Tabel 3: Identificatiesysteem voor aluminiumlegeringen. Tabel 4: Aanduiding van de aluminium gietlegeringen

In de eerste voorlichtingsfiche rond aluminium (zie vorignummer) gaven we een algemene inleiding overaluminium en de lasproblemen die kunnen voorkomen. Deel 2 geeft een overzicht van de verschillende soortenaluminium en dit volgens de Amerikaanse en Europeseclassificaties. Momenteel bestaan er meer dan 400aluminiumlegeringen (kneedlegeringen) en nog eensmeer dan 200 gietlegeringen. Een goede start om deze beter te leren kennen, bestaaterin vertrouwd te raken met de verschillende systemendie gebruikt worden om de materialen in te delen.

Door Ir. R. Vennekens, EWE, FweldI - Belgisch Instituut voor Lastechniek Ing. B. Verstraeten, IWE - Belgisch Instituut voor LastechniekIng. K. Broeckx, EWE - Belgisch Instituut voor Lastechniek

HET AMERIKAANSSYSTEEM

In Noord-Amerika is het deAluminium Association Inc. dieverantwoordelijk is voor de indelingvan de legeringen. Zowel voor dekneed- als voor de gietlegeringenbestaat een boek met opgave vande typeaanduidingen, samen metde chemische samenstelling enanalysegrenzen. Wanneerscheurgevoelige legeringen moetengelast worden, bevatten dezeboeken dan ook zeer bruikbareinformatie.De aluminiumlegeringen wordenonderverdeeld in een aantalhoofdgroepen op grond vanspeciale materiaaleigenschappenzoals thermische en mechanischebehandeling en de voornaamstelegeringselementen. De(kneed)legeringen hebben een 4-

cijferaanduiding, de gietlegeringeneen 3-cijferaanduiding plus eenaanduiding of het gaat om eengietlegering of een ingot.Identificatie van de(kneed)aluminiumlegeringenIn het systeem met vier decimalengeeft het eerste cijfer hetvoornaamste legeringselement aan(Xxxx). Dit wordt nogal eensgebruikt om de seriealuminiumlegering aan te duiden,zoals bijvoorbeeld de 1000 serie,2000 serie... tot de 8000 serie(zie Tabel 3). De tweede decimaal(xXxx), indien die niet nul is, geeftaan dat het gaat om eenmodificatie van de specifiekelegering. Het derde en vierdeidentificeren een specifiekelegering in de serie. Bijvoorbeeld:voor legering 5183 geeft cijfer 5aan dat het gaat om eenmagnesiumlegering, cijfer 1 geeft

aan dat het gaat om de eerstemodificatie in relatie tot deoorspronkelijke 5083 legering encijfer 83 identificeert de legeringbinnen de 5xxx-reeks. De enigeuitzondering op dit systeem geldtvoor de 1xxx-reeks (zuiveraluminium), waarvan de laatstetwee cijfers het minimumaluminiumgehalte boven 99%opgeven. Legering 1350 bevatdus minstens 99,50% aluminium.Aanduiding voor degietlegeringenDit systeem bevat drie cijfers pluseen decimaal (bijvoorbeeld356.0). Het eerste cijfer (Xxx.x)geeft aan welke het voornaamstelegeringselement is (Tabel 4). Hettweede en derde cijfer identificerende specifieke legering in de serie.Het cijfer na het punt geeft aan ofhet gaat om een gietlegering (.0)of een ingot (.1 of .2).

Systeem voor het aanduiden vangloeibehandelingen vanaluminiumlegeringenEr bestaan belangrijke verschillen inde eigenschappen van deverschillende reeksenaluminiumlegeringen. Deze zijnbepalend voor de toepassing. Erbestaan twee totaal verschillendegroepen legeringen binnen devroeger vermelde reeksen: dethermisch behandelbare legeringendie kunnen verstevigen na eengloeibehandeling en dealuminiumlegeringen die nietthermisch behandeld kunnen

worden. Dit onderscheid is vanenorm belang wanneer men deinvloed van het lassen nagaat opdeze twee types van materialen.De 1000, 3000 en 5000 reeksenzijn niet thermisch behandelbaar enzijn enkel hardbaar doorkoudvervorming.De legeringen van de 2000,6000 en 7000 reeksen kunnenthermisch behandeld worden. De4000 reeks bevat beide typen. Degietlegeringen van de 200, 300,400 en 700 reeks kunnenthermisch behandeld worden.Verharding door koudvervormingwordt meestal niet toegepast op

