteit, kijk dan naar de specifieke 5005 anodiseerkwaliteiten. Daar zijn verschillende geoptimaliseerde kwaliteiten beschikbaar. Prijs ligt dan weer iets hoger aangezien ze nauwkeuriger geproduceerd zijn. Ook voor behuizingen van apparaten en installaties is dit een mooie kwaliteit. Let bij geanodiseerde toepassing wel op dat je de walsrichting in gelijke richting legt, anders neemt het oog kleurverschil waar. Beschikbaarheid is goed bij 0,5 mm tot 4 mm, daarboven wordt het minder.

EN AW-5754 (plaat)

tranen-rechthoek-jpgDe EN AW-5754 legering is weer sterker dan de 5005. In jachtbouw werd deze legering veelvuldig ingezet hoewel tegenwoordig de EN AW-5083 meer wordt toegepast. De meeste tranenplaten zijn van een 5754 kwaliteit en, net als alle legeringen in de 5000 reeks, geven deze legeringen ook onbehandeld een mooi uniform corrosie beeld. Plaatdikte vanaf 1mm.

EN AW-5083

Zoals gezegd kom je deze legering veel tegen in de jacht- en scheepsbouw. Gewalste plaat van 1mm tot 20-30 of zelfs 60 mm in H111. De mechanische sterkte is de beste tot nu toe en dat is ook precies de reden dat hij constructief wordt toegepast. Tevens is deze legering goed lasbaar. Ook in apparaten bouw, waar producten bijvoorbeeld middels verspaning worden vervaardigd, kom je deze legering tegen. Als je niet wil dat door bewerking spanningen in het materiaal vrijkomen en je product kromtrekt, kies dan een gegoten spanningsarme plaat van een betrouwbare fabrikant in bijvoorbeeld O3 toestand.

beschikbaarheid materialen

EN AW-6005A

Deze extrusie legering is niet tot nauwelijks in de handel beschikbaar maar een extrusie bedrijf, waar je een profiel laat persen, heeft deze legering voor je beschikbaar. Kom je qua sterkte of ductiliteit aan de EN AW-6060 of 6063 net te kort dan kan dit een optie zijn.

EN AW-6060

Deze legering is de meest gangbare, makkelijkst persbare extrusie kwaliteit. Vrijwel altijd wordt hij geleverd in T6 en/of T66 toestand. Mocht je een profiel willen buigen dan kun je beter de T4 toestand inzetten. Je mechanische waarden liggen dan wel op ca. de helft. Ook de T4 is goed leverbaar maar vergt vaak wat meer tijd omdat standaard T6/T66 wordt verkocht.

EN AW-6063

Wie aan de 6060 net te weinig sterkte heeft maar toch nauwkeurige profielen wil laten persen, kan goed uit de voeten met de 6063. Deze legering is net wat sterker. Voor decoratief anodiseren is deze helaas net iets minder mooi dan de 6060 maar technische anodisatie is even goed.

EN AW-6082

Deze hoog sterke kwaliteit is net als de andere genoemde 6000 legeringen goed extrudeerbaar en goed lasbaar. Echter doordat de legering sterker is, is er voor het persen en hogere perskracht nodig Dit gaat ten koste van de fijnheid van de details van het extrusieprofiel zoals je je kan indenken. Ook het warmte-behandelproces luistert bij deze legering nauwer, omdat er sneller gekoeld moet worden om de beoogde mechanische eigenschappen te realiseren. Deze legering is ook als dikke plaat variant beschikbaar, net zoals de EN AW-5083. Bij dikke plaat wordt de toestand T651 toegepast. Ook hier zijn er de gegoten spanningsarme kwaliteiten voor verspanende producten beschikbaar.

Nog enkele wetenswaardigheden van deze legering:

  • Een 6082 is goed te anodiseren echter visueel minder mooi dan de 6060 (wat grauwer)
  • Ook staf en strip (T6) van deze kwaliteit kun je in allerlei maten verkrijgen
  • Deze legering wordt ook voor smeedstukken veelvuldig ingezet

samengesteld

EN AW-7075

De meest gangbare hoge sterkte aluminium legering is de 7075 legering, vaak in T6. Deze legering bevat zink als hoofdlegeringselement maar ook koper is hierin aanwezig. Dat maakt de legering wel sterk maar ten aanzien van corrosiebestendigheid boet je in. Vaak wordt dit vergeten en wordt er achteraf nog een technische laag, bijvoorbeeld anodiseerlaag gespecificeerd. Alles kan maar makkelijk is het niet. Een 7000 legering moet je met de nodige kennis van zaken inzetten.

 

In de tabel staan deze meest voorkomende legeringen voor je weergegeven. Deze kun je in de handel bij vrijwel alle leveranciers vinden. Voor de kwalitatief gegoten plaat varianten kun je bij slechts een paar specifieke leveranciers terecht.

Mocht je nu een vraag hebben of tegen zaken aangelopen zijn, vermeld dit hieronder als commentaar op dit blog. HELP mij en anderen door antwoord te geven op de vraag: Wat is jou grootste frustratie ten aanzien van materiaalspecificatie op tekening? En hoe heb je dat opgelost?

Plaats dit in het commentaarveld hieronder. De meest waardevolle reactie krijgt een bijzondere beloning, een onweerstaanbaar aanbod voor de binnenkort beschikbare online training “wegwijs in aluminium legeringen

Alle kwalitatieve reacties worden beloond en ontvangen het nieuwe e-book met een verzameling van blogs over aluminium en zijn legeringen.