Perinteisistä lisäaineista kupari parantaa lujuutta, pii alentaa sulamisaluetta ja parantaa juoksevuutta, mangaani lisää lujuutta menettämättä olennaisesti sitkeyttä, magnesium lisää lujuutta menettämättä hyvää korroosionkestävyyttä sekä sinkki antaa magnesiumin ja kuparin kanssa suuren lujuuden. Uusilla seosaineilla sekä uusissa seoksissa yritetään parantaa usein korkeiden lämpötilojen kestävyyttä sekä lisätä seosten lujuutta.
Erilaiset alumiinilaadut voidaan jakaa usealla tavalla tiettyihin luokkiin, mutta perinteisimmät ja tavallisimmat tavat ovat jaottelu lämpökäsiteltäviin ja ei-lämpökäsiteltäviin laatuihin sekä jaottelu seosaineiden mukaan. Lämpökäsittelyn perusteella puhutaan myös karkenevista ja ei-karkenevista laaduista, mutta alumiinin "karkaisun" periaate ei ole sama kuin perinteinen teräksen karkaisu. Alumiiniseosten lujittaminen lämpökäsittelyllä tapahtuu erkautuskarkaisun avulla.
Nykyinen nimikejärjestelmä
Alumiinin nimikejärjestelmä on standardisoitu nykyään yhteneväiseksi amerikkalaisen AA-järjestön (Aluminium Association) kansainvälisen nimikejärjestelmäsuosituksen kanssa. Aikaisemmin Suomessa oli käytössä yksinomaan kemialliseen koostumukseen perustuva nimikejärjestelmä, joka tosin on osittain käytössä vielä nykyäänkin. Uusi, niin sanottu numeerinen järjestelmä, löytyy standardista SFS-EN 573-1 ja kemialliseen koostumukseen perustuva järjestelmä standardista SFS-EN 573-2.
Alumiiniseosten nimike muodostuu merkinnästä EN, jota seuraa tyhjä väli. Sen jälkeen tulee kirjainyhdistelmä AW, jossa A tarkoittaa alumiinia ja W muokattua tuotetta (Wrought). Näiden jälkeen väliviiva ja neljä numeroa, joiden perusteella voi päätellä seoksen pääseosaineet. Lisäksi perään tulee tarvittaessa lisäkirjain, joka tarkoittaa kansallista poikkeamaa. Nelinumeroisen nimikkeen ensimmäinen numero kertoo pääseosaineryhmän seuraavasti:
- 1xxx - puhtaat alumiinit (vähintään 99,00 % alumiinia)
- 2xxx - pääseosaineena kupari
- 3xxx - pääseosaineena mangaani
- 4xxx - pääseosaineena pii
- 5xxx - pääseosaineena magnesium
- 6xxx - pääseosaineena magnesium ja pii
- 7xxx - pääseosaineena sinkki
- 8xxx - muut seosaineet.
9xxx -sarjaa ei käytännössä ole, tai sitä ei ole vielä otettu käyttöön. Numerosarjan toinen numero kertoo muunnoksen epäpuhtausrajoissa tai seosaineissa. Jos toinen numero on nolla, ilmaisee se seostamattoman alumiinin kohdalla ominaiset epäpuhtaudet ja seostetuissa laaduissa sen, että seos on alkuperäinen. 1xxx-sarjan kaksi viimeistä numeroa ilmaisevat alumiinipitoisuuden prosentteina (esim. EN AW-1070A tarkoittaa 99,70% alumiinia). Lopuissa ryhmissä (2xxx - 8xxx) kahdella viimeisellä numerolla ei ole erityismerkitystä; ne vain erottavat saman ryhmän eri seokset toisistaan.
Kemialliseen koostumukseen perustuvassa nimikejärjestelmässä seostamattoman alumiinin puhtausaste ilmoitetaan saman EN AW -alkumerkinnän jälkeen yksinkertaisesti painoprosentteina; esim Al 99,99 tarkoittaa 99,99 % alumiinia. Seostettujen alumiinien nimikkeissä seosaineet luetellaan alenevassa järjestyksessä EN AW-Al -merkinnän jälkeen ja kunkin seosaineen perään merkitään seosainepitoisuus prosenteissa. Esimerkiksi EN AW-AlMg0,7Si tarkoittaa seosta, jossa on alumiinin lisäksi 0,7% magnesiumia ja seosaineena myös pieni määrä piitä. Jos numero- ja kemiallinen nimike halutaan yhdistää, kuten usein tehdään, merkitään ne peräkkäin ja kemiallinen merkintä suositellaan laitettavaksi hakasulkeisiin, esim. EN AW-6063 [AlMg0,7Si].