BIL-KATERN

VOORLICHTINGSFICHE – DEEL 2

DE INDELING VAN DE ALUMINIUMLEGERINGEN

Momenteel bestaan er meer dan 400 aluminiumlegeringen (kneedlegeringen) en nogeens meer dan 200 gietlegeringen. (Alle doc.: Marc Martens)

MET49A11 /Versie # 3XX Metallerie 49 — Lasspecial — April 2003 XXMetallerie 49 — Lasspecial — April 2003

DE ALUMINIUMLEGERINGENWORDEN INGEDEELD OP GROND

VAN SPECIALEMATERIAALEIGENSCHAPPEN

ZOALS THERMISCHE ENMECHANISCHE BEHANDELING EN

DE VOORNAAMSTELEGERINGSELEMENTEN

BIL-KATERN

gietlegeringen. De legeringen diethermisch behandeld kunnenworden, bekomen hun optimalemechanische eigenschappen doorthermische behandelingen. Demeest toegepaste is oplosgloeiengevolgd door kunstmatigverouderen. Bij het oplosgloeienwordt opgewarmd tot ± 280°Com de legeringselementen inoplossing te brengen. Daarnawordt (meestal in water)afgeschrikt. Men bekomt dan eenoververzadigde oplossing bijkamertemperatuur. Daarna wordtmeestal eenverouderingsgloeibehandelingtoegepast. Hierbij ontstaat eenuitprecipiteren van een deel van delegeringselementen met als doel degewenste eigenschappen tebekomen. Er bestaan twee typesverouderingsprocessen: denatuurlijke veroudering, die gebeurtbij kamertemperatuur en dekunstmatige veroudering bijverhoogde temperatuur. Veelthermische behandelbarelegeringen worden aangewend ingelaste constructies inoplosgegloeide en kunstmatigverouderde toestand. Niet-thermischbehandelbare legeringen bekomenhun optimale mechanischeeigenschappen na koudvervorming(de sterkte neemt toe met dehoeveelheid koudvervorming).Er bestaat een systeem voor deaanduiding van degloeibehandeling (Tabel 5). Eenserie letters en cijfers wordttoegevoegd aan het nummer dat

de legering aanduidt (tussen hetnummer van de legering en degloeibehandeling staat eenverbindingsteken), zoals bv. 6061-T6. Naast deze basisaanduidingenvan Tabel 5 zijn er nog tweeonderverdelingen: de ene heeftbetrekking op H (koudvervorming,Tabel 6) en de andere op T(aanduiding voor thermischebehandeling, Tabel 7a en 7b).De reeksen aluminiumlegeringenen hun eigenschappen-De 1000 reeks (zuiver aluminium):Deze reeks kan niet thermischbehandeld worden. De treksterktevarieert van 69 tot 186 N/mm2.Zij hebben een excellentetreksterkte in een breedtemperatuursgebied. Deze reekswordt vaak aangeduid als zuiveraluminium (min. 99,00% Al). Delegeringen zijn lasbaar maarhebben een gering smelttraject,zodat aanvaardbare lasprocedureswel enige aandacht vragen.Omdat deze legeringen relatieflage mechanische eigenschappenhebben, worden ze zelden

