VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV MATERIÁLOVÝCH VĚD A INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING
VYUŽITÍ SLITIN HLINÍKU V CYKLISTICKÉM PRŮMYSLU THE USE OF THE ALUMINIUM ALLOY IN THE BICYCLE INDUSTRY
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE
JIŘÍ HUDEC
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2009
Ing. KAREL NĚMEC, Ph.D.
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav materiálových věd a inženýrství Akademický rok: 2008/2009
ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE student(ka): Jiří Hudec který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Strojní inženýrství (2301R016) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: Využití slitin hliníku v cyklistickém průmyslu v anglickém jazyce: The Use of the Aluminium Alloy in the Bicycle Industry Stručná charakteristika problematiky úkolu: Zpracování přehledu o slitinách hliníku používaných v současnosti v cyklistickém průmyslu a následné vyhodnocení výhod a nevýhod různých slitin pro aplikaci na jednotlivé komponenty kol. Cíle bakalářské práce: 1) Zpracování přehledu o dané problematice 2) Popis jednotlivých slitin používaných v cyklistickém průmyslu 3) Formulace závěrů o vhodnosti použití slitin hliníku na konkrétní komponenty jízdních kol
Seznam odborné literatury: 1) PTAČEK, L. a kol. : Nauka o materiálu II. 2. opr. a rozš. vyd. Brno: CERM, 2002. 392 s. ISBN 80-7204-248-3 2) MICHNA, Š.: Encyklopedie hliníku. Děčín: Alcan Děčín Extrusions, 2005. 1 elektronický optický disk (CD-ROM). ISBN 80-89041-88-4 3) SEDLÁČEK, V.: Neželezné kovy a slitiny. 1.vyd. Praha: SNTL, 1979. 398 s. 4) SEDLÁČEK, V.: Únava hliníkových a titanových slitin. 1.vyd. Praha: SNTL, 1989. 351 s.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Karel Němec, Ph.D. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2008/2009. V Brně, dne 3.11.2008 L.S.
_______________________________ prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc. Ředitel ústavu
_______________________________ doc. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty
Abstrakt BakaláĜská práce pojednává o slitinách hliníku v cyklistickém prĤmyslu. Obsahuje informace o vlastnostech hliníku a jeho slitinách a rozdČlení slitin hliníku dle urþitých kritérií. Dále je v práci podrobnČji pojednáno o nejpoužívanČjších slitinách v cyklistickém prĤmyslu – Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si, Al-Mg-Zn a Al-Zn-Mg-Cu s pĜíklady, pro jaké komponenty jsou slitiny vhodné. Vše je doplnČno obrázky v pĜíloze na konci práce.
Abstract Bachelor's thesis deals with the aluminum alloys in the cycling industry. It contains information on the properties of aluminum and its alloys and the distribution of aluminum alloys according to certain criteria. It is discussed in more detail in the work of most alloys in the cycling industry - Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si, Al-Mg-Zn and Al-Zn-Mg-Cu with examples, for which components are suitable alloys. Everything is accompanied by images in the enclosure at the end of work.
Klíþová slova: dČlení slitin hliníku, hliníkové slitiny Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si, Al-Mg-Zn a AlZn-Mg-Cu
Keywords: cutting aluminum alloy, aluminum alloys Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si, Al-Mg-Zn and Al-Zn-Mg-Cu
Bibliografická citace HUDEC, J. Využití slitin hliníku v cyklistickém prĤmyslu. Brno: Vysoké uþení technické v BrnČ, Fakulta strojního inženýrství, 2009. 35s. Vedoucí bakaláĜské práce Ing. Karel NČmec, Ph.D.
ýestné prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto bakaláĜskou práci „Využití slitin hliníku v cyklistickém prĤmyslu“ vypracoval samostatnČ pod vedením Ing. Karla NČmce, Ph.D. s použitím uvedené literatury. V BrnČ 28.5.2009 …………………………. Hudec JiĜí
PodČkování Tímto bych rád podČkoval svému vedoucímu panu Ing. Karlu NČmcovi, Ph.D. za poskytnutí cenných informací a pomoci pĜi tvorbČ bakaláĜské práce.
Obsah 1.
Úvod
2.
Hliník a jeho slitiny 2.1.
ýistý hliník
2.2.
Surovinové zdroje pro výrobu hliníku
2.3.
Fyzikální vlastnosti hliníku
2.4.
Hlavní pĜednosti a nedostatky hliníku
3.
Slitiny hliníku 3.1.
Slitiny hliníku pro odlitky
4.
Tepelné zpracování slitin hliníku 4.1.
Žíhání
4.2.
Vytvrzování
5.
Slitiny používané v cyklistickém prĤmyslu 5.1.
Slitiny Al-Cu-Mg
5.2.
Slitiny Al-Mg-Si
5.3.
Slitiny Al-Mg-Zn
5.4.
Slitiny Al-Zn-Mg-Cu
6.
PĜíklady použití slitin na jednotlivé komponenty kol
7.
Diskuze: Porovnání slitin hliníku s dalšími materiály používanými pro výrobu komponent
8.
ZávČr
9.
Použitá literatura
10.
Seznam tabulek
11.
Seznam obrázkĤ
12.
Seznam pĜíloh
13.
