A5052 – odpowiednik EN AW-5052: oznaczenia aluminium JIS

Na rysunku z Japonii w polu materiału tabliczki rysunkowej (po japońsku 材質 – zaishitsu) widnieje A5052P-H34. W ofercie japońskiego dostawcy pojawia się A6061P-T651. To oznaczenia JIS (Japanese Industrial Standards) dla przerabianego plastycznie aluminium, które dość wiernie przekładają się na europejski system numerów stopów i stanów: A5052P-H34 to blacha lub płyta z EN AW-5052 w stanie H34, zamawiana w Polsce zwykle wg PN-EN 485-2.

Numer stopu przechodzi wprost, ale norma wyrobu i minimalne właściwości mechaniczne są już „własne” dla JIS. Artykuł pokazuje, jak odczytać oznaczenie JIS, zawiera tabelę odpowiedników (EN AW, skład chemiczny wg PN-EN 573-3), porównuje A5052, A6061 i A7075, a na końcu daje listę rzeczy do potwierdzenia ze stroną japońską, zanim zastąpisz materiał lokalnym.

Spis treści

1. Jak czytać oznaczenie aluminium JIS: A5052P-H32 krok po kroku
2. Tabela odpowiedników: stopy JIS i EN AW
3. Serie 1000–7000: stopy obrabialne i nieobrabialne cieplnie
4. A5052, A6061 i A7075 w skrócie
5. Oznaczenia stanów: jak H32 i T6 zmieniają materiał
6. Wybór wg wytrzymałości, masy i sztywności
7. Wybór wg spawalności
8. Wybór wg wykończenia, skrawalności i rodzaju wyrobu
9. Schemat wyboru: od którego stopu zacząć
10. Co potwierdzić przed zamianą materiału
11. Ograniczenia tego artykułu
12. Podsumowanie
13. FAQ
14. Źródła

Jak czytać oznaczenie aluminium JIS: A5052P-H32 krok po kroku

W japońskich zakładach czterocyfrowy numer stopu nazywa się „bante”. Wokół niego JIS buduje pełne oznaczenie wyrobu: początkowe „A” oznacza aluminium, litery po numerze podają rodzaj wyrobu, a znak po łączniku to stan materiału, po japońsku shitsubetsu.

Cztery cyfry to międzynarodowo zarejestrowany numer stopu. Według Japan Aluminium Association (JAA) JIS A5052 i europejski EN AW-5052 mają te same cztery cyfry, więc ich skład chemiczny jest dokładnie taki sam. W praktyce JIS A5052 to stop 5052 z japońskim przedrostkiem, a ten sam sposób czytania sprawdza się na rysunkach z Japonii i na atestach z innych krajów.

Rysunek 1: Jak czytać „A5052P-H32”

Od lewej oznaczenie podaje: aluminium, serię stopu, rodzaj wyrobu i sposób uzyskania wytrzymałości.

AAluminiumPrzedrostek stosowany tylko w JIS

5Seria stopu5 = Al-Mg. Wskazuje główny dodatek stopowy

0Modyfikacja0 = stop podstawowy, 1–9 = odmiany zmodyfikowane

52Identyfikator stopuW stopach bez znaczenia. W aluminium technicznym – czystość

PRodzaj wyrobuP = blacha, taśma, płyta lub krążek

H32StanUmocniony przez zgniot i stabilizowany, ¼ twardy

Źródła: Japan Aluminium Association, „About Aluminum”; JIS H 0001. Cztery cyfry (5052) to międzynarodowo zarejestrowany numer stopu, używany także w normach poza Japonią.

Cztery cyfry: seria, modyfikacja i identyfikator stopu

Najważniejsza jest pierwsza cyfra. Cyfra 1 oznacza aluminium techniczne, a cyfry od 2 do 8 wskazują główny dodatek stopowy, więc pierwsza cyfra mówi, jaki charakter ma stop. Piątka to stop aluminium z magnezem (Al-Mg), szóstka – aluminium z magnezem i krzemem (Al-Mg-Si).

Druga cyfra pokazuje, czy stop jest odmianą zmodyfikowaną. Zero to stop podstawowy, a 1–9 to kolejne odmiany numerowane w kolejności rejestracji; odmiany stopu 2024 to na przykład 2124, 2224 i 2324.

W stopach dwie ostatnie cyfry są po prostu identyfikatorem bez znaczenia. Wyjątkiem jest aluminium techniczne (seria 1000), gdzie podają czystość po przecinku: 1050 to co najmniej 99,50% Al, a 1070 – co najmniej 99,70%.

Stopy opracowane w Japonii mają w numerze literę „N”. Stop 6N01, stosowany m.in. w wagonach kolejowych, został później zarejestrowany międzynarodowo jako 6005C. Gdy na japońskim rysunku widzisz stop typu 6N01 lub 7N01, masz do czynienia z oznaczeniem typowo japońskim – nie zastępuj go po cichu stopem 6005A z katalogu europejskiego, bo to inny stop.

