Hliníkové slitiny

Hliníkové slitiny (anglicky aluminium alloys) jsou slitiny hliníku s dalšími prvky, zejména hořčíkem, křemíkem, mědí, zinkem a manganem, které zvyšují pevnost čistého hliníku. Mají hustotu kolem 2,7 g/cm³, tedy asi třetinovou oproti oceli, dobrou tepelnou a elektrickou vodivost a díky vrstvě oxidu přirozenou korozní odolnost. Většinou se výborně obrábějí. Modul pružnosti je přibližně 70 GPa, zhruba třetina oceli.

Dělí se na tvářené (plechy, desky, tyče, profily) a slévárenské. Tvářené slitiny se podle EN 573 označují EN AW se čtyřmístným číslem, jehož první číslice určuje skupinu podle hlavního legujícího prvku. Řada 5xxx (Al-Mg, například 5754 a 5083) není tepelně vytvrditelná, dobře se svařuje a odolává i mořské vodě, proto se používá na plechy a svařované konstrukce. Řada 6xxx (Al-Mg-Si, například 6060, 6061 a v Evropě rozšířená 6082) je univerzální volbou pro profily a obráběné díly. Řada 7xxx (Al-Zn, například 7075) dosahuje nejvyšších pevností. Řada 2xxx (Al-Cu, například 2017A a 2024) je známá pod hovorovým názvem dural, který se často nepřesně používá pro jakoukoli pevnou hliníkovou slitinu.

Za číslem slitiny následuje stav podle EN 515: O znamená žíhaný, H zpevněný tvářením za studena (například H111 nebo H32) a T tepelně zpracovaný. Nejčastější stav T6 znamená rozpouštěcí žíhání a umělé stárnutí, T651 navíc odstranění pnutí protažením, což je výhodné u desek pro obrábění. Orientačně má 6082-T6 pevnost v tahu kolem 300 MPa, 7075-T6 obvykle 500 až 570 MPa a žíhaná slitina 5754 kolem 200 MPa.

Slévárenské slitiny se označují EN AC a obvykle obsahují více křemíku, například AlSi9Cu3(Fe) pro tlakové lití nebo AlSi10Mg, používaná také v kovovém 3D tisku.

Hliníkové slitiny jsou výchozí volbou pro obráběné prototypy a díly v malých sériích: desky, držáky, příruby, skříně, rámy strojů, chladiče a přípravky. Slitina 6082-T6 je dostupná, cenově příznivá a dobře se svařuje i eloxuje. Slitinu 7075 volte u vysoce namáhaných dílů, u forem pro malé série a tam, kde rozhoduje pevnost vzhledem k hmotnosti. Pro přesné desky a přípravky se nabízejí lité frézované desky s nízkým vnitřním pnutím, pro plechové díly slitiny 5754 nebo 5083.

Hliník šetří hmotnost hlavně tam, kde díl může mít větší průřez. Tuhost vztažená k hmotnosti je u hliníku a oceli téměř stejná, takže prostá záměna oceli za hliník při zachování rozměrů vede přibližně k trojnásobnému průhybu.

Na výkres nepište jen „hliník“ nebo „dural“, ale slitinu i stav, například EN AW-6082-T6. Slitiny 7075 a 2024 jsou pro tavné svařování nevhodné a také 6082-T6 ztrácí v tepelně ovlivněné oblasti svaru zhruba třetinu až polovinu pevnosti, s čímž musí počítat pevnostní výpočet. Na rozdíl od oceli nemají hliníkové slitiny výraznou mez únavy, u cyklicky namáhaných dílů proto pracujte s únavovými daty pro konkrétní počet cyklů.

Eloxování dává nejlepší výsledek u řady 6xxx. U slitin 2xxx a 7xxx bývá odstín méně čistý a u slévárenských slitin s vysokým obsahem křemíku je vrstva tmavá a nerovnoměrná. Závity v hliníku se častým šroubováním opotřebují, zvažte proto závitové vložky. Ve styku s nerezovou ocelí, mědí nebo uhlíkovým kompozitem ve vlhkém prostředí hrozí galvanická koroze hliníku. U tenkostěnných dílů počítejte s deformací od vnitřního pnutí polotovaru.