PĜíloha
1. Úvod Je všeobecnČ známo, že Hliník se odstČhoval do Humpolce. Ale Hliník je nejenom jméno nejznámČjšího obþana Humpolce, ale je to též oznaþení jednoho z nejvýznamnČjších neželezných kovĤ. A pĜesto, že objem výroby neželezných kovĤ a jejich slitin je menší než u slitin železa, nacházejí neželezné kovy a jejich slitiny široké uplatnČní v mnoha prĤmyslových odvČtvích. První zmínky o hliníku byly zaznamenány na poþátku 19. stol. Vyrobit se ho podaĜilo dánskému chemikovi Hans Christian Oerstedovi v roce 1825. Výroba hliníku však byla velmi drahá, což bránilo jeho rozšíĜení. Teprve o 30 let pozdČji byl vynalezen zpĤsob, jak vyrábČt hliník prĤmyslovým zpĤsobem levnČji a o dalších 30 let pozdČji získali Heroult a Hall hliník ještČ levnČji, elektrolýzou Al2O3, tedy metodou používanou s malými obmČnami dodnes. Díky tomu se hliník mohl zaþít používat ve vČtší míĜe a bylo možné využít jeho výhodných vlastností, z nichž nejdĤležitČjší jsou nízká mČrná hmotnost, dobrá tvárnost, odolnost proti korozi a vynikající tepelná a elektrická vodivost. NejdĤležitČjší je však uplatnČní hliníku ve formČ slitin, z nichž bezesporu nejznámČjší je slitina hliníku, mČdi a hoĜþíku, známá jako dural. Tento materiál, objevený v roce 1906 Alfredem Wilmem, má oproti samotnému hliníku mnohem vČtší pevnost (až 5x) a tvrdost pĜi zachování velmi malé mČrné hmotnosti. Uvedené vlastnosti pĜedurþují dural a další slitiny hliníku jako vhodný materiál pro letecký a automobilový prĤmysl a setkáme se s ním mimo jiné i pĜi výrobČ rámĤ a komponentĤ jízdních kol. V cyklistickém prĤmyslu se používá k výrobČ rámĤ kol a jiných komponentĤ mnoho slitin. Od materiálĤ se požaduje pĜedevším vysoká pevnost, vysoká odolnost proti korozi, nízká mČrná hmotnost, ale i mnoho jiných vlastností. Postupem þasu dochází k objevĤm nových slitin a zlepšování vlastností slitin stávajících. V této práci se budeme zabývat slitinami hliníku a jejich použití na rĤzné komponenty v cyklistickém prĤmyslu. [4]
2. Hliník a jeho slitiny 2.1.ýistý hliník Jak už bylo Ĝeþeno, hliník se používá i v þistém stavu, ale ve vČtšinČ pĜípadĤ je použit ve formČ slitin. NejvČtší podíl hliníku je vyrábČn jednostupĖovou elektrolýzou o þistotČ v rozmezí od 99,0 do 99,9 % Al. Hliník v této þistotČ je použit pro bČžné úþely. Pro speciální úþely, vČtšinou pro použití v elektrotechnice, se vyrábí hliník v technické þistotČ až 99,999 % Al. Toho docílíme pomocí rafinace technického hliníku zpĤsobem tĜívrstvové elektrolýzy. Vysoce þistý hliník o obsahu 99,999 až 99,99999 % Al se vyrábí zpĤsobem pásmové rafinace a je používán v slaboproudé elektrotechnice. Množství takto vyrobeného hliníku je však oproti bČžné þistotČ jen velmi nepatrné. Každý hliník obsahuje urþité množství neþistot, které mohou i v malém množství velice ovlivĖovat jeho vlastnosti. Pokud se tedy nČjaký prvek, který materiál obsahuje, nepĜidává úmyslnČ, je brán jako neþistota. Naopak pĜi výrobČ slitin jsou do þistého hliníku úmyslnČ pĜidávány nČkteré jiné kovy ke zlepšení mechanických nebo jiných vlastností. Takto pĜidávané prvky nazýváme legujícími prvky. [6]
2.2.Surovinové zdroje pro výrobu hliníku V pĜírodČ se hliník vyskytuje zhruba ve 250 rĤzných minerálech a mezi nejdĤležitČjší patĜí korund, diaspor, boehmit a gibbsit. Následující tabulka ukazuje nejdĤležitČjší minerály hliníku. [4]
Tab. 1 PĜehled minerálĤ hliníku [1] Z ekonomického hlediska tvoĜí nejvýznamnČji využitelnou rudu pro výrobu hliníku bauxit. Z jedné tuny hliníku se získávají þtyĜi až šest tun bauxitu v závislosti na bohatosti rudy. Bauxit je hornina, skládající se vČtšinou z hydratovaných oxidĤ hliníku, zejména pak z minerálĤ gibbsit, boehmit a diaspor. Ve starší literatuĜe byl bauxit uvádČn jako minerál, nicménČ v dnešní dobČ se považuje za horninu. Velká ložiska bauxitu se nachází v Austrálii, ýínČ, Guinei, Jamajce a Brazílii. V souþasnosti se svČtová výrobní kapacita z bauxitĤ odhaduje na 130 miliónĤ tun za rok. Celkové svČtové zásoby jsou odhadovány na zhruba 50 biliónĤ tun bauxitu, tudíž se nepĜedpokládá v následujících letech nČjaké dramatické snížení celosvČtových zásob. [1]
Obr.1 Bauxit [1]
2.3.Fyzikální vlastnosti hliníku Hliník má kubickou plošnČ centrovanou mĜížku K12. To je dĤvodem, proþ má hliník a slitiny hliníku výborné plastické vlastnosti za tepla i za studena. V následující tabulce jsou uvedeny další dĤležité fyzikální vlastnosti hliníku. [1]
Tab. 2 Fyzikální vlastnosti hliníku [1]
2.4.Hlavní pĜednosti a nedostatky hliníku Výhody: • nízká mČrná hmotnost • dobrá zpracovatelnost a stálost • pomČrnČ dobrá pevnost (mČrné pevnostní charakteristiky nČkterých slitin hliníku jsou srovnatelné nebo i pĜípadnČ lepší s obdobnými charakteristikami ocelí) • Odolnost proti korozi v atmosféĜe a látkám kyselé povahy (pokud slitiny neobsahují mČć) • Dobrá svaĜitelnost v ochranné atmosféĜe • Dobrá elektrická a tepelná vodivost (ne vždy musí být výhodou) Nevýhody: • • • • •
Nízká tvrdost povrchu a tím pádem snadná deformace povrchu souþásti Obtížné tĜískové obrábČní a mechanické leštČní mČkþích slitin (materiál se maže) Stárnutí a tím i zmČna vlastností za þas Nízká odolnost tČchto slitin vĤþi pĤsobení alkalických látek Nízká odolnost proti elektrochemické korozi, pokud jsou ve vodivém styku s jinými kovy a slitinami s výjimkou kadmia a zinku [3], [10]
3. Slitiny hliníku Slitiny hliníku lze dČlit dle nČkolika kritérií. NejþastČji se rozdČlují podle zpĤsobu zpracování na slitiny hliníku pro odlitky a slitiny hliníku pro tváĜení. Dalším kritériem pro dČlení slitin hliníku je tepelné zpracování. To nám slouží ke zvýšení tvrdosti a pevnosti materiálu. NejþastČjším tepelným zpracováním u hliníku je rekrystalizaþní žíhání. [2]
