Aluminium plaat

Vlakke producten omvatten dikke en dunne plaat en folie. Ze worden gefabriceerd door hetzij warm of warm-en-koud walsen. Ze zijn rechthoekig in dwarsdoorsnede en bezitten een uniforme dikte.

Dikke plaat

Met de benaming dikke plaat wordt een product aangeduid met een dikte die groter is dan 6,3 mm. Plaat met diktes tot 200 mm is leverbaar in enkele legeringen. Dikke plaat heeft snij- of zaagkanten. Dikke plaat kan worden gesneden in cirkels, rechthoeken, of onregelmatige vormen. Dikke plaat van bepaalde legeringen, en dan met name de hoog-sterke 2xxx en 7xxx legeringen, zijn tevens leverbaar met een bekleding van ongelegeerd of gelegeerd aluminium (Alclad aluminium). Er is dan sprake van een kern die bestaat uit gelegeerd aluminium waarop aan beide zijden ongelegeerd of gelegeerd aluminium is aangebracht die metallurgische zijn verbonden met de kernplaat. Deze bekleding is anodisch ten opzichte van de kern, zodat laatstgenoemde wordt beschermd tegen corrosie in bepaalde corrosieve milieus. Zo’n eventuele deklaag bestaat vaak uit hoogzuiver aluminium, een laag-magnesium silicium legering of een legering die 1% Zn bevat.
De dikte van de deklaag aan een zijde bedraagt tussen 2,5 en 5% van de totale dikte. De meest gebruikte plaatlegeringen zijn 2024, 2124, 2219, 7050, 7075, 7150, 7475 en 7178 voor vliegtuigconstructies; 5083, 5086 en 5456 voor vaartuigen, cryogene apparatuur en drukvaten; en 1100, 3003, 5052 en 6061 voor algemene toepassingen.

Dunne plaat

Met dunne plaat wordt verwezen naar een product met een dikte die ligt tussen 0,15 en 0,63 mm. Dunne plaat kan worden geknipt, gesneden of gezaagd. Dunne plaat wordt geleverd in vlakke vorm, opgerold, of in lengten geknipt van rollen.

De term strip, dat wil zeggen smalle band, wordt niet gebezigd in de aluminiumindustrie. Dunne plaat is leverbaar in verscheidene oppervlakte afwerkingen. Dunne plaat kan ook in geëmbosseerde, gegolfde, geperforeerde, geverfde, oppervlaktebehandelde of andersoortige toestand worden geleverd. Net als dikke plaat wordt dunne plaat gemaakt van warmtebehandelbare legeringen waarin koper of zink het hoofdlegeringsbestanddeel uitmaakt. Dit is met name het geval bij de hoog-sterke 2xxx en 7xxx legeringen. Dunne plaat is ook leverbaar met een deklaag zoals vermeld bij dikke plaat, ter verhoging van de corrosieweerstand in corrosieve milieus.

Op enkele uitzonderingen na zijn alle legeringen uit de 1xxx, 2xxx, 3xxx, 5xxx en 7xxx reeksen leverbaar als dunne plaat. Samen met legering 6061 dekken ze een breed gebied aan toepassingen van bouwmateriaal tot transportmiddelen en van apparatuur tot vliegtuigconstructies.

Folie

Folie is een product waarvan de dikte minder is dan 0,15 mm. Folie wordt doorgaans geleverd als rollen, hoewel het soms ook wordt geleverd in plaatvorm. Een belangrijk toepassingsgebeid van folie is als huishoudelijk verpakkingsmiddel. Er zijn voor folie meer oppervlakte afwerkingen beschikbaar dan voor dunne plaat. Folie wordt vaak chemisch of mechanisch behandeld om tegemoet te komen aan specifieke toepassingen. Gangbare folielegeringen beperken zich tot de 1xxx reeks en de legeringen 2024, 3003, 5052, 5056, 8111 en 8079 (Al-1,0Fe-0,15Si).

Oppervlaktedefecten

Een product dat voor het grootste deel uit oppervlak bestaat is gevoelig voor oppervlaktedefecten. Er bestaan lijsten waarin mogelijke oppervlaktedefecten zijn opgesomd. De Aluminum Association heeft zo’n lijst opgesteld [1], waaruit enkele gevallen als voorbeeld van oppervlaktedefect zullen dienen.