Litery po numerze: rodzaj wyrobu

Jedna do trzech liter po numerze stopu wskazuje rodzaj wyrobu, a więc pośrednio także sposób jego wytworzenia. Najczęstsze to:

• P: blacha, taśma, płyta lub krążek (PS to klasa specjalna)
• BE: pręt wyciskany; BD: pręt ciągniony
• S: kształtownik wyciskany (przekrój jak w ramie okiennej lub profilu konstrukcyjnym)
• W: drut ciągniony; TE / TD: rura bez szwu wyciskana / ciągniona
• FD: odkuwka matrycowa; H: folia

Dodatkowe „S” na końcu (jak w BES czy BDS) oznacza klasę specjalną z węższymi tolerancjami wymiarów. Ten sam numer stopu z inną literą rodzaju wyrobu to inny wyrób normowy, objęty inną normą JIS:

• blachy, taśmy i płyty: JIS H 4000
• pręty i druty: JIS H 4040
• kształtowniki wyciskane: JIS H 4100

W Europie jest podobnie: norm PN-EN dla wyrobów z aluminium jest kilka (osobno blachy, osobno pręty ciągnione, osobno wyroby wyciskane), więc litera rodzaju wyrobu podpowiada, z którą normą porównywać dostawę. W samym oznaczeniu EN tej litery nie ma – rodzaj wyrobu wynika z normy i z zamówienia.

Tabela odpowiedników: stopy JIS i EN AW

Dla popularnych stopów przerabianych plastycznie wystarczy odjąć „A” i dopisać „EN AW-”, aby otrzymać numer wg PN-EN 573-1. Poniższa tabela dodaje skład chemiczny w zapisie z PN-EN 573-3 tam, gdzie jest ustalony.

Stop JIS	Numer EN	Zapis chemiczny (PN-EN 573-3)	Typ
A5052	EN AW-5052	AlMg2,5	Nieobrabialny cieplnie
A5083	EN AW-5083	potwierdź w normie	Nieobrabialny cieplnie
A6061	EN AW-6061	AlMg1SiCu	Obrabialny cieplnie
A6063	EN AW-6063	potwierdź w normie	Obrabialny cieplnie
A7075	EN AW-7075	AlZn5,5MgCu	Obrabialny cieplnie
6N01 (pochodzenia japońskiego)	6005C (późniejsza rejestracja międzynarodowa)	potwierdź	Obrabialny cieplnie

Normy wyrobów: który JIS odpowiada której normie PN-EN

Numer stopu nie mówi, wg jakiej normy wykonano materiał. Dla trzech głównych norm JIS najbliższe normy europejskie wg zakresu to:

Rodzaj wyrobu	Norma JIS (litery rodzaju)	Najbliższa norma PN-EN (wg zakresu)
Blachy, taśmy i płyty	JIS H 4000 (P)	PN-EN 485-2 (właściwości mechaniczne); PN-EN 485-1 (warunki kontroli i dostawy); PN-EN 485-3 / 485-4 (tolerancje wymiarów)
Pręty i druty	JIS H 4040 (BE, BD, W)	PN-EN 755-2 dla prętów wyciskanych; PN-EN 754-2 dla prętów ciągnionych
Kształtowniki wyciskane	JIS H 4100 (S)	PN-EN 755-2 (właściwości); tolerancje – pozostałe części PN-EN 755

Po złożeniu stopu, rodzaju wyrobu i stanu typowe japońskie oznaczenia przekładają się tak:

Na rysunku japońskim	Odczyt	Najbliższa norma PN-EN
A5052P-H32	EN AW-5052 H32, blacha lub płyta	PN-EN 485-2
A5052P-H34	EN AW-5052 H34, blacha lub płyta	PN-EN 485-2
A6061P-T6 / A6061P-T651	EN AW-6061 T6 / T651, blacha lub płyta	PN-EN 485-2
A6061BE-T6	EN AW-6061 T6, pręt wyciskany	PN-EN 755-2
A6061BD-T6	EN AW-6061 T6, pręt ciągniony	PN-EN 754-2
A7075P-T651	EN AW-7075 T651, płyta	PN-EN 485-2
A6063S (stan wg zamówienia)	EN AW-6063, kształtownik wyciskany	PN-EN 755-2

A5052-H32 a EN AW-5052 H32: bliskie, ale nie identyczne

Skład chemiczny się zgadza, ale każda norma ma własne granice właściwości mechanicznych i własne przedziały grubości. Różnice są niewielkie, dlatego łatwo je przeoczyć.

Parametr	JIS H 4000 (tabela 3)	PN-EN 485-2
5052-H32, wytrzymałość na rozciąganie Rm	215–265 MPa (grubość powyżej 1,3 do 2,9 mm)	odczytaj z tabeli normy dla swojej grubości
5052-H32, umowna granica plastyczności Rp0,2, min.	155 MPa, wymagana tylko na życzenie zamawiającego	odczytaj z tabeli normy
5052-H34, Rm	235–285 MPa	odczytaj z tabeli normy
6061-T6, Rm, min.	295 MPa (grubość powyżej 0,5 do 6,5 mm)	odczytaj z tabeli normy
6061-T6, Rp0,2, min.	245 MPa (ten sam przedział)	odczytaj z tabeli normy

Z tego wynikają dwie rzeczy. Po pierwsze, certyfikat potwierdzający tylko zgodność z PN-EN 485-2 sam z siebie nie dowodzi, że materiał spełnia wartości minimalne JIS (i odwrotnie). Po drugie, dla A5052P wymóg granicy plastyczności wg JIS obowiązuje tylko na życzenie zamawiającego; jeśli Rp0,2 ma znaczenie dla konstrukcji, ustal ze stroną japońską, czy ma być zamówiona i raportowana w atestach (w Japonii atest hutniczy nazywa się potocznie miru-shīto).

Serie 1000–7000: stopy obrabialne i nieobrabialne cieplnie

Rysunek 2: Siedem serii stopów aluminium do przeróbki plastycznej

Stopy dzielą się na dwie grupy, zależnie od sposobu uzyskania wytrzymałości.