Obr. 2 Schéma obecného rovnovážného diagramu binárních slitin hliníku [2]
3.1.Slitiny hliníku pro odlitky Tyto slitiny slouží pro výrobu tvarových odlitkĤ do pískových a kovových forem nebo pĜi tlakovém lití. TváĜené výrobky mají lepší mechanické hodnoty než odlitky. U odlitkĤ hodnČ záleží na zpĤsobu odlévání. Nejhorších vlastností je dosaženo pĜi lití do pískových forem, kdy odlitek má navíc ještČ hrubou strukturu, která musí být opracována. Lepších vlastností spolu s jemnou strukturou je dosaženo pĜi lití do kovových forem a tlakovém lití. Nejvyšší hodnoty pevnosti v tahu se u slévárenských slitin hliníku pohybují okolo 250 MPa. Velmi dobrou slévatelnost mají slitiny, které tuhnou pĜi urþité teplotČ, horší slévatelnost mají slitiny, které tuhnou v intervalu teplot. NejvýznamnČjší skupinou slévárenských slitin hliníku jsou slitiny Al-Si, tzv.siluminy. Slitiny hliníku pro odlitky rozdČlujeme podle slitinových bází. Binární siluminy podeutektické (pod 11,7 hm. % Si) eutektické (kolem 11,7 hm. % Si) nadeutektické (od 11,7 do 24 hm. % Si)
Nejlepší vlastnosti k odlévání mají eutektické siluminy, protože jsou málo viskózní a proto dobĜe zabíhají do formy. Protože slitina tuhne pĜi jedné teplotČ, tak smrštČní bude malé. K pĜednostem binárních siluminĤ patĜí dobrá odolnost proti korozi, pĜesto se pro tvarové odlitky používají zĜídka, protože mají špatné mechanické vlastnosti. Zlepšení mechanických vlastností se dociluje modifikací (dochází k tvorbČ malých krystalĤ ve struktuĜe nejþastČji sodíkem). ýasto se používají jako hliníkové pájky. Speciální siluminy Na zlepšení pevnostních charakteristik u binárních siluminĤ se nejvíce podílejí pĜísady hoĜþíku a mČdi, které umožĖují vzniklé speciální siluminy Al-Si-Mg a Al-Si-Cu vytvrzovat. Tyto slitiny lze pak dlouhodobČ mechanicky zatČžovat až do teplot 275°C. Binární siluminy mají lepší slévárenské vlastnosti než speciální siluminy. PĜidáním prvkĤ jako jsou Mn, Ti, Zn a Ni vznikají slitiny se zlepšenými vlastnostmi. Ze speciálních siluminĤ jsou odlévány tvarovČ složité, tenkostČnné a velkorozmČrné odlitky. [2]
Obr. 3 Soustava Al-Si (þást) [2]
3.2.
Slitiny hliníku pro tváĜení
Slitiny nízkopevnostní s dobrou odolností proti korozi Do této podskupiny Ĝadíme slitiny Al-Mg a Al-Mn. Neobsahují mČć a díky tomu dosahují dobré odolnosti proti korozi i bez povrchové ochrany. Avšak jejich velkou nevýhodou je to, že je nelze tepelným zpracováním zpevnit. Mezi jejich pĜednosti patĜí dobrá svaĜitelnost, tvaĜitelnost, dobrá odolnost proti vibraþnímu zatížení a dobrá lomová houževnatost. [3] Slitiny Al-Mg s obsahem hoĜþíku vČtším než 6 hm. % mají sklon ke korozi po hranicích zrn, zejména pĜi mechanickém zatížení, proto se obvykle nepoužívají. Malou pevnost slitin Al-Mg lze zvýšit deformaþním zpevnČním, tedy tváĜením za studena (hlavnČ u slitiny AlMg5 se stupnČm deformace 20-30%). PĜi vČtších deformacích výrazným zpĤsobem klesá tvárnost slitin a snižuje se jejich odolnost proti korozi. Slitiny Al-Mg-Si se dají na rozdíl od slitin Al-Mg vytvrdit tepelným zpracováním. Jsou velmi dobĜe tvárné a svaĜitelné. Používají se pĜevážnČ v letectví a stavebnictví. [2]
Obr. 4 Soustava Al-Mg (þást) [2]
Slitiny Al-Mn se tepelnČ nevytvrzují, protože je u nich malé pĜesycení tuhého roztoku Į, tudíž nelze u nich docílit vČtší zvýšení pevnosti, a proto nemá vytvrzování vČtší význam. Vlastnosti a použití jsou podobné jak u slitin Al-Mg. V prĤmyslu se vyrábí pouze slitina AlMn1. Její použití je jako pevnČjší náhrada místo þistého hliníku. [2]
Obr. 5 Soustava Al-Mn (þást) [2]
Slitiny s vyšší a vysokou pevností, avšak s nízkou odolností proti korozi Slitiny Al-Cu-Mg jsou urþitČ nejvíce používané materiály této podskupiny. MĤžeme je znát spíše jako duraly. Jedná se pĜedevším o slitiny AlCu4Mg, AlCu4Mg1 a AlCu4Mg1Mn, dosahující výrazné pevnosti po vytvrzení tepelným zpracováním (Rm až 530 MPa). [1] Duraly s obsahem hoĜþíku zvýšeným do 2 až do 2,5 hm. % se mohou dlouhodobČ vystavit teplotám až 200°C. ýasto používaným konstrukþním materiálem pro výrobu nýtĤ je slitina AlCu2Mg, která má zvýšenou tvárnost díky menšímu obsahu mČdi ve slitinČ. [2]
Obr. 6 Soustava Al-Cu (þást) [2]
4. Tepelné zpracování slitin hliníku Tepelné zpracování je proces, pĜi kterém jsou výrobky v tuhém stavu vystaveny jednomu nebo více žíhacím cyklĤm za úþelem dosažení požadované struktury a vlastností. Žíhací cyklus je zmČna teploty výrobku v urþitém rozmezí v závislosti na þase. Následující obrázek nám znázorĖuje jeden žíhací cyklus.
Obr. 7 Žíhací cyklus [1] Základní pojmy související s tepelným zpracováním: OhĜev – proces, pĜi kterém se zvyšuje teplota výrobku na hodnotu potĜebnou pro zpracování Rychlost ohĜevu – zvýšení teploty ohĜívaného výrobku v þase Výdrž (prodleva) - udržení výrobku na konkrétní teplotČ po dobu, která je potĜebná k provedení urþitého tepelného zpracování Ochlazování – proces, pĜi kterém se snižuje teplota výrobku na urþitou hodnotu Rychlost ochlazování – snížení teploty ochlazovaného výrobku v þase Kritická rychlost ochlazování – nejmenší rychlost ochlazování, po rozpouštČcím žíhání nedojde k rozpadu pĜesyceného tuhého roztoku [1]
4.1.Žíhání Rekrystalizaþní žíhání – jde o zpĤsob tepelného zpracování bez pĜekrystalizace. Dochází pĜi nČm ke vzniku nové rekrystalizované struktury z pĤvodnČ deformované. Zvyšují se jím plastické a snižují pevnostní vlastnosti. Teplota rekrystalizaþního žíhání se zpravidla pohybuje v rozmezí 300 až 400 °C. Použitá teplota závisí na konkrétní slitinČ a na velikosti pĜedchozí deformace za studena.
