Aluminium i jego znaczenie przemysłowe

zoom

Aluminium jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych metali na Ziemi i jednym z najczęściej wykorzystywanych w obróbce zaraz po stali. Jego występowanie możemy zaobserwować w związkach z krzemem, tlenem i siarką.

 

Aluminium jako jeden z głównych metali w dzisiejszym przemyśle

Przez długi czas świat nie wiedział o istnieniu aluminium i sposobie jego produkcji. Anglik, Humphrey Davy odkrył jego istnienie i nadal mu współczesną nazwę (aluminium). Procesy technologiczne, w których aluminium jest produkowane do dziś, czyli metodę produkcji przez elektrolizę, zostały okryte w 1886 roku równolegle przez Paula Héroulta oraz Charlesa Halla.

 

Proces technologiczny produkcji aluminium

Aluminium jest produkowane w dwuetapowym procesie:  Halla - Héroulta  oraz Bayeara.

Proces Bayera – polega na granulacji rud boksytu, a następnie ich oczyszczeniu w celu uzyskania tlenku glinu. Aby wyprodukować 2 tony aluminium potrzebne jest posiadanie ok. 4-5 ton boksytu.

Proces Halla- Héroulta – tlenek glinu dodaje się do kąpieli wraz z kriolitem, następnie poprzez obniżenie anody rozpoczyna się proces elektrolizy. Dzięki temu procesowi tlenek glinu rozpuszcza się w kąpieli, tworząc różne jony tlenofluorku glinu. Aluminium powstające w procesie elektrolizy jest sukcesywnie oddzielane od elektrolitu i usuwane z komory elektrolizera.

 

Właściwości aluminium

  • Aluminium jest materiałem stosunkowo lekkim. Jest niemal trzykrotnie lżejsze niż żelazo.  

  • Posiada dobre właściwości rozciągliwe i wytrzymałościowe.

  • Posiada 13 krotnie wyższą przewodność cieplną niż stal nierdzewna.

  • Nie posiada właściwości magnetycznych.

  • Jest wysoce plastyczne.

  • Łatwo poddaje się obróbce.

  • Jest odporne na korozję atmosferyczną.

  • Posiada doskonałą przewodność elektryczną.

Dzięki powyższym właściwością aluminium jest wykorzystywane  w rożnych branżach, przez budownictwo, poprzez przemysł samochodowy, samolotowy, spożywczy czy stoczniowy.

 

Obróbka aluminium

Jak już wyżej zostało wspomniane, aluminium łatwo poddaje się obróbce, jednak podczas przetwarzania należy uważać na podgrzewanie aluminium, które jest związane głównie ze spawaniem lub szlifowaniem.

Podczas spawania aluminium może dojść do przegrzania materiału, efektem czego może być wystąpienie porowatości metalu spawanego. Jeśli chodzi o najczęstsze metody spawania aluminium stosuje się TIG, MIG  oraz elektrozgrzewanie.

Podczas szlifowania aluminium należy zachować szczególną ostrożność ponieważ może dojść do zmatowienia jego powierzchni. Aby uchronić się przed tym procesem należy szlifować materiał z różnym naciskiem na powierzchnię.

 

Cięcie laserowe aluminium

Aluminium posiada właściwości odblaskowe, co  może spowodować zniszczenie lub uszkodzenie lasera podczas procesu cięcia. Ze względu na właściwości refleksyjnej, przed cięciem nakładana jest warstwa folii zapobiegającej odbiciu, choć nie zawsze to wystarcza, dlatego należy dostosować parametry cięcia aby zmniejszyć odbicie do minimum lub całkowicie je wyeliminować.

Większość wycinarek laserowych posiada system specjalnie zaprojektowany do cięcia aluminium, który podąża za parametrami cięcia i po wystąpieniu ewentualnego krytycznego odbicia wyłącza wiązkę lasera i tym samym zapobiega ewentualnym uszkodzeniom.

 

Anodowanie aluminium

Kolejnym procesem obróbki aluminium jest anodowanie, które polega na celowym utlenieniu aluminium tak, aby pozostało ono chronione przed wpływami zewnętrznymi lub przybierało określony kolor, poprzez dodanie  barwników organicznych. Anodowanie odbywa się najczęściej w kąpieli alkalicznej w procesie elektrolizy.