Nieobrabialne cieplnie: wytrzymałość z umocnienia przez zgniot (np. walcowanie)

Seria 1000Aluminium techniczneMin. 99% Al. Bardzo dobre przewodnictwo elektryczne i cieplne oraz odporność na korozję, ale niska wytrzymałość. Radiatory, reflektory

Seria 3000Al-Mn3003 jest ok. 10% mocniejszy niż 1100. Naczynia, pokrycia dachowe, puszki na napoje

Seria 4000Al-SiNiska temperatura topnienia. Druty spawalnicze, luty, tłoki

Seria 5000Al-MgDobra odporność na korozję i spawalność. 5052, 5083. Blachy, statki

Obrabialne cieplnie: wytrzymałość z przesycania i starzenia

Seria 2000Al-CuDuraluminium (2017) i inne. Wysoka wytrzymałość, niższa odporność na korozję

Seria 6000Al-Mg-Si6061, 6063. Kompromis między wytrzymałością a odpornością na korozję. Konstrukcje, ramy okienne

Seria 7000Al-Zn-Mg7075 i inne. Jedne z najmocniejszych stopów aluminium. Lotnictwo

Pozostałe

Seria 8000Inne stopyStopy Al-Fe na folie, stopy Al-Li i inne

Źródło: Japan Aluminium Association, „About Aluminum”. Seria 8000 obejmuje „inne stopy”, które nie należą do serii 1–7.

JAA dzieli stopy aluminium na stopy do przeróbki plastycznej (walcowane lub wyciskane do kształtu) oraz stopy odlewnicze (topione i odlewane do form). Czterocyfrowe numery dotyczą tylko stopów do przeróbki plastycznej.

Stopy do przeróbki plastycznej dzielą się dalej na nieobrabialne cieplnie, umacniane zgniotem, oraz obrabialne cieplnie, utwardzane wydzieleniowo. Ten podział decyduje o tym, jakie oznaczenia stanu zobaczysz i ile wytrzymałości kosztuje spawanie.

Stopy nieobrabialne cieplnie (serie 1000, 3000, 4000 i 5000)

Te stopy zyskują wytrzymałość dzięki umocnieniu przez zgniot, np. podczas walcowania, a nagrzewanie je mięknie. Seria 5000 ma dobrą odporność na korozję i spawalność, dlatego występuje w wielu odmianach i ma szerokie zastosowania.

Wytrzymałość w serii 5000 rośnie wraz z zawartością magnezu. Stop 5052, o umiarkowanej zawartości Mg, trafia do wyrobów z blachy i pojazdów. Stop 5083 z ok. 4,5–5% Mg jest najmocniejszym ze stopów nieobrabialnych cieplnie i służy do konstrukcji spawanych, takich jak statki i zbiorniki LNG.

Stopy obrabialne cieplnie (serie 2000, 6000 i 7000)

Te stopy przesyca się (nagrzewa, aby rozpuścić dodatki stopowe), szybko chłodzi, a następnie starzeje, tak że wydzielają się drobne cząstki umacniające. Duraluminia z serii 2000 dorównują wytrzymałością stali, ale duża zawartość miedzi obniża odporność na korozję, więc w trudnych warunkach wymagają ochrony antykorozyjnej.

Seria 6000 łączy wytrzymałość z odpornością na korozję. Typowe przykłady to 6063, używany w dużych ilościach na aluminiowe ramy okienne, oraz 6061, którego granica plastyczności jest porównywalna z konstrukcyjną stalą. W serii 7000 są stopy z miedzią, jak 7075 (jeden z najmocniejszych stopów aluminium), i stopy bez miedzi do konstrukcji spawanych, jak 7N01.

Stopy odlewnicze i do odlewania ciśnieniowego: osobny system

Odlewy ciśnieniowe, częste w częściach silników i obudowach, mają inne znaki, np. ADC12. Dla stopów odlewniczych nie ma międzynarodowego rejestru takiego jak dla stopów do przeróbki plastycznej, więc oznaczenia różnią się w zależności od kraju (w Europie obowiązuje PN-EN 1706 i numery EN AC). ADC12 (JIS H 5302) bywa zestawiany z EN AC-46000 (AlSi9Cu3(Fe)), ale tabele się różnią i granice składu nie są takie same, więc odpowiednik uzgodnij ze stroną japońską. Część obrabiana z blachy lub pręta i część odlana do kształtu pochodzą z zupełnie różnych systemów materiałowych.

A5052, A6061 i A7075 w skrócie

A5052, A6061 i A7075 to stopy, które najczęściej spotkasz w częściach maszyn, ramach urządzeń i oprzyrządowaniu. Należą do różnych serii i uzyskują wytrzymałość w różny sposób, więc zacznij od ogólnego obrazu.

Rysunek 3: A5052, A6061 i A7075 – porównanie

Wraz ze wzrostem wytrzymałości rosną ograniczenia w spawaniu i odporności na korozję.