Stabilizaþní žíhání – tepelné zpracování, které slouží ke stabilizaci struktury, mechanických, fyzikálních a chemických vlastností. VČtšinou se užívá tehdy, když bude slitina v provozu vystavena zvýšeným teplotám nebo pokud bude docházet k ohĜevu, pĜíkladem je tĜení. Teplota stabilizaþního žíhání je v rozmezí 240 až 350 °C. NejþastČji se provádí u odlitkĤ. Žíhání ke snížení pnutí – Jedná se o tepelné zpracování pod rekrystalizaþní teplotou, výdrží na teplotČ s následujícím Ĝízeným ochlazováním. Používá se zejména u tvarovČ složitých souþástí tváĜených za tepla, po svaĜování a u odlitkĤ litých do kovových forem. Hodnota žíhací teploty je v rozmezí 300 až 400 °C. Homogenizaþní žíhání – Jedná se o zpracování pĜi vysokých teplotách, teploty jsou blízké solidu. Používá se pĜed tváĜením k odstranČní dendritického odmíšení. [1]
4.2.Vytvrzování Slouží k výraznému zlepšení mechanických, fyzikálních a technologických vlastností. Vytvrzování se skládá ze dvou na sebe navazujících operací, které vzájemnČ ovlivĖují koneþný výsledek. Jedná se o: • RozpouštČcí žíhání – jedná se o ohĜev na rozpouštČcí teplotu, výdrž na dané teplotČ po dobu potĜebnou na pĜevedení jedné nebo více intermetalických fází do tuhého roztoku s následným ochlazením kritickou nebo nadkritickou rychlostí, aby došlo ke vzniku pĜesyceného tuhého roztoku. • Stárnutí – proces, pĜi kterém dochází ke zmČnČ substruktury a tím pádem ke zmČnČ mechanických, fyzikálních a technologických vlastností. Rozlišujeme stárnutí za pokojové teploty (pĜirozené stárnutí) nebo za zvýšených teplot (umČlé stárnutí). [1]
5. Slitiny používané v cyklistickém prĤmyslu 5.1.Slitiny Al-Cu-Mg Slitiny na bázi Al-Cu-Mg prodČlaly složitý vývoj od jednoduchých binárních slitin AlCu ke slitinám komplexním. Mají velmi dobré mechanické vlastnosti, ale jejich odolnost proti korozi je ponČkud nižší. Tyto slitiny se používají relativnČ dlouho a jsou velmi dobĜe prostudovány. Pokud se požaduje od slitiny po vytvrzení maximální pevnost, je obsah mČdi ve slitinČ udržován v mezích od 4 do 4,8 hm. %. Pokud však chceme slitinu s dobrými tvárnými vlastnostmi, ale ponČkud horší pevností po vytvrzení, je nutné obsah mČdi ve slitinČ snížit asi na polovinu hodnoty. HoĜþík tvoĜí ve slitinČ nezbytnou pĜísadu, zlepšuje možnosti precipitaþního vytvrzování a zvyšuje pevnost slitiny po vytvrzení. Obsah hoĜþíku se obvykle pohybuje v mezích od 0,4 do 1,8 hm. %, hodnota obsahu hoĜþíku hodnČ záleží na druhu slitiny. Jednotlivé pĜísady se ve slitinách vzájemnČ znaþnČ složitČ ovlivĖují, což se projeví na koneþných vlastnostech tČchto slitin. [1], [10] V prĤmyslových hliníkových slitinách se mČć pĜidává jako základní legující prvek. V tČchto slitinách dochází k reakci mezi tuhým roztokem Al a intermetalickými fázemi Al2Cu a Al2CuMg. PĜi teplotČ 510 °C vzniká v systému ternární eutektikum reakcí mezi taveninou obsahující 33,1 hm. % Cu a 3,25 hm. % Mg, mezi Al2Cu - Al2CuMg a tuhým roztokem Al obsahujícím 4,28 hm. % Cu a 1,35 hm. % Mg. Kvazibinární Ĝez je systémem eutektického typu, kdy pĜi eutektické teplotČ 520 °C tavenina s 24,5 hm. % Cu a 10,5 hm. % Mg reaguje s tuhou fází Al2CuMg a tuhým roztokem (Al), obsahujícím 2,9 hm. % Cu a 2,9 hm. % Mg. Mikrostrukturní obraz slitin Al-Cu-Mg je znaþnČ komplikovaný. Ve vyžíhaném stavu jsou ve struktuĜe vedle sebe rozpustné (Al2Cu, Al2CuMg) i nerozpustné fáze (fáze obsahující napĜ. železo) – obr. 8a. Po prudkém ochlazení jsou ve struktuĜe patrné tmavé vmČstky obsahující pouze nerozpustné slouþeniny železa – obr. 8b. Na obr. 9a je mikrostruktura slitiny AlCu4MgMn po pomalém ochlazování s tvorbou lamelárního eutektika a po rychlém ochlazování s dendritickou morfologií – obr. 9b. [1] Slitina AlCu4Mg1 má z této skupiny slitin nejvyšší pevnost a tvrdost, ale nevýhodou je její nízká vrubová houževnatost. Její pevnost ještČ mĤžeme zvýšit tváĜením za studena po vytvrzení, ale to se provádí jen zĜídka. Slitinu AlCu4Mg1 mĤžeme taky najít pod oznaþením superdural. Vytvrzením se její pevnost mĤže ještČ zvýšit. [3]
a) volné ochlazování, zv. 300x
b) rychlé ochlazení, zv. 300x
Obr. 8 Mikrostruktura slitiny Al-Cu-Mg [1]
a) volné ochlazování, zv. 2000x
b) rychlé ochlazování, zv. 300x
Obr. 9 Mikrostruktura slitiny AlCu4MgMn [1] Z dĤvodu horší odolnosti slitin Al-Cu-Mg proti korozi je snaha o jejich náhradu. Díky tomu se do popĜedí dostávají slitiny Al-Mg-Si, které sice mají nižší hodnoty mechanických vlastností, ale podstatnČ lepší odolnost proti korozi než slitiny Al-Cu-Mg.