gebruikt voor constructies. Zijworden echter wel ingezet omwillevan hun hoge corrosieweerstand enhun goede elektrischegeleidbaarheid. Deze legeringenworden gelast met zuiver aluminiumtoevoegmateriaal ofwel mettoevoegmateriaal uit de 4000-reeks (Si-gelegeerd).-De 2000 reeks (Cu-gelegeerd):Deze legeringen kunnen thermischbehandeld worden. De treksterktevarieert van 186 tot 427 N/mm2.Het zijn aluminium-koperlegeringen(0,7 - 6,8%) met hoge sterkte envaak toegepast in devliegtuigindustrie, alsook voortoepassingen in de ruimte. Eenaantal van deze legeringenworden als niet-lasbaar bestempeld(warmscheuren en gevoeligheidvoor spanningscorrosie). Anderekunnen worden gelast metbooglasprocessen wanneer eencorrecte lasprocedure wordtgevolgd. Als toevoegmateriaalwordt de 2000 reeks toegepast(indien gelijke sterkte vereist is) ofde 4000 reeks (met silicium ofaluminium en koper) afhankelijk vande toepassing. Sommige van de‘niet-lasbare’ legeringen wordenmet succes gelast met het frictionstir lasproces. -De 3000 reeks (Mn-gelegeerd):Dit zijn aluminium-mangaanlegeringen (0,05 - 1,8% Mn) meteen maximale treksterkte van 110tot 283 N/mm2. Het zijnlegeringen met matige sterkte maarmet goede corrosieweerstand envervormbaarheid. Ze kunnen bijhoge temperatuur worden ingezet(potten en pannen,warmtewisselaars, ...) en kunnenworden gelast met de 1000 reeks(af te raden), de 4000 en de5000 reeks toevoegmetaal,afhankelijk van de samenstelling ende toepassing.-De 4000 reeks (Si-gelegeerd):Dit is de enige reeks die thermischbehandelbare en niet-thermischbehandelbare legeringen bevat. Ditzijn aluminium-siliciumlegeringen(0,6 - 21,5% Si). Wanneer siliciumaan aluminium wordt toegevoegdresulteert dit in eensmeltpuntverlaging en bevordert devloeibaarheid in gesmoltentoestand. Deze eigenschappen zijnzowel bij lassen als hardsolderenwenselijk. Wanneer enkel siliciumwordt toegevoegd is de legeringniet thermisch behandelbaar.Samen met magnesium of koper,naast silicium, kunnen dezelegeringen oplosgegloeid worden.Deze toevoegmaterialen wordenenkel toegepast als de gelasteconstructie achteraf thermischbehandeld zal worden.-De 5000 reeks (Mg-gelegeerd):Dit zijn aluminium-magnesiumlegeringen (0,2 - 6,2%Mn) met een treksterkte van 125 tot352 N/mm2. Zij zijn niet thermischbehandelbaar en hebben dehoogste sterkte van deze groep.

Tabel 5: Aanduidingen van de leveringstoestand

De aluminium-mangaan legeringen (0,05 - 1,8% Mn) kunnen bij hoge temperatuurworden ingezet (potten en pannen, warmtewisselaars, ...).

Tabel 6: Onderverdelingen van H, koudvervormd

MET49A11 /Versie # 3XX Metallerie 49 — Lasspecial — April 2003 XXMetallerie 49 — Lasspecial — April 2003

DE THERMISCH BEHANDELBARELEGERINGEN KUNNENVERSTEVIGEN NA EEN

GLOEIBEHANDELING

BIL-KATERN

Deze legeringen zijn goed lasbaaren worden dan ook aangewendvoor diverse toepassingen. Dezelegeringen worden vaak gelast mettoevoegmaterialen die gekozen zijnop basis van de samenstelling vanbasismateriaal en toepassing.Legeringen van deze reeks metmeer dan 3% Mg worden best nietingezet boven de 65°C omdat zedan kunnen gesensitizeerd wordenen gevoelig worden voorspanningscorrosie. Materiaal metminder dan 2,5% Mg kan wordengelast met de 5000 en de 4000reeks toevoegmaterialen. Boven de2,5% Mg worden enkel de 5000reeks toevoegmaterialenaangewend met een samenstellingin overeenstemming met hetbasismateriaal.

