C2 1 Stig Rubæk Aluminium og aluminiumlegeringer - Standarder Udvidet udgave af Materialebogens afsnit C2.6 C2.6 Standarder Med henblik på at styre de mange forskellige typer af aluminiumlegeringers sammensætning og forarbejdningstilstande er der verden over indført omfattende systemer af normer og standarder, som fastlægger sammensætning og egenskaber for de enkelte legeringer. Det er en meget vigtig del af konstruktionsprocessen at finde frem til, hvilken type materiale man skal anvende og hvilken standardbetegnelse, som beskriver materialet. I afsnit C2.6.1 beskrives det standardsystem, som anvendes i Danmark. I afsnit C2.6.2 behandles materialecertifikatet, som er det juridiske grundlag for leverancer af metalliske materialer. C2.6.1 Legerings- og tilstandsbetegnelser Inden for CEN arbejdes der med forskellige legerings- og tilstandsbetegnelsessystemer, alt efter om der er tale om legeringer anvendt til plastisk bearbejdede produkter (valselegeringer) eller legeringer til støbte produkter (støbelegeringer), om end det principielle system er identisk. Af praktiske grunde er nedenstående derfor opdelt på denne måde Valselegeringer - Legeringer til plastisk bearbejdning Der findes et betydeligt antal betegnelsessystemer til karakterisering af aluminium og dets legeringer, dels i nationale standarder, dels som firmasystemer og dels som europæiske standarder DS/EN 573 del 1 og 2 og DS/EN 515, tabel C2.3. Disse europæiske standarder er i store træk baseret på det mest udbredte og anvendte betegnelsessystem og tilstandsbetegnelsessystemer fra Aluminium Association og ISO. De tre europæiske standarders titler er: DS/EN 573-1:2000 Aluminium og aluminiumlegeringer- Kemisk sammensætning og leveringstilstand for plastisk forarbejdede produkter - Del 1: Numerisk betegnelsessystem Et numerisk system baseret på det firecifrede system, som anvendes af Aluminium Association (A-A listen). DS/EN 573-2:2000 Aluminium og aluminiumlegeringer - Kemisk sammensætning og leveringstilstand for plastisk forarbejdede produkter - Del 2: Betegnelsessystem baseret på kemiske symboler Et alfa-numerisk system baseret på kemiske symboler. (ISOsystem) DS/EN 515:2000 Aluminium og aluminiumlegeringer - Halvfabrikata - Betegnelser for tilstand
Nedenstående er givet en kort beskrivelse af legerings- og tilstandsbetegnelsessystemet for aluminium i henhold til disse standarder. Følgende eksempel viser opbygningen af systemet. En legering har fx betegnelsen EN AW-5052 AlMg2,5 H24 hvor EN står for Europæisk Standard. A står for aluminium W står for plastisk bearbejdet aluminium (fx ekstruderet profil eller valset plade) 5052 er legeringsnummeret jf. EN 573-1. I legeringsnummeret betyder det første ciffer, 5, at Mg er hovedlegeringselementet, jf. listen nedenfor. De følgende cifre er fortløbende numre for legeringer. AlMg2,5 Inden for firkantparanteserne er angivet et kemisk system i henhold til EN 573-2, som angiver materialets omtrentlige kemiske sammensætning. Denne oplysning er ikke altid med. H24 er tilstandsbetegnelsen i henhold til DS/EN 515. Hovedlegeringselementerne er i henhold til DS/EN 573-1: 1xxx Ulegeret 2xxx Kobber (Cu) 3xxx Mangan (Mn) 4xxx Silicium (Si) 5xxx Magnesium (Mg) 6xxx Silicium (Si) + Magnesium (Mg) 7xxx Zink (Zn) 8xxx Øvrige Tilstandsbetegnelsen beskrives i DS/EN 515. Her angives de tillægscifre, som er nødvendige for at kunne beskrive et aluminiumsmateriales bearbejdnings- og fremstillingstilstand. Standarden er særdeles omfattende, og derfor skal der kun redegøres for de vigtigste hovedpunkter. Betegnelserne for de grundlæggende tilstande, i alt fem, udgøres af bogstaverne F, O, H, W og T. F-tilstanden. Fremstillingstilstand ( as delivered ). Materialet er taget direkte fra en formningsproces (fx smedning, valsning, ekstrudering). Der er ingen krav til de mekaniske egenskaber. O-tilstanden. Udglødet. Materialet er udglødet for at opnå bedst mulig formbarhed. Styrken er ofte lav. O-et kan efterfølges af højst et ciffer, jf. nedenfor. H-tilstanden. Kolddeformeret. Materialet er kolddeformeret efter F- eller O-tilstand. H-et efterfølges af mindst to cifre, jf. nedenfor. W-tilstanden. Opløsningsbehandlet. Materialet er opløsningsbehandlet for derefter at naturligt modnes spontant. W-et efterfølges af modningstiden angivet i timer.