5.2.Slitiny Al-Mg-Si V tČchto slitinách je obsah mČdi velmi nízký a jejich znakem je dobrá odolnost proti korozi. Pokud je mČć ve slitinČ pĜísadou (napĜ. AlMgSiCu) zvyšuje se tím pevnost. V tČchto slitinách bývá i železo, a to v rozmezí 0,1 – 0,5 hm. %. Železo mírnČ zvyšuje pevnost, zjemĖuje zrno a snižuje rekrystalizaþní teplotu. Ve slitinách bývá obvykle více kĜemíku, než odpovídá složení fáze Mg2Si. Takové slitiny mají optimální mechanické vlastnosti, dobrou pevnost a také tažnost. [3] Slitiny Al-Mg-Si mají velmi dobrou stabilitu tuhého roztoku, a proto se nemusejí po rozpouštČcím ohĜevu, který probíhá v rozmezí teplot 500 až 540 °C, ochlazovat tak velkou rychlostí jako tĜeba slitiny Al-Cu-Mg. Stabilita tuhého roztoku se zvČtšuje, þím nižší bude obsah kĜemíku oproti obsahu hoĜþíku, tedy þím více se obsah kĜemíku blíží stechiometrickému pomČru ve slouþeninČ Mg2Si. Výhodou tČchto slitin je, že se dají
ochlazovat i v proudu vzduchu. Ovšem pĜi zvýšeném obsahu kĜemíku ve slouþeninČ nestaþí chladit proudem vzduchu, ale slitina se musí ochlazovat ve vodČ. [10] Slitina Al-Si-Mg má v nevytvrzeném stavu (obr. 10) tmavší zabarvení než slitina vytvrzená. Je to zpĤsobeno fází Mg2Si, která se ve struktuĜe výraznČ odlišuje zbarvením od jiných struktur. Vzhledem ke zmČnČ rozpustnosti se fáze Mg2Si bČhem ohĜevu rozpouští v základním tuhém roztoku, který po rychlém ochlazení je obČma složkami pĜesycen. BČhem stárnutí vznikají pĜíslušné precipitáty. Na obr. 11 vidíme slitinu po správném precipitaþním vytvrzení. Siluminy s pĜísadou hoĜþíku mají po precipitaþním vytvrzení velmi dobré mechanické vlastnosti. Na obr. 12 jsou uvedeny mikrostruktury nízkolegované oceli Al-SiMg s 0,9 hm. %Mg a 0,6 hm. %Si po rĤzných typech tepelného zpracování. [1]
Obr. 10 Fáze Mg2Si v nevytvrzené slitinČ Al-Si-Mg, zvČtšeno 100x [1]
Obr. 11 Vytvrzená slitina Al-Mg-Si, zvČtšeno 100x [1]
U tČchto slitin pĤsobí velmi pĜíznivČ kĜemík na prĤbČh umČlého stárnutí. Obsah kĜemíku se Ĝídí obsahem hoĜþíku. PĜi vČtším zastoupení obsahu hoĜþíku (napĜ. 1,5 hm. %) je obsah kĜemíku držen na nižší hodnotČ (asi 0,5 hm. %). Je to zapĜíþinČno poklesem pevnosti po pĜirozeném i umČlém stárnutí pĜi zvýšeném obsahu kĜemíku. PĜi nižším obsahu hoĜþíku mĤžeme obsah kĜemíku zvýšit. Vzájemný pomČr mezi kĜemíkem a hoĜþíkem je pro vlastnosti slitin mnohem dĤležitČjší než skuteþný obsah obou prvkĤ. [1]
a) pomalé ochlazování, stárnutí 5 h pĜi 180 °C – tvorba precipitátĤ ȕ pĜi ochlazování, jemné precipitáty ȕ' vznikají bČhem stárnutí okolo þástic ȕ, zvČtšeno 8000x b) rychlé ochlazování do vody, stárnutí 5 h pĜi 180 °C – pĜítomnost pouze ȕ', zvČtšeno 40000x
c) rychlé ochlazení do vody, stárnutí 1 h pĜi 330 °C – dlouhé a úzké laĢky ȕ' a þtvercové destiþky ȕ, zvČtšeno 250000x
Obr. 12 Mikrostruktura slitiny Al-Mg-Si s 0,9 hm. %Mg, 0,6 hm. % Si [1]
5.3.Slitiny Al-Mg-Zn Slitiny Al-Mg-Zn tvoĜí významnou skupinu vytvrditelných slitin hliníku. Na vlastnosti tČchto ternárních slitin má rozhodující vliv rozpustnost prvkĤ Mg a Zn v tuhém roztoku hliníku. Stárnutí slitin, u nichž je obsah Zn vyšší než Mg, probíhá za postupné tvorby precipitátĤ koherentních zón a fáze MgZn2. V souþasnČ vyrábČných slitinách Al-Mg-Zn kolísá obsah zinku od 3 do 8 hm. %, obsah Mg je v rozmezí od 1 do 3 hm. %. Zrno slitin je zjemĖováno pĜísadou Ti nebo Cr. PĜesycený tuhý roztok je znaþnČ stabilní, takže již pĜi malé rychlosti ochlazování zĤstává pĜesycen a slitina pĜirozenČ stárne až po 14 až 30 dnech, to lze urychlit pomocí umČlého stárnutí. [1] Slitiny Al-Mg-Zn mají pevnost v rozmezí 300 až 450 MPa ve stavu stárnutém umČle i pĜirozenČ, pĜiþemž pevnost a mez kluzu se zvyšuje s rostoucím obsahem zinku pro daný obsah hoĜþíku. Dále vynikají dobrou tvaĜitelností za tepla, malým nebo žádným poklesem pevnosti v oblasti ovlivnČné svarem a celkem dobrou korozní odolností v urþitém stavu tepelného zpracování. NČkteré typy a stavy mohou být však citlivé na korozní praskání a interkrystalickou vrstvenou korozi. Velký poþet typĤ slitin lze rozdČlit do šesti základních druhĤ (tab. 3). Urþité rozdíly v mechanických vlastnostech se projevují hlavnČ u lisovaných a válcovaných produktĤ.