 

Najczęstsze zastosowania aluminium:

  • aerospace

  • transport

  • budownictwo

  • przemysł elektryczny

  • produkty konsumpcyjne

 

Aerospace

Dzięki swoim lekkim właściwościom i wysokiej wytrzymałości przy niskiej masie, aluminium jest preferowanym wyborem materiałów metalowych do zastosowań lotniczych. Dodatkowe korzyści, jakie oferuje aluminium do zastosowań lotniczych, obejmują:

  • trwałość w środowiskach o dużym obciążeniu, ekstremalnych temperaturach i ciśnieniach

  • odkształcalność, pozwala na łatwą produkcję mniejszych części lotniczych

  • stopy aluminium oferują wysoką przewodność elektryczną

  • ze względu na lekkie właściwości, aluminium oferuje opłacalną alternatywę dla innych rodzajów materiałów. Lżejsze samoloty mogą oznaczać mniejsze zużycie paliwa i ogólną oszczędność kosztów

 

Transport

Ze względu  na swój bezkonkurencyjny stosunek wytrzymałości do masy aluminium chętnie jest wykorzystywane w transporcie. Jego mniejsza masa oznacza, że do poruszania się pojazdem potrzebna jest mniejsza siła, co prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa. Odporność na korozję jest dodatkowym atutem, eliminującym potrzebę stosowania ciężkich i drogich powłok antykorozyjnych. Dzięki temu aluminium wykorzystuje się w produkcji branży automotive oraz offshore.

 

Budownictwo

Budynki wykonane z aluminium są praktycznie bezobsługowe dzięki odporności aluminium na korozję, dodatkowo dzięki wydajności termicznej pomaga utrzymać ciepło w domach zimą i chłód latem. Dodajmy do tego fakt, że aluminium ma przyjemne wykończenie i może być zakrzywiane, cięte i spawane do dowolnego kształtu, a poprzez jego plastyczność daje architektom nieograniczoną swobodę tworzenia budynków, które byłyby niemożliwe do wykonania z drewna, plastiku czy stali.

Aluminium chętnie jest wykorzystywane do budowy wieżowców czy mostów. Mniejsza waga aluminium sprawia, że praca z nim jest łatwiejsza, szybsza i  wygodniejsza a dodatkowo pozwala zmniejszyć koszty budowy. Budynek zbudowany ze stali wymagałby znacznie głębszych fundamentów ze względu na dodatkowy ciężar, co mocno podnosiłoby koszty budowy.

 

Przemysł elektryczny

Niska gęstość aluminium sprawia, że jest to najlepsza opcja dla linii energetycznych na duże odległości. Miedziane linie wymagałyby cięższych i liczniejszych konstrukcji wspornych co powodowałoby droższe rozwiązania. Aluminium jest lepsze od miedzi również pod względem rozciągliwości, łatwiej jest z niego uformować druty. Dodatkowo dzięki odporności na korozję aluminium pomaga chronić przewody przed żywiołami. Do elektrycznych zastosowania aluminium oprócz linii energetycznych możemy również zaliczyć silniki, urządzenia  oraz systemy zasilania, a także anteny telewizyjne czy satelitarne, a nawet niektóre żarówki LED.

 

Przemysł konsumpcyjny

Aluminium łączy w sobie piękno i praktyczność, co decyduje o jego sukcesie w branży. Producenci smartfonów, tabletów, laptopów czy telewizorów zużywają coraz większe ilość aluminium.  Coraz częściej aluminium zastępuje elementy z tworzyw sztucznych czy stali, ponieważ jest mocniejsze, twardsze niż plastik i lżejsze od stali.

W naszych domach aluminium znajduje zastosowanie nie tylko w meblach (stoły, krzesła, ramki do zdjęć) ale również w kuchni, folia aluminiowa, garnki czy patelnie. Produkty aluminiowe dobrze przewodzą ciepło, są nietoksyczne, odporne na rdzę i łatwe do czyszczenia.

W przemyśle spożywczym aluminium znalazło zastosowanie głownie jako opakowania do produktów, najbardziej znane są puszki do napojów.

 

Thyssenkrupp Materials Poland jako dystrybutor stali w swojej ofercie również posiada produkty z aluminium.

Więcej o Naszej ofercie sprawdź na naszej stronie w zakładce Aluminium