Hur tillverkas aluminium? Från råvara till färdig produkt

Steg 1: Utvinning av Bauxit

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. Bauxit bildas när vissa aluminiumhaltiga bergarter vittrar under tropiska förhållanden och utvinns huvudsakligen i tropiska och subtropiska områden som Australien, Brasilien och Guinea, där det kan finnas hela 20-30% bauxit i jorden, eller som fast berg. 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.

Steg 2: Från Bauxit till Aluminiumoxid

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.

Steg 3: Elektrolys - Skapandet av Aluminium

Aluminiumoxid omvandlas till aluminium genom en elektrolytisk process känd som Hall-Héroult-processen. Aluminiumoxiden löses upp i en saltsmälta vid en temperatur av ca 960 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. 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.

Steg 4: Extrudering och Efterbearbetning

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 450-500 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. 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.

Valsning

Vid tillverkning av aluminiumplåt och band minskas tjockleken på götet genom varm- och kallvalsning. Vid varmvalsning värms götet till en temperatur av ca 450-550 grader. Götet får upprepade gånger passera genom spalten mellan två valsar. Avståndet mellan valsarna minskas successivt tills önskad tjocklek uppnåtts.

Folie tillverkas genom att plåten valsas ytterligare, avslutningsvis dubbelvalsas folien vilket innebär att folien får en matt och en blank sida.

Bandgjutning

Bandgjutning är en annan metod för att tillverka coil för valsning till plåt och band. Här används smält metall som stelnar vid passering genom spalten på två roterande vattenkylda valsar. Andra efterbearbetningar inkluderar anodisering, målning eller ytbehandling för att förbättra korrosionsbeständigheten och utseendet.

Efterbearbetning och Ytbehandling av aluminiumprofiler

Efter att en aluminiumprofil har pressats fram i pressverket krävs ofta ytterligare bearbetning och ytbehandling för att få fram den slutgiltiga produkten. Här följer några vanliga bearbetningsmetoder och ytbehandlingsalternativ med en kort förklaring med vad de innebär:

Bearbetningsmetoder:

Kapning: Innebär att skära profilen till önskad längd med hög precision.

Trumling: Används för att avlägsna skarpa kanter genom att rotera profilen tillsammans med slipmedel i en trumma.

Borstgradning: Rengör och polerar ytan genom att borsta bort orenheter och skapa en enhetlig ytfärg.

Håltagning och Stansning: Skapar öppningar och mönster i profilen genom att trycka eller slå ut delar av materialet.

CNC-bearbetning: CNC-bearbetning  är en helautomatisk process där datorstyrda maskiner används för att forma och skära aluminiumdelar med hög precision. Detta gör det möjligt att skapa komplexa och exakta former och detaljer från aluminium med ett konsekvent resultat. Maskinerna som används har 3, 4 eller 5 axlar. De 5-axliga maskinerna används för profilbearbetning och vissa maskiner kan bearbeta profiler med upp till 6-meterslängder.

Ytbehandlingsalternativ:

Anodisering: Förstärker korrosionsbeständigheten och hållbarheten genom att skapa en tjockare oxidfilm på ytan. Det ger även möjlighet till färgning.

Pulverlackering: En form av torr lack som appliceras som ett fritt flytande pulver och sedan härdas under värme. Det ger en hård, slitstark yta som är resistent mot fläckar, blekning och repor.

Genom dessa bearbetnings- och ytbehandlingsmetoder kan aluminiumprofiler anpassas för specifika användningsområden och krav på hållbarhet, utseende och funktionalitet beroende på hur de ska användas.

Återvinning av Aluminium

 Aluminium kan återvinnas oändligt utan att förlora kvalitet. Processen inkluderar insamling och sortering av skrot, kasserat material och spillmaterial som sedan smälts ner och renas för att användas igen. Återvinning minskar behovet av råmaterial och energi (omsmältning kräver endast ca 5% av den energi som krävs för framställning av primäraluminium) och är därmed positivt både ekonomiskt och miljömässigt.

Framtidens Aluminiumtillverkning

Om vi på Alutrade ska sia om framtidens aluminiumtillverkning och vad som kommer att bli allt viktigare, så tror vi att det framförallt är miljöfrågor och effektivitet som står i fokus. Elektrolys är en mycket energikrävande process och det är därför viktigt att hitta förnybara och hållbara energikällor och att processen är så effektiv som möjligt. Vi ser idag att det finns stora skillnader runt om i världen på vilka energikällor som används, där Europa ofta ligger långt fram. Vi tror och hoppas att efterfrågan på aluminium som framställts på ett klimatvänligt sätt kommer att driva på utvecklingen i de länder och områden som fortfarande inte ställt om. När det gäller energin som krävs för extrudering, ytbehandling och bearbetningsmetoder av aluminium är det också en viktigt komponent och vi på Alutrade försöker alltid välja leverantörer som använder förnybara energikällor i största möjliga mån.

En annan utmaning är att efterfrågan på återvunnet aluminium är stor. Hela 75% av allt aluminium som tillverkats är fortfarande i bruk och det är därför hög konkurrens om materialet. Det är positivt att så många vill ha och efterfrågar återvunnet material men i takt med att miljömedvetenheten ökar och efterfrågan växer, kan det leda till en brist på återvunnet aluminium. Därför blir det extra viktigt att även primäraluminium framställs på bästa tänkbara sätt, ur ett miljö- och energiperspektiv, för att på så sätt täcka upp efterfrågan på miljövänligt aluminium.