T-tilstanden. Varmebehandlet. Materialet har gennemløbet en komplet hærdeproces indeholdende mindst opløsningsglødning og modning. T-et efterfølges altid af mindst et ciffer, jf. nedenfor. Efter bogstaverne kan der for O-, H- og T-tilstanden angives op til fem cifre, alt afhængigt af, hvorledes materialet er behandlet, jf. tabel C2.3 Ox O1 O2 O3 Hxyz H1y H2y H3y H4y y 2 4 6 8 9 z 4 5 Udglødet Udglødet ved høj temperatur og langsomt afkølet Termomekanisk behandlet Homogeniseret Hårdbearbejdet, kolddeformeret Kun kolddeformeret Kolddeformeret og anløbet Kolddeformeret og stabiliseret Kolddeformeret og lakeret Afsluttende hårdbearbejdning, (kold)deformationsgrad 1 svarer til en lav deformationsgrad, medens 9 er den største deformationsgrad og dermed den hårdeste tilstand, som anvendes. Graden af hårdhed bestemmes af hvor meget man vha. kolddeformation kan hæve styrken over O-niveau. Kvarthård (1/4-hård) Halvhård (1/2-hård) Trekvarthård (3/4-hård) Helhård (1/1-hård) Extra hård Angiver variant af tocifret tilstand Mønstret og præget plade Svejsede rør Txyz T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 yz Hærdet (NB: Altid modningshærdet) Afkølet fra varmdeformation og naturligt modnet Afkølet fra varmdeformation, kolddeformeret, naturligt modnet Opløsningsbehandlet, kolddeformeret og naturligt modnet Opløsningsbehandlet og naturligt modnet Afkølet fra varmdeformeret og kunstigt modnet Opløsningsbehandlet og kunstigt modnet Opløsningsbehandlet og overmodnet Opløsningsbehandlet, kolddeformeret og kunstigt modnet Opløsningsbehandlet, kunstigt modnet og kolddeformeret Et eller flere yderligere cifre efter det første, beskriver de efterfølgende processer, som påvirker materialets egenskaber. Fx kan materialet ved strækning eller kompression eller en kombination af disse opnå en spændingsfri tilstand efter varmedeformation eller varmebehandling. Efter Txy tilføjes da 51, 510, 511, 52 eller 54. Tabel C2.3. Underinddeling af tilstandsbetegnelserne i DS/EN 515. Der findes et antal øvrige tillægscifre, som kan anvendes for specielle tilstande efter varmebehandling. For at få fuldstændig klarhed over disse henvises til teksten i DS/EN 515.
Støbelegeringer Støbelegeringer klassificeres analogt med betegnelsessystemet for plastisk bearbejdet aluminium og aluminiumlegeringer. Systemet er beskrevet i følgende standarder. DS/EN 1780-1:2003 Aluminium og aluminiumlegeringer - Betegnelser for legerede aluminiumblokke til omsmeltning, forlegering og støbning - Del 1: Numerisk betegnelsessystem DS/EN 1780-2:2003 Aluminium og aluminiumlegeringer - Betegnelser for legerede aluminiumblokke til omsmeltning, forlegering og støbning - Del 2: Betegnelsessystem med kemiske symboler DS/EN 1780-2:2003 Aluminium og aluminiumlegeringer - Betegnelser for legerede aluminiumblokke til omsmeltning, forlegering og støbning - Del 3: Skriveregler for kemisk sammensætning DS/EN 1706:2000 Aluminium og aluminiumlegeringer - Støbning - Kemisk sammensætning og mekaniske egenskaber Del 1 af EN 1780 omhandler det numeriske betegnelsessystem, som er opbygget på følgende måde: prefixet EN efterfulgt af et blanktegn bogstavet A for aluminium et bogstav for produktformen, C for støbegods en bindestreg fem cifre, som repræsenterer grænserne for legeringssammensætningen. Første ciffer i betegnelsen angiver hovedlegeringselementet efter følgende regler: 2xxx Kobber (Cu) 4xxx Silicium (Si) 5xxx Magnesium (Mg) 7xxx Zink (Zn) Andet ciffer angiver legeringsgruppen: 21xxx Al Cu 41xxx Al SiMgTi 42xxx Al Si7Mg 43xxx Al Si10Mg 44xxx Al Si 45xxx Al Si5Cu 46xxx Al Si9Cu 47xxx Al Si(Cu) 48xxx Al SiCuNiMg 51xxx Al Mg 71xxx Al ZnMg Tredje ciffer er arbitrært. Fjerde ciffer er generelt 0. Femte ciffer er altid 0, dog ikke for legeringer til luftfarts- og rumfartsindustrien.