Tab. 3 Složení a vlastnosti slitin Al-Zn-Mg ve stavu stárnutém [3] Pro první skupinu slitin s velkým pomČrem Zn:Mg a relativnČ malým obsahem Mg platí, že mají nižší pevnost, nejsou citlivé na rychlost ochlazování a lze u nich využít pĜirozeného stárnutí. Pro druhou a tĜetí skupinu s vyšším obsahem Mg na úkor Zn se dosahuje pevnosti až do 400 MPa, využitím umČlého stárnutí se pevnost ještČ zvýší, ale zhoršuje se tvaĜitelnost za tepla. Typickým pĜedstavitelem tČchto slitin je slitina AlZn5Mg1 (7020). Úpravou chemického složení a vhodným tepelným zpracováním se u této slitiny podaĜilo zajistit i dobrou korozní odolnost. PĜi obsahu Mg nad 2% roste výraznČ pevnost, svaĜitelnost je dobrá, ale souþasnČ se zhoršuje odolnost proti korozi. Stejnou pevnost, ale lepší tvaĜitelnost lze zajistit u slitin s vČtším obsahem Zn pĜi obsahu Mg 1,5% (skupina 6). Použití tČchto slitin je pĜevážnČ na výlisky, kdežto pro válcované výrobky lze obsah Mg zvýšit na 2%, ale obsah Zn je omezen do 6%. Uvedené mechanické vlastnosti v tabulce pĜedstavují zaruþované hodnoty, skuteþné vlastnosti prĤmyslových výrobkĤ se mohou pochopitelnČ lišit. Pevnosti a meze kluzu jsou zpravidla
vČtší. Zaruþené mechanické vlastnosti spolu s odolností proti korozi vyžadují optimální tepelné zpracování, zejména pĜi umČlém stárnutí. Po rozpouštČcím žíhání se vČtšinou užívá dvoustupĖové stárnutí, a to pĜi 100 a 120 °C. Korozní odolnost je ovlivĖována þistotou slitin, s rostoucím obsahem Fe a Si se zhoršuje, pĜíznivČ mohou pĤsobit naopak další prvky, zejména Cr, Ti, Zr a Mn. [3]
5.4.Slitiny Al-Zn-Mg-Cu Slitiny Al-Zn-Mg-Cu mají nejvČtší pevnost (540 až 680 MPa) a zásadnČ se užívají ve stavu umČle stárnutém. PĜi pĜirozeném stárnutí vznikají Guinierovy – Prestonovy zóny (GP zóny) velmi pomalu a pĜi teplotách nad 100 až 140 °C se tvoĜí koherentní a semikoherentní precipitáty, jejichž množství a rozložení je urþeno zárodky a také GP zónami. DĤležité jsou také vlivy dalších prvkĤ, zvláštČ Mn a Cr, které mají velký vliv na stabilitu a rozpad pĜesyceného tuhého roztoku pĜi rozpouštČcím žíhání. PĜídavek Zr je pĜíznivý pro zpracování souþástí vČtších prĤĜezĤ. Aby se zvČtšila plasticita slitin, osvČdþilo se, obdobnČ jako u slitin Al-Cu-Mg, omezit obsah Fe a Si. Jejich obsahy se udržují pod 0,1% u slitin pro nároþné úþely. Zmenšuje se tím ponČkud pevnost, ale podstatnČ se zlepšují plastické vlastnosti zejména v pĜíþném smČru. Obsah Zn bývá 5,5 až 7%, Mg 2 až 3%, Cu se pĜidává v množství 1 až 2%. Typickým pĜedstavitelem této skupiny je slitina AlZn5,5Mg2,5Cu1,5 (7075). Tyto slitiny jsou urþeny pro namáhané konstrukþní díly zejména v letectví a volba složení (zejména pomČr Zn:Mg a celkový obsah obou prvkĤ) i tepelného zpracování závisí na typu a rozmČrech výrobkĤ i požadovaných statických a dynamických vlastnostech. Slitiny jsou obtížnČ svaĜitelné vzhledem k velké náchylnosti na praskavost za tepla a velkým rozdílĤm vlastností svaru a základního materiálu. Tepelné zpracování je nároþné následkem velké citlivosti na rychlost ochlazování v intervalu 400 až 290 °C, zejména u slitin s vČtším obsahem legovacích prvkĤ a vČtší tloušĢky, u výrobkĤ vČtší tloušĢky je i nebezpeþí korozního praskání. Byly proto vyvinuty a do výroby zavedeny nové zpĤsoby tepelného zpracování a slitiny ve stavu pĜestárnutém splĖují kombinaci požadovaných pevnostních vlastností i odolnosti proti koroznímu praskání nebo vrstvené korozi. Slitiny 7175 a 7475 jsou odvozeny od základních slitin typu 7075 omezením obsahu Fe, Si, Mn, Ti i Cr, což se projevilo zejména zvČtšením lomové houževnatosti. PodobnČ i slitina 7009 byla vyvinuta ze slitiny 7109 pĜidáním Zr a je urþena na výrobky vČtší tloušĢky, tedy s lepší tepelnou zpracovatelností, ale má horší odolnost proti koroznímu praskání. Také u slitiny 7149 se omezení obsahu Fe a Si projevilo zlepšením lomové houževnatosti. Slitina 7050 má optimální kombinaci mechanických a korozních vlastností a houževnatosti v rĤzných výrobcích. Je tĜeba se zmínit i o nových slitinách pĜipravených pomocí práškové metalurgie. Vynikají zejména velmi jemnou mikrostrukturou, která klasickými hutními zpĤsoby není dosažitelná. ZároveĖ lze zvČtšit i obsah nČkterých prvkĤ a tím zajistit nejen vČtší pevnost, ale i velmi dobrou korozní odolnost. Byly vyzkoušeny slitiny s obsahem Zn 6,5 až 8%, Mg 2,5%, Cu 1 až 1,5% s pĜídavkem 0,4 až 1,5% Co, po tepelném zpracování vznikají jemné precipitáty Cr2Al9, které zvČtšují mez kluzu na 515 až 685 MPa, pevnost na 705 MPa, tažnost 11% a lomovou houževnatost až na 46 MPa . m1/2. [1]
6. PĜíklady použití slitin na jednotlivé komponenty kol Slitina Al-Cu-Mg NejþastČji používanými slitinami z této kategorie v cyklistickém prĤmyslu jsou slitiny s oznaþením 2017, 2024 a 2030. Slitinu 2017 mĤžeme najít pod oznaþením A-U4G. Její nevýhodou je špatná slévatelnost a horší korozní odolnost. PĜíklady použití: • • • •
TČla nábojĤ kol PĜevodníky Kryty pĜevodníkĤ (u sjezdových kol) Upínací šrouby pĜevodníku a další spojovací materiál [7]
Slitina Al-Mg-Si Jsou to slitiny, které jsou nejuniverzálnČjší. NejþastČji používanou slitinou pro výrobu komponentĤ kol je slitina s oznaþením 6061. Její výhodou je její nízká hmotnost pĜi zachování dobré pevnosti a právČ proto se objevuje hodnČ komponentĤ na jízdních kolech právČ z této slitiny. Ze všech slitin hliníku je to právČ tato, ze které se vyrábí nejvíce komponentĤ na kola, vþetnČ toho nejdĤležitČjšího - rámu. PĜíklady použití: • • • • • • • •
Rámy ěídítka Ráfky Pedály PĜedstavce PĜesmykaþe Korunka a vnČjší nohy vidlice Brzdové páky [8]
