Tillverkningen av aluminium
Brons är benämningen på rödaktiga legeringar med koppar och andra metaller, vanligen tenn. [ 1] Legeringen består vanligtvis av cirka % koppar och resterande % tenn, i vissa fall ingår även mindre mängder bly, zink eller aluminium. Aluminium är ett lätt och starkt material som utvinns från jordarten bauxit. Processen börjar med utvinning av bauxit som finns rikligt i jordskorpan, som sedan omvandlas till aluminiumoxid genom Bayerprocessen.
Aluminium framställs genom elektrolys Hall-Héroult-processen , där aluminiumoxid reduceras till metalliskt aluminium. Det smälta aluminiumet gjuts i göt, som sedan exempelvis kan användas för att pressa aluminiumprofiler. Aluminium är också väldigt återvinningsbart och det förlorar inte sina positiva egenskaper när man smälter om det. Återvunnet aluminium minskar miljöpåverkan och stödjer en hållbar utveckling. Hur tillverkas egentligen aluminium?
Från utvinning av bauxit till den färdiga aluminiumprodukten, genomgår metallen flera processer. Här går vi igenom stegen för hur aluminium framställs — från bauxitbrytning, omvandling till aluminiumoxid, elektrolysprocessen för att utvinna rent aluminium, extrudering av aluminiumprofiler till slutliga bearbetnings- och ytbehandlingssteg för att få fram en färdig produkt. Det finns gott om aluminium i jordskorpan, närmare bestämt cirka 8 viktprocent.
Råvaran som används vid framställandet av aluminium heter bauxit, som är en blandning av olika mineraler. I Sverige finns ingen bauxit. Risken för att bauxit skulle ta slut räknas som närmast obefintlig. Utvinning av bauxit sker genom gruvdrift där jord och berg avlägsnas för att nå bauxitlagren. Efter utvinning transporteras bauxit till oxidverk som ofta ligger nära bauxitbrytningen. Utvinningen påverkar miljön genom landskapsförändringar och habitatförlust, men många företag idag arbetar aktivt för att minska denna påverkan genom rehabilitering av gruvområden och återplantering.
I oxidverken omvandlas bauxit till aluminiumoxid genom en process kallad Bayerprocessen. Bauxit mals och blandas med natriumhydroxid under hög temperatur och tryck, vilket löser upp aluminiumoxiden. Lösningen separeras sedan från de fasta resterna, och aluminiumoxiden utvinns genom att lösningen kyls och kristalliseras. Aluminiumoxid omvandlas till aluminium genom en elektrolytisk process känd som Hall-Héroult-processen.
Aluminiumoxiden löses upp i en saltsmälta vid en temperatur av ca grader, inuti en stor elektrolyscell. Med hjälp av elektrisk ström omvandlas aluminiumoxiden till smält aluminium, som sjunker till botten. Det smälta aluminiumet formas till göt anpassat för valsning eller strängpressning.
Om Aluminium
Vanligtvis tar man fram göt med rektangulärt tvärsnitt för valsning och göt med cirkulärt tvärsnitt för strängpressning. Innan det tillsätts legeringsmaterial till aluminiumet för att ge det olika egenskaper. Extrudering, eller strängpressning, är en teknik där profiler pressas fram ur ett aluminiumgöt. Det är ett kostnadseffektivt sätt att tillverka stänger, rör och profiler. Det runda aluminiumgötet kapas upp i önskad längd och värms sedan upp till hög temperatur - ca grader.
Götet pressas sedan genom en verktygsmatris som ger profilen den form som önskas. Det är lite som att spritsa ut deg genom en form, när man bakar eller leker med play-doh. Efter pressningen kyls profilen omedelbart med luft eller vatten beroende på profilstorlek, form och legering. När materialet svalnat sträcker man profilen. Detta görs för att göra profilen rak och få bort spänningar från materialet.
Till sist kapas profilerna i önskad längd innan de skickas vidare för åldring. Kallåldring eller varmåldring ger materialet dess slutliga hållfasthet.
Hur tillverkas aluminium? Från råvara till färdig produkt
Kallåldring utförs vid rumstemperatur medan varmåldring sker vid högre temperaturer. Vilken metod man använder beror på legeringen. För att uppnå den bästa hållfastheten ska en del legeringar kallåldras ett par dygn före varmåldringen. Tiden kan variera beroende på legering. Vid tillverkning av aluminiumplåt och band minskas tjockleken på götet genom varm- och kallvalsning. Vid varmvalsning värms götet till en temperatur av ca grader.
Götet får upprepade gånger passera genom spalten mellan två valsar. Avståndet mellan valsarna minskas successivt tills önskad tjocklek uppnåtts.