A5052

A6061

A7075

Seria

5000 (Al-Mg)
Nieobrabialny cieplnie

6000 (Al-Mg-Si)
Obrabialny cieplnie

7000 (Al-Zn-Mg-Cu)
Obrabialny cieplnie

Główne dodatki stopowe

Mg 2,2–2,8%

Mg 0,8–1,2%, Si 0,40–0,8%, niewielka ilość Cu

Zn 5,1–6,1%, Mg 2,1–2,9%, Cu 1,2–2,0%

Typowe stany

H32, H34

T6, T651

T6, T651

Wytrzymałość

Średnia

Wysoka (granica plastyczności porównywalna z konstrukcyjną stalą)

Jedna z najwyższych wśród stopów aluminium

Odporność na korozję

Dobra. Bardzo dobra w wodzie morskiej

Dobra

Niższa

Spawanie

Dobrze nadaje się

Możliwe, ale wytrzymałość złącza spada

Skłonność do pęknięć przy spawaniu łukowym

Główne zastosowania

Ogólne wyroby z blachy, statki, pojazdy, budownictwo

Konstrukcje, pojazdy, części maszyn

Lotnictwo, sprzęt sportowy, części o wysokiej wytrzymałości

Zakresy składu wg JIS H 4000. Właściwości wg Japan Aluminium Association, „About Aluminum”, oraz uwag o właściwościach i zastosowaniach w JIS H 4000 i H 4040.

Poniższa tabela zawęża porównanie do wytrzymałości, spawania i kryteriów wyboru.

	A5052	A6061	A7075
Seria	5000 (Al-Mg)	6000 (Al-Mg-Si)	7000 (Al-Zn-Mg-Cu)
Sposób uzyskania wytrzymałości	Umocnienie przez zgniot (H32, H34)	Obróbka cieplna (T6)	Obróbka cieplna (T6)
Rm blachy (JIS)	215–265 MPa (H32)	min. 295 MPa (T6)	min. 540 MPa (T6)
Odporność na korozję	Dobra, także w wodzie morskiej	Dobra	Niższa
Spawanie	Dobrze nadaje się	Możliwe, ale strefa spoiny traci wytrzymałość	Skłonność do pęknięć przy spawaniu łukowym
Kiedy wybrać	Elementy z blachy i spawane	Konstrukcje skręcane, części maszyn	Miejsca wymagające maksymalnej wytrzymałości

JAA uznaje A5052 za swój „najbardziej reprezentatywny stop”. To stop o średniej wytrzymałości, którego wytrzymałość zmęczeniowa jest wysoka w stosunku do wytrzymałości statycznej i który dobrze znosi wodę morską, więc zwykle jest pierwszym kandydatem, gdy nie ma powodu wybierać inaczej.

A6061 to stop obrabialny cieplnie z niewielkim dodatkiem miedzi, który po obróbce T6 osiąga dość wysoką granicę plastyczności. A7075, opracowany w Japonii, znany jest tam jako cho-cho-jurarumin („super-super-duraluminium”). Należy do najmocniejszych stopów aluminium, ale z tych trzech ma największe ograniczenia w odporności na korozję i spawalności.

Rysunek 4: Wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności blach (JIS H 4000)

JIS gwarantuje dla blachy A7075-T6 ponad dwukrotnie wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż dla A5052-H32.

Wytrzymałość na rozciąganie R_mGranica plastyczności R_p0,2

A5052-H32Powyżej 1,3 do 2,9 mm

215–265 MPa

min. 155

A6061-T6Powyżej 0,5 do 6,5 mm

min. 295

min. 245

A7075-T6Powyżej 1,5 do 3,0 mm

min. 540

min. 470

Wartości z JIS H 4000 (blachy, taśmy i płyty), tabela 3; zależą od przedziału grubości. Wartość granicy plastyczności dla A5052P obowiązuje tylko na życzenie zamawiającego. Rzeczywiste wartości sprawdź w atestach.

Porównując liczby, zawsze zestawiaj jednocześnie stan i przedział grubości. Wyżarzony A5052 (stan O) i A5052-H34 różnią się wytrzymałością bardzo mocno, a nawet w jednym stanie wartości normowe zmieniają się z przedziału na przedział.

Oznaczenia stanów: jak H32 i T6 zmieniają materiał

Rysunek 5: Podstawowe oznaczenia stanów i typowe przykłady

Oznaczenie stanu pokazuje, jaki proces ustalił stan materiału po wytworzeniu.

F: stan po wytworzeniuBrak specjalnej kontroli umocnienia zgniotem ani obróbki cieplnej

Proces ustalający stan

O: wyżarzonyStan najbardziej miękki. Do części z ostrym gięciem lub głębokim tłoczeniem

H: umocniony przez zgniotStopy nieobrabialne cieplnie. H32 = umocniony przez zgniot, stabilizowany, ¼ twardy

T: obrobiony cieplnieStopy obrabialne cieplnie. T6 = przesycony, a następnie sztucznie starzony

Druga cyfra po H to stopień twardości (2 = ¼ twardy, 4 = ½ twardy, 6 = ¾ twardy, 8 = twardy). T651 to T6 z dodatkowym rozciąganiem w celu usunięcia naprężeń własnych.

Źródło: JIS H 0001 (oznaczenia stanów). JIS definiuje też W – stan niestabilny, w którym stop starzeje się naturalnie po przesycaniu.

Numer stopu mówi, z czego materiał jest zrobiony. Oznaczenie stanu po łączniku mówi, w jakim stanie go wykończono. JIS H 0001 definiuje pięć podstawowych znaków: F, O, H, W i T. Norma powstała w oparciu o ISO 2107 i odwołuje się także do amerykańskiej ANSI H35.1. Oznaczenia stanów w PN-EN 515 (H32, T6, T651) zapisuje się tak samo, ale rzadsze znaki potwierdź ze stroną japońską.