Slitina Al-Zn-Mg Slitiny z této skupiny nesou oznaþení 7005, 7020, 7050. Jedná se o slitiny s vysokou pevností, ale mají horší tvaĜitelnost než slitina 6061. NejþastČji používaným materiálem k výrobČ rámĤ jsou hliníkové slitiny 7005 a 7020 ve stavu po tepelném zpracování T6. Tato slitina nevykazuje jen výborné mechanické vlastnosti, ale její výhodou je i tzv. samovytvrditelnost. To v praxi znamená, že svaĜováním slitina „zmČkne“, ale bČhem krátkého þasu se její mechanické vlastnosti znovu vrátí zpČt. Další slitinou z této skupiny je slitina s oznaþením 7075, ve velkoprĤmyslu známá též pod oznaþením Zicral. Jedná se o slitinu, která má velmi vysokou pevnou a malou hmotnost a používá se pro velmi namáhané komponenty. PĜíklady použití: • • • •
Rámy PĜevodníky Paprsky kol Korunka a krk vidlice [9]
7. Diskuze: Porovnání slitin hliníku s dalšími materiály používanými pro výrobu komponent NejdĤležitČjším prvkem kola bývá rám, i když to samozĜejmČ není jenom rám, který rozhoduje o jízdních vlastnostech kola jako celku. V dnešní dobČ se na výrobu rámĤ používá nČkolik materiálĤ. KromČ slitin hliníku též ocel, slitiny titanu, slitiny hoĜþíku, nebo kompozitní materiály. Velkou roli pĜi volbČ materiálu hraje, kromČ mechanických a fyzikálních vlastností, též cena. Zde jsou uvedeny nejpoužívanČjší materiály pro výrobu komponent se zamČĜením zvláštČ na rám kola: •
Hliník - výhodou rámĤ z hliníkových slitin je zejména nízká hmotnost a boþní tuhost rámu. Nevýhodou je pak velice nízká schopnost pohlcovat rázy a vyšší cena než u bČžné jakostní oceli. DĤležitým prvkem ke zlepšení vlastností je tvarování (profilace) trubek. Hliníkové rámy jsou oznaþovány buć podle konkrétní slitiny dle norem (6061, 7005, 7020, atd.), nebo rĤznými obchodními názvy (Aluthron, Altec atd.). Vlastnosti, hmotnost a cena tČchto rámĤ je odlišná, záleží nejen na použití typu hliníkové slitiny, ale též na technologii zpracování.
• Scandium - jedná se o hliníkovou slitinu, kde hlavní pĜísadou je scandium. Díky této pĜísadČ získává hliník vyšší pevnost a pružnost a proto mohou být rámy vyrábČny z tenþích trubek a tím pádem jsou i lehþí než klasické hliníkové. Scandiové rámy mají z þásti podobné vlastnosti jako hoĜþíkové rámy a jsou pomČrnČ drahé. • Ocel - výhodou ocelových rámĤ bývá jejich pĜijatelná pružnost a hlavnČ cena. Nevýhodou potom zejména vysoká hmotnost. Pro odstranČní této nevýhody se þasto používají legované oceli napĜ. Cr-Mo (jedná se o ocel k zušlechĢování s pĜísadou chromu a molybdenu, díky pomČrnČ vysoké pevnosti oceli je možné použít trubky s tenþí stČnou a tím dojde k odlehþení rámu kola). • Titan - výhodou titanu je jeho pevnost, nízká mČrná hmotnost a dobrá schopnost pohlcovat vibrace. Nevýhodou jsou jeho cena, nízká tuhost, vysoká vrubová citlivost a mnohdy i komplikovanost jeho zpracování. Titanové rámy kol vyrábí jen nČkolik firem, které ovládají práci s tímto materiálem (vČtšinou jsou to zkušenosti z leteckého a kosmického prĤmyslu). U titanových rámĤ hodnČ záleží právČ na zkušenostech výrobce. Rámy se vyrábČjí ruþnČ a v malých sériích, vČtšinou na zakázku a proto je jejich cena velmi vysoká. KromČ rámĤ se slitiny titanu používají na výrobu vidlic, sedlovek, sedlových vzpČr, pastorkĤ, spojovacího materiálu, atd. [5] • Kompozity na bázi uhlíkových vláken (tzv. karbon) - vznikají postupným kladením vrstev tkaniny z uhlíkových vláken a pojidla do speciálních forem a jejich spékáním pĜi tlaku a vysátém vzduchu. Tento zpĤsob výroby umožĖuje pĜidávat a ubírat materiál na místech, kde je zapotĜebí a kde zapotĜebí naopak není. Tím se dosahuje vysoká pevnost ve smČru namáhání a navíc extrémní lehkost konstrukce. Nevýhodou karbonových rámĤ byla dĜíve jejich þasto nižší životnost a praskání, ale postupem þasu a zdokonalením výroby karbonových dílĤ natolik, že se tyto rámy stávají nejlepšími. Nevýhodou zĤstává hlavnČ vyšší cena, ale vzhledem k tomu že výroba karbonu není tak technicky nároþná, je otázkou þasu, kdy cena klesne na podstatnČ nižší hodnotu. Z
tČchto kompozitních materiálĤ se vyrábí i celá Ĝada dalších souþástek, jako jsou vidlice, Ĝidítka, pĜedstavce, sedlovky, kliky, ráfky atd. [9] • HoĜþík – rámy ze slitin hoĜþíku jsou pevné, lehké a komfortní, avšak velmi špatnČ odolávají korozi, hlavnČ v místech spojení s jiným materiálem. Slitiny hoĜþíku se používají nejþastČji k výrobČ vnČjších noh odpružených vidlic, kde je technologie výroby a ochrany povrchu dobĜe zvládnutá. [5]
8. ZávČr Hliník a slitiny hliníku jsou v dnešní dobČ v cyklistickém prĤmyslu velmi þasto používaným materiálem. Vývoj a výroba rámĤ a komponentĤ zaznamenaly zvláštČ v posledních letech obrovský rozvoj. I díky využití nových technologických postupĤ nahradily slitiny hliníku ještČ nedávno nejpoužívanČjší materiál pro výrobu rámĤ a cyklokomponentĤ, tedy ocel. Ocelové rámy se sice i dnes používají, ale vČtšinou se s nimi setkáme u velmi levných kol, která mají vysokou hmotnost a horší kvalitu, nebo se naopak jedná o speciální velmi drahé rámy. U komponent je situace ještČ markantnČjší, i u levných kol jsou používané souþástky ze slitin hliníku. Mnoho zkušeností se zpracováním slitin pochází z letectví. Slitiny hliníku se vyznaþují pĜedevším nízkou mČrnou hmotností, odolností proti korozi a velmi dobrými mechanickými vlastnostmi. Avšak jejich nevýhodou je stárnutí, což znamená zhoršení mechanických vlastností po delším þase provozu. V dnešní dobČ se vedle hliníku hodnČ používá k výrobČ rámĤ kol kompozitĤ na bázi uhlíkových a dalších vláken. Vlákna se vrství na sebe a spojují pojivem v jeden celek a orientují se ve smČru, kde jsou kladeny velké požadavky. U karbonového rámu má spodní rámová trubka jinou orientaci vláken než horní trubka, protože spodní trubka je namáhána na krut a ohyb, zatímco horní trubka pohlcuje rázy od pĜedního kola, zpĤsobené nerovnostmi terénu. U hliníkového rámu je to tak, že pokud vyrobíme rám velice tuhý v akceleraci, bude i velice tvrdý na nerovnostech, zatímco rám z kompozitu nám umožĖuje vytvoĜit výslednou strukturu trubky tak, aby se tyto dvČ vlastnosti vzájemnČ vyluþovaly. Avšak hliník a slitiny hliníku jsou velice používané v cyklistickém prĤmyslu a ještČ nČjakou dobu tomu tak bude, protože jiným materiálĤm konkurují hlavnČ nízkou cenou pĜi dodržení velmi dobrých vlastností.