-De 6000 reeks (Mg-Si-gelegeerd):De legeringen van deze reeks zijnthermisch behandelbaar. Detreksterkte varieert van 125 tot 400N/mm2. Het zijn aluminium-magnesium-silicium legeringen (Mgen Si = ± 1%) die veelvuldiggebruikt worden inlastoepassingen. Meestal zijn hetextrusieproducten. Deze legeringenzijn warmscheurgevoelig enmoeten daarom worden gelast met(voldoende) toevoegmateriaal.Zowel toevoegmateriaal van de

4000 als van de 5000 serie kantoegepast worden.-De 7000 reeks (Zn-gelegeerd):Dit zijn thermisch behandelbarealuminium-zink legeringen (0,8 - 12% Zn) met een sterkte variërend van220 tot 605 N/mm2. Zij behorentot de aluminiumlegeringen met dehoogste sterkte. Zoals bij de 2000reeks worden sommige als niet-lasbaar beschouwd metbooglasprocessen, andere wel. Delasbare legeringen, zoalsbijvoorbeeld de 7000 legeringenworden meestal gelast met de5000 reeks toevoegmaterialen.

HET EUROPEES SYSTEEM

Het Europees systeem voor deindeling van aluminiumlegeringen is

gelijklopend met het Amerikaanssysteem en voor de(kneed)legeringen beschreven inEN 573.EN 573-1: Aluminium andaluminium alloys - Chemicalcomposition and form of wroughtproducts – Part1: Numericaldesignation systemThis standard is part of a set of fourstandards.The other standards deal with:EN 573-2: Aluminium andaluminium alloys - Chemicalcomposition and form of wroughtproducts – Part 2: Chemicalsymbol based designation system.EN 573-3: Aluminium andaluminium alloys - Chemicalcomposition and form of wroughtproducts – Part 3: Chemical

composition.EN 573-4: Aluminium andaluminium alloys - Chemicalcomposition and form of wroughtproducts – Part 4: Forms ofproducts.Basis voor de coderingDe aanduiding van aluminium enaluminiumlegeringen gebeurt opbasis van de chemische symbolen,meestal gevolgd door nummerswelke de zuiverheid van hetaluminium aangeven of hetnominaal gehalte van het elementwaar het om gaat. Deze grenzen voor desamenstelling zijn gegeven in EN573-3. Normaal worden alleaanduidingen in overeenstemmingmet deze code tussen rechtehaakjes geplaatst na de viercijferaanduiding. Indien enkel dechemische aanduidingvoorafgegaan door EN, gevolgddoor een spatie en de letters AW.A staat voor aluminium en W voorwrought (kneed-legering).Voorbeelden: Normale aanduiding:EN AW-5052 of EN AW-5052[AlMg2,5].Uitzonderlijke aanduiding: EN AW-AlMg2,5.Codering van ongelegeerdealuminium (kneed-)legeringenHier wordt het symbool Al gevolgddoor het zuiverheidsgehalte, metéén of twee decimalen.Voorbeelden: EN AW-1199[Al99,99] of EN AW-1070[Al 99,7]Wanneer een element in een laaggehalte wordt toegevoegd aanzuiver aluminium, wordt ditsymbool toegevoegd na hetzuiverheidsgehalte.Voorbeeld: EN AW-1100[Al99,0Cu].

Tabel 7-a: Onderverdelingen van T, Thermische behandelingenTabel 7-b: Onderverdelingen van T, Thermische behandelingen in chronologische

volgorde

Een goede start om de verschillende aluminium- en gietlegeringen beter te lerenkennen, bestaat erin vertrouwd te raken met de diverse systemen die gebruikt worden

om de materialen in te delen

MET49A11 /Versie # 3XX Metallerie 49 — Lasspecial — April 2003 XXMetallerie 49 — Lasspecial — April 2003