Diffusiestrepen (afbeelding 1)

Dit zijn oppervlakteverkleuringen die kunnen variëren van grijs tot bruin en ze worden alleen aangetroffen op Alclad producten. Deze toestand wordt veroorzaakt door excessieve hoeveelheden legeringselementen die ongelijkmatig diffunderen vanuit de kern naar het oppervlak van de bekleding tijdens warmtebehandeling.

Randscheuren (afbeelding 2)

Hierbij vertonen plaatranden scheuren, spleten die het gevolg zijn van het onvermogen om te vervormen zonder te breken.

Laminering (afbeelding 3)

Dit verschijnsel wordt in het Engels ook wel aangeduid als alligatoring, crocodiling of fish mouthing. Hierbij treden inwendige of uitwendige scheuren op die evenwijdig lopen met de gewalste oppervlakken en zich uitbreiden tot aan de zijkanten of uiteinden van het product. Het kan zich voordoen tijdens warmwalsen.

Lüdersbanden (afbeeldingen 4A en 4B)

Dit zijn uitgestrekte oppervlaktemarkeringen die optreden in patronen en die worden veroorzaakt door plaatselijke plastische vervorming die het gevolg is van ongelijkmatig rekken. Er wordt onderscheid gemaakt in type A en type B Lüdersbanden.
Type A Lüdersbanden zijn het gevolg van een rekgrens verschijnsel dat doorgaans wordt waargenomen in zachtgegloeide Al-Mg legeringen uit de 5xxx reeks die zijn getrokken of strekvervorming hebben ondergaan en waar sommige gebieden weinig zijn vervormd. Om de gevoeligheid voor de vorm van Lüdersbandvorming tegen te gaan wordt wel het Mag-gehalte verlaagd of wordt er een ander legeringselement toegevoegd om vrij magnesium te binden. Hiervoor wordt wel Si en Cr gebruikt, omdat die Mg2Si en Cr2Mg3Al18 vormen. Het verlagen van het gehalte vrij magnesium kan nadelige gevolg hebben voor de mechanische eigenschappen van de legeringen.
De type B Lüdersbanden komen in de meeste legeringen voor als het metaal tot ver voorbij de rekgrens is gestrekt. Type B Lüdersbanden doen zich voor als diagonale banden, die een hoek maken van ongeveer 60° met de trekas. Ze worden zelden aangetroffen bij commerciële vervormingsbewerkingen maar ze kunnen optreden tijdens strekbewerkingen die verbetering van de vlakheid tot doel hebben.

Toepassingsvoorbeeld: autocarrosserieën

Voor carrosserieën van auto’s die in grote aantallen worden gefabriceerd wordt gebruik gemaakt van ontwerpen, waarbij gebruik wordt gemaakt van verscheidene materiaalsoorten, zoals aluminium tezamen met hoog-sterke en ultra hoog-sterke staaltypen, magnesium en kunststoffen of composieten. De basisgedachte is het gebruik maken van het “beste” materiaal voor de diverse functies. Daarnaast wordt gestreefd naar het vervaardigen van een energiezuinige licht-gewicht constructie.
De aluminiumlegeringen die hoofdzakelijk worden gebruikt voor autoplaat zijn de niet-warmtebehandelbare Al-Mg (5xxx reeks) en de warmtebehandelbare Al-Mg-Si (6xxx reeks) legeringen, waarvan sommigen speciaal zijn aangepast door middel van variaties in de chemische samenstelling, zoals bijvoorbeeld Al-Mg legeringen waarvan sterkte en corrosieweerstand zijn geoptimaliseerd voor gebruik in het chassis of Al-Mg-Si legeringen die worden gebruikt voor autoplaat en die beschikken over verbeterde vervormbaarheid, oppervlakte uiterlijk en respons op verouderingsharding. De kenmerkende eigenschappen en verschillen zijn schematisch weergegeven op afbeelding 5.

1. QCA-1. Visual Quality Characteristics of Aluminum Sheet and Plate. The Aluminum Association.




Afbeelding 5. Concurrentie tussen legeringen uit de 5xxx en 6xxx reeksen voor gebruik als carrossereiplaat.