Stany H: wytrzymałość ze zgniotu

Stany H dotyczą stopów nieobrabialnych cieplnie. Pierwsza cyfra pokazuje sposób wykończenia:

• H1: tylko umocniony przez zgniot
• H2: umocniony przez zgniot, a następnie częściowo wyżarzony
• H3: umocniony przez zgniot, a następnie stabilizowany

Druga cyfra to stopień twardości: 2 to ¼ twardy, 4 to ½ twardy, a 8 – twardy. A5052-H32 i H34, oba częste w wyrobach z blachy, to ten sam materiał stabilizowany, w stopniu ¼ twardym i ½ twardym. H34 jest mocniejszy, ale trudniejszy do gięcia.

A5052-H32 czy H34: którego użyć

Wybór między H32 a H34 to częste pytanie na rysunkach i w ofertach na wyroby z blachy. Oba stany są umocnione przez zgniot i stabilizowane, a różnią się tylko stopniem twardości.

JIS H 4000 podaje dla H32 wytrzymałość na rozciąganie 215–265 MPa, a dla H34 235–285 MPa, więc zakres H34 leży ok. 20 MPa wyżej. Dokładne wartości zależą od przedziału grubości.

• Części z blachy z wieloma gięciami lub małymi promieniami gięcia: H32, z większym zapasem wydłużenia, rzadziej pęka
• Pokrywy i panele używane płasko, z niewielką liczbą gięć: H34, gdy chcesz mieć trochę więcej wytrzymałości i odporności na wgniecenia
• Dostępność: stany magazynowe różnią się u poszczególnych dystrybutorów. Jeden z przykładów: cienka blacha głównie w H34, a płyty grubsze niż ok. 6 mm głównie w H112 (stan po obróbce plastycznej na gorąco lub z niewielkim zgniotem na zimno, z gwarantowanymi właściwościami mechanicznymi)

Jeśli na rysunku jest tylko „A5052P” bez stanu, o tym, co dostaniesz, decyduje dostawca. Dla części z wymaganiami dotyczącymi gięcia lub wytrzymałości podaj stan, a w razie wątpliwości wykonaj próbne gięcie i sprawdź, czy nie pojawiają się pęknięcia. Gdy dostaniesz taki rysunek z Japonii, zapytaj, jaki stan miał na myśli konstruktor.

Stany T: wytrzymałość z obróbki cieplnej

Stany T dotyczą stopów obrabialnych cieplnie. T4 to przesycanie (nagrzanie w celu rozpuszczenia dodatków stopowych i szybkie schłodzenie) z naturalnym starzeniem w temperaturze pokojowej. T6 to przesycanie, a następnie sztuczne starzenie w podwyższonej temperaturze; to typowy stan dla A6061 i A7075.

Ten proces działa inaczej niż hartowanie i odpuszczanie stali. Hartowanie utwardza samą strukturę stali, a w obrabialnych cieplnie stopach aluminium wytrzymałość rośnie, gdy pierwiastki rozpuszczone podczas szybkiego chłodzenia wydzielają się potem w postaci drobnych cząstek.

T651, częsty w grubych płytach i prętach, to stan, w którym po przesyceniu materiał jest rozciągany w celu usunięcia naprężeń własnych, a dopiero potem sztucznie starzony. W precyzyjnych częściach, w których chcesz ograniczyć odkształcenia po obróbce skrawaniem, ta różnica przekłada się na dokładność wykonania.

Ten sam stop, inny stan – inny materiał

Częstą pomyłką w ofertach i zamówieniach jest podanie samego „A6061” bez stanu. Stop 6061 w stanie O jest wykończony w stanie najbardziej miękkim i to inny materiał niż T6, przetworzony na maksymalną wytrzymałość.

Pole materiału traktuj jako jedną specyfikację złożoną ze stopu, rodzaju wyrobu i stanu. Jeśli dopiero uczysz się czytać japońskie rysunki, rozbijaj każde oznaczenie na części i sprawdzaj je po kolei – ten nawyk chroni przed błędami w zamówieniach.

Wybór wg wytrzymałości, masy i sztywności

Niska masa to główny powód wyboru aluminium. Według JAA gęstość względna aluminium wynosi 2,7, czyli ok. jednej trzeciej gęstości żelaza (7,8). Oszczędność masy daje najwięcej w ruchomych elementach urządzeń transportowych, ręcznym oprzyrządowaniu i częściach pojazdów.

Przy tym samym przekroju aluminium ugina się jednak bardziej niż stal. Dane JAA podają moduł Younga (miarę oporu wobec odkształcenia sprężystego) czystego aluminium jako 68,3 GPa.

Moduł Younga niewiele zależy od stopu i stanu, więc mocniejszy stop nie czyni części zauważalnie sztywniejszą. Łatwo to przeoczyć. Gdy problemem jest sztywność, zwiększenie grubości lub dodanie żeber zwykle pomaga bardziej niż przejście na 7075.

W praktyce obliczenia wytrzymałościowe opieraj na umownej granicy plastyczności R_p0,2, praktycznym wskaźniku tego, gdzie zaczyna się trwałe odkształcenie, a nie na wytrzymałości na rozciąganie, a ugięcie sprawdzaj osobno.

• Średnia wytrzymałość wystarcza, a część jest gięta lub spawana: A5052
• Potrzebna granica plastyczności zbliżona do stali, a część jest skręcana: A6061-T6
• Potrzebna maksymalna wytrzymałość przy ograniczonej masie i wymiarach: A7075-T6

Wybór wg spawalności

Spawanie to obszar, w którym trzy stopy różnią się najwyraźniej. Czy część będzie spawana, rozstrzygnij już na wczesnym etapie doboru materiału.

Rysunek 6: Spawalność poszczególnych stopów

Im bardziej stop opiera wytrzymałość na obróbce cieplnej, tym więcej traci jej pod wpływem ciepła spawania.