Eksempel: EN AC-44000 står for en aluminium-silicium-legering beregnet til støbning. Del 2 af EN 1780 omhandler det betegnelsessystem, som er baseret på kemiske symboler. Normalt skal alle betegnelser, som tilhører dette system skrives inden i en firkantparentes efter den femcifrede betegnelse. Men hvis kun de kemiske symboler anvendes, da skal den have prefixet EN, efterfulgt af et blanktegn og bogstavet A for aluminium. Dernæst kommer bogstavet C for støbning (Casting). Den efterfølgende betegnelse adskilles med bindestreg. Eksempel: EN AC-45400 [Al Si5Cu3] eller EN AC-Al Si5Cu3 Tilstandsbetegnelsessystemet er for støbelegeringer identisk med det, som anvendes ved valselegeringer. C2.6.2 Materialecertifikat (inspektionsdokument) Et certifikat eller inspektionsdokument er et dokument over udført kontrol på et materialeparti. Når en køber og en sælger har indgået aftale om levering af f.eks. et parti aluminium med specificerede egenskaber, skal sælgeren levere i henhold til en given standard eller specifikation, og køberen kan herefter godkende eller afvise de leverede varer. Denne kontrol kan køberen udføre ved leveringens modtagelse, men det er enklere at gennemføre kontrollen hos producenten (aluminiumsværket, presværket, støberiet etc.) i tilfælde af, at køberen pga. afvigelser fra specifikationen ønsker at reklamere. Køberen kan da vælge mellem at lade kontrollen udføre hos producenten gennem sin egen kontrollant eller at lade kontrolinstansen hos producenten udføre og rapportere resultatet til køberen Den fremgangsmåde køberen vælger, afhænger af: Hvilken dokumentation han har brug for Hvilken sikkerhed han ønsker for, at de oplyste materialeegenskaber er korrekte Eventuelle krav fra myndighederne Ved indkøbet skal køberen oplyse, hvilken type certifikat, der ønskes. Endvidere skal køberen definere: Hvilke egenskaber, der skal kontrolleres. Antallet af prøvninger. Hvilke bestemmelser, der skal gælde for prøvningsudstyret. Hvilke prøvningsmetoder, der skal anvendes. Regler for omprøvning. Hvornår og af hvem kontrollen skal udføres. Som udgangspunkt for ovennævnte specifikationer kan køberen med fordel anvende tilgængelige standarder for almindelige tekniske leveringsbetingelser. De forskellige former for certifikater for alle metalliske produkter findes beskrevet i den europæiske standard DS/EN 10204. Her skelnes der mellem 7 certifikat typer, hvor 2.1- certifikatet er det enkleste og billigste. 2.1-certifikatet indeholder ikke nogen kontrolresultater og er i virkeligheden kun en skriftlig ordrebekræftelse fra leverandøren. 2.2-certifikatet indeholder kontrolresultater, men ikke nødvendigvis repræsenterende data fra det leverede parti. De værdier der angives
på certifikatet er gennemsnitsværdier for materialekvaliteten og hidrører enten fra den løbende kvalitetskontrol eller fra kontrol af andre varer produceret med samme metode (Ikke-specifik inspektion og prøvning) For standardmaterialer er det som hovedregel styrkeegenskaberne og den kemiske sammensætning, der kontrolleres løbende. 3.1.A-, 3.1.B- og 3.1.C-certifikater indeholder resultatet af aftalte prøvninger, som er udført på prøveemner udført på det leverede parti (Specifik inspektion og prøvning). Forskellen på de 3 certifikattyper er den underskriftsberettigede. 3.2.-certifikater er dokumenter, der underskrives af både en repræsentant for køberen og producent Bortset herfra er indholdet i certifikaterne det samme som for 3.l.A - 3.1.C. Der skal gøres opmærksom på, at EN 10204 er under revision. Ny version foreligger i løbet af 2004. Den betyder bl.a. en reduktion i antallet af certifikattyper. Se videre på C2 2 s. 88-93