Aluminium 5052 Eigenschappen: samenstelling, gehardheid, sterkte en gebruik in de echte wereld

Vraag vijf ingenieurs wat ze leuk vinden aan aluminium 5052 en je krijgt vijf enigszins verschillende antwoorden: het buigt zonder te barsten, het is bestand tegen zoutnevel, het las netjes en het behoudt zijn kracht als een onderdeel jarenlang trilt. Vraag diezelfde ingenieurs om de cijfers te citeren, en het gesprek vertraagt, omdat de eigenschappen van aluminium 5052 niet één vaste reeks cijfers zijn. Ze bewegen met temperament, dikte en productvorm.

Deze gids verzamelt de waarden die er het meest toe doen, legt uit wat ze op de werkvloer betekenen en laat zien waar 5052 staat naast de legeringen waarmee ontwerpers het gewoonlijk vergelijken. Of u nu een brandstoftank, een scheepspaneel of een elektrische behuizing specificeert, het doel is hetzelfde: kies de legering en de vorm die het onderdeel zijn werk laat doen zonder het te overmatig te ontwerpen.

Wat aluminium 5052 eigenlijk is

5052 behoort tot de 5xxx-familie, de aluminium-magnesiumlegeringen. Het is niet hittebehandelbaar, wat betekent dat het sterker wordt door koud werken in plaats van door middel van oplossingsbehandeling en veroudering. Twee elementen doen het meeste werk: magnesium, dat de sterkte en corrosieweerstand verhoogt, en chroom, dat de korrelstructuur verfijnt en de legering helpt weerstand te bieden tegen spanningscorrosie.

Typische samenstellingslimieten voor de legering zijn:

• Magnesium (Mg): 2,2-2,8%, nominaal 2,5%
• Chroom (Cr): 0,15-0,35%, nominaal 0,25%
• IJzer (Fe): maximaal 0,40%
• Silicium (Si): maximaal 0,25%
• Koper (Cu): maximaal 0,10%
• Mangaan (Mn): maximaal 0,10%
• Zink (Zn): maximaal 0,10%
• Aluminium: rest

Omdat het niet kan worden versterkt door een warmtebehandeling, wordt 5052 geleverd in O (gegloeid) en H-temperaturen. In een H-temperatie zoals H32, H34, H36 of H38 wordt het metaal spanningsgehard door walsen en vervolgens gestabiliseerd met een behandeling bij lage temperatuur, zodat het niet verder zal verouderen op de plank. Het cijfer na de H vertelt je ongeveer hoeveel koud werk er in zit, en dus hoeveel kracht je wint en hoeveel ductiliteit je opgeeft.

Mechanische eigenschappen door tempering

De onderstaande tabel geeft een overzicht van typische kamertemperatuurwaarden voor 5052-platen. Beschouw ze eerder als een ontwerpuitgangspunt dan als een garantie: zwaardere diktes, verschillende productvormen en normale variaties van molen tot molen verschuiven de cijfers allemaal een beetje, en het gecertificeerde testrapport van uw leverancier is altijd het laatste woord.

Lees de tabel als een trade-off curve. Als u van O naar H38 gaat, krijgt u ongeveer 50% meer treksterkte, maar de rek daalt van ongeveer 25% naar ongeveer 7%, wat het verschil is tussen een onderdeel dat u vrij kunt vormen en een onderdeel dat u voorzichtig moet vormen. De elasticiteitsmodulus blijft bij elke temperatuur dicht bij 70 GPa, dus de stijfheid verbetert niet bij koud werk. De gepubliceerde vermoeidheidslimieten voor H32-platen liggen in de buurt van 110-120 MPa bij 5 x 10 ^ 8 cycli, wat een van de redenen is dat 5052 voorkomt in onderdelen die trillingen ervaren in plaats van statische belasting.

Fysische eigenschappen: dichtheid, warmte en elektriciteit

De fysieke waarden zijn stabiel onder alle omstandigheden en zijn meestal de eerste cijfers die een gewichts- of thermische berekening nodig heeft:

• Dichtheid: 2,68 g/cm³, ongeveer 0,0975 lb/in³
• Smeltbereik: 607-650 °C
• Thermische geleidbaarheid: ongeveer 138 W/m·K bij 25 °C
• Thermische uitzettingscoëfficiënt: 23,8 µm/m·K bij 20-100 °C
• Elektrische geleidbaarheid: ongeveer 35% IACS
• Soortelijke warmtecapaciteit: 880 J/kg·K
• Elasticiteitsmodulus: ongeveer 70 GPa