A5052

Nadaje się do konstrukcji spawanychNieobrabialny cieplnie, dobra spawalność. Szeroko stosowany w spawanych zespołach z blachy

A5083

Nadaje się do konstrukcji spawanychNajmocniejszy stop nieobrabialny cieplnie. Spawane konstrukcje statków, zbiorników niskotemperaturowych i zbiorników ciśnieniowych

A6061-T6

Uwaga na spadek wytrzymałości przy spoinieStrefa przy spoinie traci wytrzymałość stanu T6. Ponieważ złącza spawane są słabsze, stosuje się go głównie w konstrukcjach skręcanych lub nitowanych

A7075-T6

Nie nadaje się do spawania łukowegoSkłonny do pęknięć podczas krzepnięcia. Zakładaj połączenia mechaniczne

Źródła: Japan Aluminium Association, „About Aluminum”; JIS H 4000 / H 4040; Japan Welding Engineering Society, Welding Information Center, Q&A; Nature Communications (2019).

A5052 i A5083 są nieobrabialne cieplnie, więc ciepło spawania kosztuje je stosunkowo niewiele wytrzymałości, dzięki czemu nadają się do konstrukcji spawanych. Dlatego duże spawane konstrukcje, jak statki i zbiorniki, tak często wykonuje się ze stopów serii 5000. A6061-T6 natomiast można spawać, ale ciepło niweluje efekt starzenia.

Z technicznych pytań i odpowiedzi Japan Welding Engineering Society wynika przykład doczołowego złącza spawanego w 6061-T6 o grubości 3,2 mm. Materiał rodzimy zmiękł w odległości do ok. 20 mm od osi spoiny, a w odległości ok. 10 mm od osi wytrzymałość spadła do ok. 60–70% wartości sprzed spawania.

Jeśli po spawaniu można powtórzyć obróbkę T6, to według tego samego źródła spadek prawie znika.

A7075 jest znany ze skłonności do pęknięć podczas spawania łukowego. Praca opublikowana w Nature Communications w 2019 roku, dotycząca stopów wysokowytrzymałych takich jak 7075, wskazuje, że pękanie spoin ogranicza ich szersze zastosowanie. Konstrukcje z 7075 zakładają więc zwykle połączenia śrubowe lub nitowane.

Wybór wg wykończenia, skrawalności i rodzaju wyrobu

Po wytrzymałości i spawaniu kolejne czynniki to obróbka powierzchniowa, łatwość obróbki skrawaniem i to, czy materiał jest dostępny w potrzebnej postaci.

Anodowanie

Anodowanie (po japońsku arumaito; w Polsce potocznie eloksal) to częsta obróbka powierzchniowa aluminium. Wytwarza na powierzchni twardą, grubą warstwę tlenku, która poprawia odporność na korozję i zużycie. W odróżnieniu od powłok galwanicznych na częściach stalowych, które dodają metal z zewnątrz, anodowanie zamienia w powłokę sam metal podłoża.

Barwa powłoki zależy od składu stopu. Dane JAA opisują A5056 jako stop, który dobrze się anoduje i barwi.

Japońska firma zajmująca się obróbką powierzchniową podaje, że A2017 i A7075, z dużą zawartością miedzi lub cynku, przybierają barwę nawet po bezbarwnym anodowaniu. W częściach widocznych dobieraj więc materiał i warunki obróbki razem.

Skrawalność

Skrawalność także zależy od stopu. Uwagi o właściwościach w JIS H 4040 oceniają 2017 jako stop o dobrej skrawalności, a automatowy 2011 – o bardzo dobrej. Oba stosuje się na części maszyn i wkręty.

Części obrabiane skrawaniem czasem wykonuje się z tych stopów serii 2000 ze względu na skrawalność, ale oba zawierają dużo miedzi i mają niższą odporność na korozję. Wybór sprowadza się do pytania, co jest ważniejsze: łatwość obróbki czy odporność na korozję. Rzeczywista skrawalność zależy też od narzędzi i parametrów, więc decyzję podejmij razem z obrabiarnią. W Europie dostępny jest głównie stop EN AW-2017A; przy zamianie 2017 na 2017A potwierdź skład.

Rodzaj wyrobu i dostępność

Sprawdź, czy stop jest sprzedawany w potrzebnej postaci. Dla blach typowym wyborem jest A5052, a w grubych płytach i prętach często spotyka się A6061, A2017 i A7075.

Dla kształtowników wyciskanych o złożonym przekroju, takich jak ramy okienne i profile konstrukcyjne, zwykle stosuje się A6063. Jest słabszy niż 6061, ale łatwo się wyciska i ma dobrą odporność na korozję oraz dobrą podatność na obróbkę powierzchniową.

Przy projektowaniu z profili praktycznie jest wybierać z stopów do wyciskania, takich jak 6063 lub 6N01 (6005C). 6061 i 7075 wyciska się trudniej niż 6063, więc słabiej nadają się na profile o złożonym przekroju.

Schemat wyboru: od którego stopu zacząć

Rysunek 7: Schemat wyboru stopu aluminium

Idź od góry i zacznij od kandydata, przy którym po raz pierwszy odpowiesz „tak”.

P1Czy część będzie spawana?

Tak → A5052. A5083, jeśli potrzebujesz większej wytrzymałości lub odporności na wodę morską

Nie → P2

P2Czy potrzebny jest kształtownik wyciskany o złożonym przekroju?