9. Použitá literatura [1] MICHNA, Š. Encyklopedie hliníku. DČþín: Alcan DČþín Extrusions, 2005. 1 elektronický optický disk (CD-ROM). ISBN 80-89041-88-4. [2] PTÁýEK, L. a kolektiv. Nauka o materiálu II. 2. opr. a rozš. vyd. Brno: CERM, 2002. 392 s. ISBN 80-7204-248-3. [3] SEDLÁýEK, V. Únava hliníkových a titanových slitin. 1.vyd. Praha: SNTL, 1989. 351 s. [4] HLINÍK [online]. Poslední revize 24.1.2009 [cit. 2009-02-26]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Hlin%C3%ADk [5] JAK VYBRAT KOLO [online]. poslední aktualizace 21.2.2009 [cit. 2009-02-26]. Dostupné z: http://kupsikola.cz/jak-vybrat-kolo/ [6] KOLEKTIV ýESKOSLOVENSKÝCH AUTORģ aj., PĜíruþka o hliníku. 1.vyd. Praha: SNTL, 1969. 708 s. [7] GEBHARDT GIP [online]. Poslední revize 2.9.2008 [cit. 2009-04-13] Dostupné z: http://www.gebhardt.cz/index.php [8] MOJEKOLO.cz [online].Poslední revize 2009 [cit. 2009-04-13] Dostupné z: http://www.mojekolo.cz/
[9] BALTUS, JAN. Hliníkovokarbonové rámy Duratec Vlastní cesta inovací, vysoká kvalita, skvČlý vzhled i pro radost cyklistĤ. Technický týdeník, [online] – Archiv þlánkĤ technického týdeníku. Dostupné z: http://www.techtydenik.cz/detail.php?action=show&id=1912&mark= [10] SEDLÁýEK, V. Neželezné kovy a slitiny. 1.vyd. Praha: SNTL, 1979, 400 s.
10.
Seznam tabulek
Tab. 1 PĜehled minerálĤ hliníku ........................................................................................10 Tab. 2 Fyzikální vlastnosti hliníku ....................................................................................11 Tab. 3 Složení a vlastnosti slitin Al-Zn-Mg ve stavu stárnutém .......................................23
11.
Seznam obrázkĤ
Obr.1 Bauxit ......................................................................................................................11 Obr. 2 Schéma obecného rovnovážného diagramu binárních slitin hliníku......................13 Obr. 3 Soustava Al-Si (þást) ..............................................................................................14 Obr. 4 Soustava Al-Mg (þást) ................................................................................... .......15 Obr. 5 Soustava Al-Mn (þást) ...........................................................................................15 Obr. 6 Soustava Al-Cu (þást) ............................................................................................16 Obr. 7 Žíhací cyklus ..........................................................................................................17 Obr. 8 Mikrostruktura slitiny Al-Cu-Mg...........................................................................20 Obr. 9 Mikrostruktura slitiny AlCu4MgMn ......................................................................20 Obr. 10 Fáze Mg2Si v nevytvrzené slitinČ Al-Si-Mg, zvČtšeno 100x ...............................21 Obr. 11 Vytvrzená slitina Al-Mg-Si, zvČtšeno 100x .........................................................21 Obr. 12 Mikrostruktura slitiny Al-Mg-Si s 0,9 hm. %Mg, 0,6 hm. % Si..........................22
12.
Seznam pĜíloh
Obr. 13 PELLS R3 rám – materiál Al7020, svaĜovaný metodou TIG v ochranné atmosféĜe, ruþnČ zabroušené svary, váha 1385g .................................................................................32 Obr. 14 Ráfky materiál slitiny Al6061 ..............................................................................32 Obr. 15 ěídítka pro MTB vyrobené ze slitiny Al6061 T6 ................................................33 Obr. 16 PĜedstavec vyrobený ze slitin Al6061 kovaný za studena ...................................33 Obr. 17 Nášlapné pedály s jednostranným mechanismem s nastavitelnou upínací silou, pro MTB/ Cross/ Treking, materiál slitina Al6061/ Cr-Mo klec .............................................33 Obr. 18 MTB vidlice ze slitin hliníku (kombinace s karbonem – þerné nohy) .................34
Obr. 19 PĜevodníky - CNC-soustružené drážky ve vnitĜní þásti pĜevodníku pro bezproblémové Ĝazení, materiál Al7075 T6 ......................................................................34 Obr. 20 Sedlovka - za studena kovaný hliník 6061 T6 .....................................................35 Obr. 21 Náboj – tČlo ze slitin hliníku Al2017 ...................................................................35
13.
PĜíloha
Obr. 13 PELLS R3 rám – materiál Al7020, svaĜovaný metodou TIG v ochranné atmosféĜe, ruþnČ zabroušené svary, váha 1385g
Obr. 14 Ráfky materiál slitiny Al6061
Obr. 15 ěídítka pro MTB vyrobené ze slitiny Al6061 T6
Obr. 16 PĜedstavec vyrobený ze slitin Al6061 kovaný za studena
Obr. 17 Nášlapné pedály s jednostranným mechanismem s nastavitelnou upínací silou, pro MTB/ Cross/ Treking, materiál slitina Al6061/ Cr-Mo klec
Obr. 18 MTB vidlice ze slitin hliníku (kombinace s karbonem – þerné nohy)
Obr. 19 PĜevodníky - CNC-soustružené drážky ve vnitĜní þásti pĜevodníku pro bezproblémové Ĝazení, materiál Al7075 T6
Obr. 20 Sedlovka - za studena kovaný hliník 6061 T6
Obr. 21 Náboj – tČlo ze slitin hliníku Al2017