HET EUROPEES SYSTEEM VOORDE INDELING VAN

ALUMINIUMLEGERINGEN ISGELIJKLOPEND MET HET

AMERIKAANS SYSTEEM EN VOORDE (KNEED)LEGERINGEN

BESCHREVEN IN EN 573

BIL-KATERN

Codering van aluminium(kneed-)legeringenEen legering wordt aangeduiddoor Al gevolgd door het of dehoofdlegeringselementen metaanduiding van het gehalte van hetelement. Er worden maximaal vierelementen toegevoegd.Voorbeelden: EN AW-2014[AlCu4SiMg] of EN AW-7050[AlZn6CuMgZr]. Soms wordt nog eenletter toegevoegd voor specialetoepassingen.Voorbeeld: EN AW-1350[EAl99,5] - elektrische toepassingen.Aanduiding van de metallurgischeuitgangstoestandDeze zijn gelijklopend met hetAmerikaanse systeem.Aanduiding van de hardheid (H)Deze is weer gelijklopend met hetAmerikaanse systeem. Het tweedecijfer na de H geeft weer de graadvan koudvervorming aan. Hx8 isde grootste hardheid bekomen ineen normale productie. Aan dehand van Tabel 8 kan men de

minimale treksterkte van de Hx8toestand afleiden, uitgaande vande minimale treksterkte in dezachtgegloeide toestand. (Zie tabel 8) Aanduiding van de thermischebehandelingenDeze zijn weer analoog met devroeger vermelde Amerikaanseaanduidingen en worden in detailbeschreven in de norm EN 515 -Aluminium and aluminium alloys -Wrought products - Temperdesignations.

VEEL GEBRUIKTEALUMINIUM-LEGERINGEN

Onderstaande Tabel 9 geeft enkelevan de meest voorkomende Al-legeringen met hun samenstellingen normen. Hierin zijn terinformatie de benamingen (zoalsvroeger gebruikt) uit Frankrijk enDuitsland eveneens opgenomen.o

Tabel 8: Aan de hand van deze tabelkan de minimale treksterkte van de Hx8

toestand afgeleid worden, uitgaande vande minimale treksterkte in de

zachtgegloeide toestand

Tabel 9: Enkele van de meest voorkomende Al-legeringen met hun samenstelling en normen

Ir. R. Vennekens, EWE, FweldI - Belgisch Instituut voor Lastechniek

MET49A11 /Versie # 3XX Metallerie 49 — Lasspecial — April 2003 XXMetallerie 49 — Lasspecial — April 2003

BIBLIOGRAFIE

•NIL - “Laskennis opgefrist”Dit is een bewerking van “Job knowledge for Welders” uit TWI

Connect door Co van der Goes, redactie Lastechniek

•”Understanding Aluminium Alloys”Welding Journal, april 2002, pp. 77-80

•Aluminiumcentrum (Nederland)Het lassen van aluminium (I) AlgemeenHet lassen van aluminium (II) TIG-lassen

Het lassen van aluminium (III) MIG-lassenHet lassen van aluminium (IV) Weerstandslassen

•”Fouten bij het lassen van aluminium en hoe ze te voorkomen”R. Vennekens, Lastijdschrift/Revue de la Soudure 3/2000, pp. 4-13

•”Slimme constructie werkt kostenbesparend”H.Lammertz, H. Brantsma, EWE, Aluminium 4/98 pp. 27-29

•”Combinatie van laser en plasmaboog”Lastechniek, november 1998, pp. 9-12

•”Lasmetallurgie der metalen buiten het ijzer”Prof. dr.ir. E. Wettinck, Laboratorium Non Ferro Metallurgie, RUG

•Welding Handbook Vol. 3, part 1, Materials and Applications, 8thEd., 1996

American Welding Society, pp. 1-120

•”Het lassen van aluminium en aluminiumlegeringen”R. De Mulder (ESAB) - BIL Technologische Voordrachten

•”Het lassen van aluminium en aluminiumlegeringen”R. Vennekens, B. Verstraeten “BIL Workshops 2000”

•”Porositeit bij het lassen van aluminium - Technische Gegevens”•EN 573-1: Aluminium and aluminium alloys - Chemical compositionand form of wrought products – Part 1: Numerical designation systemEN 573-2: Aluminium and aluminium alloys - Chemical composition

and form of wrought products – Part 2: Chemical symbol baseddesignation system

EN 573-3: Aluminium and aluminium alloys - Chemical compositionand form of wrought products – Part 3: Chemical composition

EN 573-4: Aluminium and aluminium alloys - Chemical compositionand form of wrought products – Part 4: Forms of products.

•EN 515 - Aluminium and aluminium alloys - Wrought products -Temper Designations