Tak → A6063. Jeśli to za mało wytrzymałe, stop do wyciskania, np. 6N01

Nie → P3

P3Czy potrzebna jest granica plastyczności zbliżona do stali?

Tak → A6061-T6. Konstrukcje skręcane i części maszyn

Nadal za mało → P4

P4Czy potrzebujesz maksymalnej wytrzymałości przy ścisłych ograniczeniach masy i wymiarów?

Tak → A7075-T6. Nie nadaje się do spawania łukowego, więc zakładaj mocowanie mechaniczne i ochronę przed korozją

To reguła praktyczna. Przy rzeczywistym doborze uwzględnij też obciążenia, środowisko pracy, obróbkę powierzchniową, koszt i to, co dostawca ma na magazynie.

Najpierw rozstrzygnij dwie sprawy: czy część będzie spawana i jaką ma postać. Te dwie odpowiedzi mocno zawężają listę kandydatów, a potem przechodzisz do mocniejszego stopu tylko tak daleko, jak wymaga tego potrzebna wytrzymałość.

Gdzie sprawdza się A5052

A5052 nadaje się głównie do giętych lub spawanych części z blachy, takich jak pokrywy, panele, wsporniki i obudowy. Dobra odporność na korozję i stosunkowo wysoka wytrzymałość zmęczeniowa sprawiają, że sprawdza się też w częściach pojazdów narażonych na drgania oraz w częściach pracujących na zewnątrz lub w wilgoci. Dla wyrobów z blachy A5052 to domyślny punkt wyjścia.

Gdzie sprawdza się A6061

A6061 nadaje się do skręcanych części konstrukcyjnych, takich jak ramy urządzeń, płyty podstawy, oprzyrządowanie i części maszyn. Uwagi o właściwościach w JIS opisują go głównie jako materiał konstrukcyjny do połączeń śrubowych i nitowych, a często obrabia się go skrawaniem z grubej płyty lub pręta okrągłego.

Gdzie sprawdza się A7075

A7075 nadaje się do części, w których masa i wytrzymałość są wykorzystywane do granic możliwości, takich jak elementy lotnicze, sprzęt sportowy, ramiona robotów i silnie obciążone oprzyrządowanie. Ponieważ ma niższą odporność na korozję, łatwo przybiera barwę po anodowaniu i nie nadaje się do spawania łukowego, zarezerwuj go dla miejsc, które naprawdę wymagają takiej wytrzymałości.

Kiedy szukać poza tymi trzema

W zależności od zastosowania warto rozważyć inne stopy:

• seria 1000 na szyny zbiorcze i radiatory, które wymagają dobrego przewodzenia prądu lub ciepła
• seria 3000 na cienkie wyroby kształtowane, takie jak puszki na napoje i pokrycia dachowe
• 5083 na duże konstrukcje spawane narażone na wodę morską

Dla skomplikowanych części produkowanych w dużych seriach warto też porównać z materiałem przerabianym plastycznie odlewy ciśnieniowe, np. ADC12.

Co potwierdzić przed zamianą materiału

Jeśli japoński rysunek lub oferta podaje oznaczenie aluminium JIS, a chcesz kupić materiał lokalnie lub zaakceptować odpowiednik EN AW, potwierdź poniższe punkty na piśmie z japońskim klientem, konstruktorem lub dostawcą, zanim złożysz zamówienie.

• Czy oznaczenie jest kompletne? Powinno zawierać stop, rodzaj wyrobu i stan. Jeśli na rysunku jest tylko „A5052P” lub „A6061”, zapytaj, jaki stan zakładał konstruktor.
• Która norma JIS obowiązuje dla wyrobu? H 4000 (blachy i płyty), H 4040 (pręty i druty) lub H 4100 (kształtowniki wyciskane) wskazuje, czy porównywać z PN-EN 485, 754 czy 755.
• Czy odpowiednik EN jest akceptowany? Jeśli tak, czy materiał musi spełniać także minima JIS (np. R_m min. 295 MPa dla A6061P-T6 w przedziale 0,5–6,5 mm), czy tylko normę zamienną?
• Czy inny stan jest dopuszczalny? Na przykład H32 zamiast H34, jeśli akurat jest na magazynie, T651 zamiast T6 albo H112 dla grubej płyty.
• Jakie właściwości muszą być certyfikowane? Dla A5052P JIS stosuje wymóg granicy plastyczności tylko na życzenie. Potwierdź, czy R_p0,2 ma być zamówiona i raportowana.
• Czy część będzie spawana, anodowana dla wyglądu lub intensywnie obrabiana? To decyduje, czy dopuszczalny jest inny stop, np. 2017 lub 7075 zamiast 6061.
• Czy stop jest typowo japoński? Dla stopów typu 7N01 lub odlewów takich jak ADC12 zapytaj konstruktora, jaki odpowiednik zaakceptuje.
• Jakie dokumenty trzeba przekazać? Zwykle atest hutniczy (świadectwo odbioru, np. typ 3.1 wg PN-EN 10204), który wskazuje normę i podaje rzeczywisty skład chemiczny oraz właściwości mechaniczne.

Gotowe pytanie do strony japońskiej (po angielsku, w razie potrzeby wklej do e-maila):

• „Drawing no. ___ specifies A5052P (temper not stated). Which temper is required – H32 or H34? Is EN AW-5052 sheet to EN 485-2 acceptable, and must it also meet the JIS H 4000 limits? Is yield strength to be certified on the 3.1 certificate?”

