Jaký je bod tání hliníku?

Hliník je pevný, lehký a všestranný - ale jak moc se musí zahřát, aby se roztavil?

Teplota tání čistého hliníku je přibližně 1220,5 °F (660,3 °C), což hraje zásadní roli při jeho zpracování, tvarování a použití v různých průmyslových odvětvích.

Znalost teploty tání není jen akademická. Má vliv na svařování, odlévání, obrábění, recyklaci a bezpečnost konstrukcí. Pojďme prozkoumat, co skutečně znamená a proč je důležitý.

Jak se určuje bod tání hliníku?

Teplotu tání neodhadujeme - měří se pomocí přesných nástrojů a opakovatelných laboratorních metod.

Teplota tání hliníku se určuje zahříváním čistého vzorku a zaznamenáváním přesné teploty, při které přechází z pevné látky na kapalinu.

Existuje několik způsobů, jak to provést přesně:

1. Metoda kapilárních trubic

Tato technika je v laboratořích běžná. Malý vzorek hliníku se vloží do tenké skleněné kapiláry. Při zahřívání trubice v kontrolovaném prostředí se sleduje bod tání, kdy se pevný hliník mění v kapalinu.

2. Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC)

Jedná se o modernější a vědeckou metodu. DSC zjišťuje přesnou teplotu, při které se mění tepelný tok při změně stavu hliníku. Je velmi přesná a často se používá pro kovy a slitiny.

3. Mikroskopie na horkém stolku

Při této metodě se hliník zahřívá na průhledném stupni. Vědci pozorují vzorek pod mikroskopem a zaznamenávají, kdy tání začíná a končí.

4. Testování pecí pomocí termočlánků

Tato metoda zahrnuje umístění hliníku do průmyslové pece a použití termočlánků k měření vnitřní teploty během zahřívání.

Tyto testy pomáhají určit dva klíčové body:

• Solidus: Teplota, při které začíná tání
• Liquidus: Teplota, při které je kov plně tekutý

U čistého hliníku je solidus a liquidus stejný, přibližně 660,3 °C. U slitin však mohou být tyto body vzdáleny 100 °C nebo více.

Jak ovlivňuje legování bod tání hliníku?

Čistý hliník se taví při stálé teplotě. Když však přidáme další prvky a vytvoříme slitiny, vše se změní.

Legování hliníku prvky, jako je hořčík, křemík, měď nebo zinek, snižuje jeho teplotu tání a vytváří rozsah teplot tání namísto jedné teploty.

Proč k tomu dochází?

Každý prvek má svou vlastní atomovou strukturu a chování při tání. Když se smíchají s hliníkem, naruší jednotnou krystalickou mřížku. Toto narušení způsobuje, že atomy tají při mírně odlišných teplotách - odtud pochází rozsah tání.

Vliv běžných legujících prvků:

Tato změna je důležitá pro výrobu. Tvářené a lité slitiny se při zahřívání, svařování a tváření chovají odlišně. Například slitiny s velkým obsahem křemíku se skvěle hodí pro odlévání, protože se hladce taví bez gumování.

Rozsah tání vs bod tání

Čistý hliník prudce taje při teplotě 660,3 °C. Naproti tomu slitiny mohou začít tát při 500 °C, ale plně zkapalní až při 650 °C. Tento široký rozsah je klíčový při výběru slitin pro svařování nebo tepelné zpracování.

Jaký je bod tání běžných slitin hliníku?

Slitiny hliníku se používají častěji než čistý hliník, zejména ve stavebnictví, dopravě a spotřebním zboží. Každá slitina se taví jinak.

Běžné hliníkové slitiny se taví v rozmezí 475 °C až 660 °C v závislosti na jejich specifickém složení a sériovém zařazení.

Kované slitiny hliníku

Slitiny litého hliníku

Tyto rozsahy ovlivňují způsob zpracování jednotlivých slitin. Slitiny s nižší teplotou tání se snadněji odlévají, zatímco slitiny s vyšší teplotou tání mohou být vhodnější pro konstrukční aplikace.

Proč je bod tání při zpracování hliníku důležitý?

Bod tání ovlivňuje téměř všechny fáze životního cyklu hliníku - od odlévání až po recyklaci.

Teplota tání je při zpracování hliníku důležitá, protože určuje, jak se kov chová za tepla, ovlivňuje kvalitu svaru a efektivitu výroby.

1. Casting

Slévárny potřebují přesné teploty. Pokud se hliník příliš zahřeje, může oxidovat nebo tvořit plynové bubliny. Pokud není dostatečně horký, forma se nenaplní.

2. Svařování

Znalost bodů solidus a liquidus hliníkových slitin pomáhá svářečům vyhnout se praskání, deformacím a neúplnému tavení.

3. Tepelné zpracování

Procesy jako žíhání a srážecí kalení spočívají v ohřevu těsně pod bod tání. Přehřátí ničí strukturu zrn.

4. Obrábění

Při řezání nebo frézování dochází k zahřívání. Slitiny s nižším bodem tání potřebují chladicí kapalinu nebo nízkootáčkové nástroje, aby nedošlo k deformaci.

5. Recyklace

V tavicích zařízeních se hliníkový šrot taví a reformuje. Předvídatelné teploty tavení zvyšují efektivitu a snižují množství odpadu.

6. Bezpečnost v designu

Hliníkové konstrukce si musí zachovat pevnost i za horka. Pokud jsou vystaveny teplotám blízkým tavení, může dojít k selhání dílů.

Pochopení chování při tavení pomáhá také při výběru slitiny. Konstruktéři musí vybrat správnou slitinu pro správnou práci - nejen z hlediska pevnosti nebo nákladů, ale také z hlediska tepelné kompatibility.

Závěr

Hliník se taví při teplotě přibližně 660,3 °C, ale toto číslo se mění v závislosti na slitině. Ať už svařujete, odléváte, obrábíte nebo recyklujete, znalost rozsahu tavení je zásadní.

Až příště uvidíte hliníkovou součástku - ať už jde o křídlo letadla, plechovku od limonády nebo okenní rám - nezapomeňte, že teplo, které snese, závisí na teplotě tání. A vybrat správnou slitinu znamená vědět, kdy se věci začnou tavit.