Valuseosten nimikejärjestelmä on hyvin samankaltainen, mutta etukirjaimet ovat EN AC (C tulee sanasta cast, valaa/valu) ja numeroita on viisi. Nimikkeen neljä ensimmäistä numeroa rakentuu samalla periaatteella kuin muokattujen seosten kanssa ja viimeinen numero on hyvin usein nolla, esimerkkinä melko yleinen valuseos EN AC-AlSi9 on numerojärjestelmällä EN AC-44400.
Lisäksi nimen perässä ilmaistaan lämpökäsittelyn tyyppi tai muokkauslujittamisen aste, esimerkiksi T6 ja H14, mutta niistä lisää seuraavissa kirjoituksissa.
Jaottelu lämpökäsiteltävyyden perusteella
Aikaisemmin mainittuihin ei-lämpökäsiteltäviin seoksiin kuuluu 1xxx, 3xxx, 4xxx ja 5xxx -sarjat. Näiden seosten lujittaminen onnistuu ainoastaan kylmämuokkauksen avulla, jolla saadaan aikaan jopa kuusinkertainen lujuus pehmeäksihehkutettuun tilaan verrattuna. Yleensä muokkauslujittaminen nostaa lujuutta kuitenkin kaksin- tai kolminkertaisesti. Muokkauslujitettujen seosten kanssa täytyy kuitenkin muistaa, että murtovenymä pienenee muokkausasteen lisääntyessä. Lisäksi muokkauslujitettujen laatujen lujuus palautuu lähelle alkuperäistä, pehmeäksihehkutettua, tilaa hitsauksen aiheuttaman lämmön vaikutuksesta. Muuten nämä seokset ovat yleensä hyvin hitsattavia.
Lämpökäsiteltäviin ryhmiin kuuluu loput sarjat eli 2xxx, 6xxx, 7xxx ja 8xxx. Näiden seosten korkea lujuus saadaan aikaan oikeanlaisella lämpökäsittelyllä - erkautuskarkaisulla, joka on lämpökäsittelynä melko haastava. Erkautuskarkaisussa seokseen jää suuria jännityskeskittymiä pienten seospartikkeleiden, erkaumien, ympäristöön - tästä käsittelystä myöhemmin lisää. Lämpökäsiteltävien laatujen hitsattavuuksissa on suuria eroja; löytyy laatuja, joiden hitsaus onnistuu useilla menetelmillä, sekä laatuja, joiden hitsaus on käytännössä lähes mahdotonta. Alla on lopuksi kuva, jossa on jaoteltu yleisiä alumiinilaatuja eri luokkiin (kuva 1).
 |
| Kuva 1. Erilaisia alumiinilaatuja jaoteltu ominaisuuksien mukaan. (Muokattu: http://www.eurokoodi9.fi/topic?6fe8f4750c0bdce335237ffb55961baa) |
Lähteet:
[1] Eurokoodi9.fi. 2013. Saatavissa: www.eurokoodi9.fi (viitattu 5.9.2013). Vaatii rekisteröitymisen.
[2] Havas T., Hultin S., Hiitelä E., Matilainen J. & Parviainen M., 2010. Ohutlevytuotteiden suunnittelijan käsikirja. Helsinki. Teknologiainfo Teknova Oy.
[3] Lukkari J., Alumiinit ja niiden hitsaus. 2001, Helsinki: Metalliteollisuuden keskusliitto, MET
[4] Tampereen Teknillinen Yliopisto. 2005. Ei-rautametallit. Saatavissa: http://www.ims.tut.fi/vmv/2005/vmv_4_2_1.php (viitattu 5.9.2013).
[5] Teknologiateollisuus. 2013. Alumiinituotteet. Saatavissa: http://www.teknologiateollisuus.fi/fi/ryhmat-ja-yhdistykset/alumiinituotteet.html (viitattu 5.9.2013).