Ograniczenia tego artykułu

• Zgodność numerów stopów wynika z międzynarodowego systemu rejestracji. Normy wyrobów, tolerancje i granice właściwości nadal różnią się między JIS a PN-EN, a tabele odpowiedników nie zawsze się zgadzają. „Odpowiednik” oznacza tu „najbliższy”, nie „identyczny” – zawsze potwierdź ze stroną japońską lub dostawcą.
• Wartości właściwości to minima lub zakresy ze źródeł podanych niżej. Normy są zmieniane (JIS H 4000 zmieniono w 2022 roku), więc przed oparciem się na liczbie sprawdź aktualne wydania JIS i PN-EN.
• Zastosowania lotnicze, urządzenia ciśnieniowe i konstrukcje wykonywane wg przepisów (np. konstrukcje aluminiowe wg PN-EN 1090-3 i projektowane wg Eurokodu 9) mogą wymagać konkretnej specyfikacji materiału. O dopuszczalności zamiennika decyduje zamawiający, projektant lub organ nadzorujący.
• Rury, odkuwki, folie i odlewy podlegają innym normom i nie są tu zestawione.
• Schemat wyboru i uwagi „gdzie się sprawdza” to reguły praktyczne, a nie zastępstwo przeglądu projektu pod kątem obciążeń i warunków pracy.
• Artykuł nie jest instrukcją bezpiecznej pracy. Obróbka skrawaniem i szlifowanie aluminium wytwarza drobny pył, który może być palny, więc stosuj zasady BHP i ochrony przeciwwybuchowej obowiązujące w Twoim zakładzie.

Podsumowanie

FAQ

Czy A5052 to to samo co aluminium EN AW-5052?

Stop jest ten sam. JIS A5052 używa międzynarodowo zarejestrowanego numeru 5052, a Japan Aluminium Association podaje, że te same cztery cyfry oznaczają dokładnie ten sam skład chemiczny. Normy wyrobów jednak się różnią, więc granice właściwości mechanicznych i tolerancje mogą się nieznacznie różnić między JIS H 4000 a PN-EN 485.

Jaki jest odpowiednik A5052P-H34 w normach europejskich?

Najbliższym odpowiednikiem jest blacha lub płyta EN AW-5052 H34 wg PN-EN 485-2. „P” oznacza w JIS H 4000 blachę, taśmę lub płytę, a H34 – stan umocniony przez zgniot, stabilizowany, ½ twardy.

A6061 a EN AW-6061: czy jest różnica?

Skład chemiczny jest taki sam, ale minimalne właściwości zależą od normy. Dla blachy w stanie T6 JIS H 4000 podaje R_m min. 295 MPa i R_p0,2 min. 245 MPa w przedziale grubości powyżej 0,5 do 6,5 mm. Wartości z PN-EN 485-2 odczytaj dla swojej grubości i porównaj, zanim zamienisz materiał.

Której normie europejskiej odpowiada JIS H 4000?

Najbliższa wg zakresu jest PN-EN 485 (część 2 dla właściwości mechanicznych): obie dotyczą blach, taśm i płyt z aluminium i jego stopów. Dla prętów i drutów z JIS H 4040 porównuj PN-EN 755 (wyciskane) lub PN-EN 754 (ciągnione), a dla kształtowników wyciskanych z JIS H 4100 – PN-EN 755.

Czym różni się H32 od H34?

Oba stany są umocnione przez zgniot i stabilizowane. H32 jest ¼ twardy, a H34 ½ twardy. Dla blachy A5052 JIS H 4000 podaje wytrzymałość na rozciąganie 215–265 MPa dla H32 i 235–285 MPa dla H34, więc H34 jest mocniejszy, ale gorzej znosi ciasne gięcia.

Źródła

• Serie stopów, zasady oznaczania, właściwości stopów i gęstość względna: Japan Aluminium Association, „About Aluminum” (PDF, po japońsku)
• Międzynarodowy rejestr stopów: The Aluminum Association, „Teal Sheets”
• Skład i właściwości mechaniczne blach: JIS H 4000, blachy, taśmy i płyty z aluminium i jego stopów (po japońsku)
• Oznaczenia i właściwości prętów: JIS H 4040, pręty i druty z aluminium i jego stopów (po japońsku)
• Kształtowniki wyciskane: JIS H 4100, kształtowniki wyciskane z aluminium i jego stopów (po japońsku)
• Aktualne wydania JIS i angielskie tytuły: JIS H 4000:2022, JIS H 4040:2023, JIS H 4100:2022 (podglądy Japanese Standards Association)
• Oznaczenia stanów: JIS H 0001, aluminium, magnez i ich stopy – oznaczenia stanów (po japońsku)
• Normy europejskie (do sprawdzenia w aktualnych wydaniach w PKN): PN-EN 573-1 i 573-3 (system oznaczeń i skład chemiczny), PN-EN 485-1 do 485-4 (blachy, taśmy i płyty), PN-EN 515 (oznaczenia stanów), PN-EN 754-2 (pręty i rury ciągnione), PN-EN 755-2 (pręty, rury i kształtowniki wyciskane), PN-EN 1706 (odlewy)
• Utrata wytrzymałości w spoinach 6061-T6: Japan Welding Engineering Society, Welding Information Center, Q&A Q-01-05-03 (po japońsku)
• Pękanie spoin w 7075: Sokoluk i in., „Nanoparticle-enabled phase control for arc welding of unweldable aluminum alloy 7075”, Nature Communications (2019)
• Barwa bezbarwnego anodowania wg stopu: Koike Techno, „Barwa bezbarwnego anodowania wg stopu aluminium” (po japońsku)