Vergeleken met 6061 is 5052 met 2,70 g/cm³ iets lichter, wat bij een groot paneel of een lange reeks platen belangrijker is dan bij een kleine beugel. De thermische geleidbaarheid is lager dan die van extrusielegeringen zoals 6063, dus waar warmteoverdracht de primaire functie is, wegen ingenieurs deze twee vaak zorgvuldig af. Toch blijft 5052 een veelgebruikt materiaal voor gesoldeerde koelkernen en warmtewisselaarplaten, omdat het een redelijke geleidbaarheid combineert met uitstekende vervormbaarheid en weerstand tegen natte corrosie.

Corrosiebestendigheid en lasbaarheid

5052 verdiende een groot deel van zijn reputatie op natte, zoute plaatsen. Bij blootstelling aan zeewater en zoutnevel presteert het over het algemeen beter dan 6061, en het is bestand tegen putcorrosie en spanningscorrosie die de levensduur van andere legeringen in de maritieme sector verkorten. Daarom komt het voor in scheepsrompen, brandstoftanks, pontonconstructies en dokbeslag.

Het is ook een van de meest vergevingsgezinde aluminiumlegeringen om te lassen. TIG en MIG werken beide goed, waarbij 5356-vulmiddel doorgaans wordt aanbevolen voor 5052-basismetaal, en weerstandslassen wordt veel gebruikt voor plaatassemblages. De enige waarschuwing is de door hitte beïnvloede zone: lassen verzacht het metaal naast de verbinding, dus bij drukvaten en dragende delen is het beter rekening te houden met plaatselijk verminderde sterkte dan aan te nemen dat de metalen moederfiguren overal blijven zitten. Anodiseren is een ander punt dat de moeite waard is om te plannen. 5052 anodiseert betrouwbaar, maar de afwerking ziet er meestal wat doffer en iets grijzer uit dan de heldere, heldere coating van 6061 of 6063. Daarom gaat decoratieve afwerking vaak een andere route.

Kan 5052 aluminium een ​​warmtebehandeling ondergaan?

Nee, en dit is een van de meest voorkomende misverstanden over de legering. In tegenstelling tot 6061 of 6063 kan 5052 niet worden versterkt door oplossingsbehandeling en veroudering. Verhit het en het wordt zachter, niet harder. Er volgen drie praktische gevolgen.

1. Het temperament wordt in de molen gekozen, niet in uw eigen winkel. Specificeer H32 voor een evenwicht tussen sterkte en vervormbaarheid, of H34 tot en met H38 wanneer sterkte belangrijker is dan ductiliteit.
2. Buig- en diepvormwerkzaamheden harden het metaal uit. Als een onderdeel meerdere zware vormingsstappen nodig heeft, plan dan een tussentijdse uitgloeiing of begin met een zachtere tempering.
3. Lassen verzacht de door hitte beïnvloede zone. Ontwerp rond de verzachte band in plaats van te proberen de sterkte achteraf te herstellen, omdat er geen verouderingsbehandeling bestaat die deze terugbrengt.

5052 versus 6061 versus 6063

Ontwerpers kijken zelden afzonderlijk naar 5052. De vergelijking komt meestal neer op 6061, de warmtebehandelbare legering voor algemeen gebruik, en 6063, de extrusiestandaard.

Hoe de vergelijking te lezen

6061-T6 is sterker en bewerkt veel schoner, maar is moeilijker te buigen en verliest meer kracht in de door hitte beïnvloede zone na het lassen. 6063-T6 extrudeert in complexe vormen met een fijne oppervlakteafwerking, en daarom domineert het architecturale en structurele profielen. 5052 wint wanneer het onderdeel wordt gevormd, gelast en blootgesteld aan vocht, en wanneer een iets lichtere plaat welkom is.

Crashmanagement laat zien hoe snel de beslissing de plaatwerkwereld volledig kan verlaten. Energieabsorberende crashboxen en bumperbalken worden vrijwel altijd geëxtrudeerd uit 6xxx- of 7xxx-legeringen, omdat extrusie de ontwerper de wanddikte, interne ribben en voorspelbaar instortgedrag geeft die de toepassing vereist. 5052-blad speelt daar geen echte rol.

Automotive Crash Box aluminium profielen voor impact-energieabsorptie Geëxtrudeerde 6xxx/7xxx-legeringsprofielen voor bescherming tegen aanrijdingen aan de voor- en achterkant van voertuigen, die lichtgewicht energieabsorptie bieden door gecontroleerde vervorming. Bekijk Product →

Waar 5052 zijn geld verdient

De lijst met toepassingen is lang, maar concentreert zich rond een aantal thema's: gevormde onderdelen die buiten leven, gelaste constructies die vloeistoffen moeten vasthouden, en componenten die trillingen waarnemen. Typische toepassingen zijn onder meer brandstoftanks en brandstofleidingen, scheepsrompen en dekcomponenten, drukvaten en opslag van chemicaliën, kernen van warmtewisselaars, carrosseriepanelen van vrachtwagens, opleggers en campers, bewegwijzering en architecturale bekleding, behuizingen van apparaten en elektrische apparaten, en klinknagels en bevestigingsmiddelen.

Elektrische voertuigen hebben een nieuw hoofdstuk toegevoegd. Deksels van de batterijbehuizing, koude platen en bodemplaten worden vaak gespecificeerd in 5052-plaat omdat deze goed vormen, de warmte redelijk geleiden en bestand zijn tegen strooizoutcorrosie. De structurele bak eronder is een ander verhaal: het is meestal een geëxtrudeerd profiel, waarbij de wanddikte en geïntegreerde kenmerken over de lengte van het onderdeel kunnen worden gecontroleerd. We hebben die splitsing gedetailleerder besproken in onze gids voor EV-aluminiumconstructies en lichtgewicht voertuigonderdelen , en het is een nuttige herinnering dat plaat en extrusie vaak twee helften van hetzelfde ontwerpprobleem oplossen.

Aluminium profielen voor accubak voor nieuwe energievoertuigen Zeer sterke geëxtrudeerde profielen voor de accubakken van nieuwe energievoertuigen, die structurele ondersteuning en warmteafvoer bieden en tegelijkertijd de doelstellingen op het gebied van veiligheid en rijbereik ondersteunen. Bekijk Product →

Bewerkings-, vorm- en fabricage-aantekeningen

Vormen is waar 5052 zich thuis voelt. H32-plaat zal een scherpe bocht maken, gewoonlijk in het bereik van één tot twee keer de materiaaldikte, terwijl 6061-T6 de neiging heeft te barsten als u erop duwt. Dieptrekken is mogelijk, maar de legering hardt snel uit, dus plan het gloeien tussen de zware bewerkingen door.

Bewerking is de zwakkere kant van het karakter van de legering. Het wordt alleen als redelijk beoordeeld, met zachte, gomachtige spanen en de neiging om aan gereedschap te slepen, wat lagere snijsnelheden, scherpe randen en royale spaanhoek betekent in vergelijking met 6061. Geanodiseerde afwerkingen zijn ook minder helder dan op 6xxx-legeringen. Als een project een stijf frame nodig heeft in plaats van een gevormd paneel, snijden geëxtrudeerde profielen schoner en worden ze sneller gemonteerd dan gelaste platen. Daarom zijn T-sleufsystemen zo gebruikelijk in de automatisering en apparatenbouw.

Modulaire assemblagelijn aluminium profielen voor industriële automatisering Herbruikbare geëxtrudeerde profielen voor assemblagelijnen, werkbanken en automatiseringsframes, ter ondersteuning van snelle montage, aanpassing en uitbreiding met een hoog draagvermogen. Bekijk Product →

Een snelle beslissingsregel

Als het onderdeel vlak, gevormd, gelast en blootgesteld aan vocht is, is 5052-plaat meestal het juiste antwoord en is H32 de verstandige begintemperatuur. Als het onderdeel lang is met een constante doorsnede, stijfheid, bewerking met nauwe toleranties of een helder geanodiseerde afwerking nodig heeft, zal een geëxtrudeerd 6xxx-profiel bijna altijd sneller en goedkoper te produceren zijn.

Als fabrikant die zich bezighoudt met de bouw, fotovoltaïsche en industriële aluminiumprofielen, besteden we veel tijd aan die tweede categorie, inclusief de lichtgewicht auto-onderdelen waarbij extrusie doet wat plaat niet kan. Als u een 5052-plaatontwerp afweegt tegen een geëxtrudeerd ontwerp, is de vergelijking de moeite waard om vroeg te maken, terwijl de geometrie nog steeds flexibel is. In onze showroom kunt u het assortiment onderdelen bekijken dat wij produceren lichtgewicht aluminium profielen voor auto's lijn, en we bespreken graag welke route bij u past.