Aliaj de aluminiu de fabricație aditivă

R: Aliajul de aluminiu este un amestec de metal în care aluminiul este componenta principală. Alte elemente care sunt adăugate de obicei la aluminiu includ: cupru, magneziu, mangan, siliciu, staniu, nichel, zinc.

Aluminiul este rar folosit în forma sa pură, deoarece este moale și slab. Celelalte elemente îi îmbunătățesc proprietățile mecanice și îl fac potrivit pentru diferite aplicații.

R: În producție, aluminiul este rareori pur. În schimb, producătorii formează aliaje care măresc dramatic rezistența și rigiditatea aluminiului, păstrând în același timp celelalte proprietăți dorite. Atât profesioniștii, cât și neprofesioniștii fac adesea comparații între aluminiu și oțel, deoarece cele două metale sunt ambele folosite pentru o varietate atât de mare de produse.

Dar compararea aluminiului cu oțelul este un pic ca a compara merele cu portocale: oțelul este deja un aliaj, în timp ce aluminiul este un element. Oțelul carbon, un aliaj de oțel de bază, este compus din fier (Fe) și carbon (C). Aluminiul pur, în ciuda numeroaselor sale proprietăți câștigătoare, este prea moale și nu este suficient de puternic pentru majoritatea aplicațiilor industriale. Dar aliajele de aluminiu pot fi de treizeci de ori mai puternice decât aluminiul pur și depășesc în mod regulat oțelul în raportul rezistență-greutate.

A: Aluminiu vs oțel inoxidabil: diferențe cheie

• Putere

Oțelul inoxidabil este mai greu și mai puternic decât aluminiul. De fapt, aluminiul are aproximativ 1/3 din greutatea oțelului. Chiar dacă oțelul inoxidabil este mai puternic, aluminiul are un raport rezistență-greutate mult mai bun decât oțelul inoxidabil.

• Conductivitate

Oțelul este un slab conductor de electricitate datorită stratului său dens de oxid protector. Pe de altă parte, aluminiul este un foarte bun conductor electric și termic.

• Cost

Aluminiul este mai scump decât oțelul inoxidabil dacă te uiți la preț în funcție de greutate. Dar, dacă te uiți la preț în funcție de volum, aluminiul este mai rentabil, deoarece obții mai mult produs.

• Rezistență la căldură

Când comparăm oțelul inoxidabil cu aluminiu, oțelul inoxidabil are o rezistență mult mai bună la căldură cu un punct de topire de 2500 ℉, în timp ce aluminiul devine foarte moale în jurul valorii de 400 ℉ cu un punct de topire de 1220 ℉. Cu toate acestea, aluminiul are avantajul față de oțel la temperaturi scăzute. Pe măsură ce temperatura scade, rezistența la tracțiune a aluminiului crește, în timp ce oțelul devine casant la temperaturi scăzute.

• Rezistență la coroziune

Aluminiul nu rugineste; cu toate acestea, se corodează atunci când este expus la sare. Oțelul inoxidabil este foarte rezistent la coroziune și nu ruginește ușor. În plus, oțelul inoxidabil este neporos, ceea ce îi conferă mai multă rezistență la coroziune.

• Impact asupra mediului, reciclabilitate

Oțelul inoxidabil este cunoscut pentru capacitatea sa bună de reciclare. Potrivit Napa Recycling, oțelul este cel mai reciclat material din lume. Are proprietăți magnetice distincte care îl fac un material ușor de recuperat din fluxul de deșeuri pentru reciclare. În plus, proprietățile oțelului rămân neschimbate indiferent de câte ori este reciclat oțelul.

Chiar dacă oțelul este cel mai reciclat material, aluminiul este cel mai reciclabil dintre toate materialele. De fapt, aluminiul aruncat este mai valoros decât orice alt material din coșul de reciclare. Aproape 75% din tot aluminiul produs în SUA este încă în uz astăzi, deoarece aluminiul poate fi reciclat din nou și din nou într-o buclă închisă adevărată. Pentru a afla mai multe despre reciclarea aluminiului, vizitați Asociația Aluminiului.

• Diferite aplicații ale aluminiului versus oțel

Aluminiul și oțelul sunt peste tot. Dacă te uiți în jur în orice loc, sunt șanse să vezi ceva care conține unul dintre aceste metale. Mai jos sunt câteva aplicații comune ale oțelului inoxidabil și aluminiului.

R: Avantaje și dezavantaje ale aluminiului

Pro

• Este o varianta mai ieftina
• Inodor si impermeabil
• Reflectivitate și flexibilitate
• Prelucrabilitate ridicată și reciclabilitate
• Rezistență la coroziune
• Conductivitate termică ridicată și conductivitate electrică

Contra

• Proces de sudare dificil
• Corodează rapid în apă sărată
• Poate afecta gustul alimentelor ambalate

R: În timp ce aluminiul și titanul sunt alegeri excelente pentru o mare varietate de aplicații, ele nu sunt potrivite pentru fiecare proiect. Înainte de a alege un metal pentru aplicațiile dvs. unice, trebuie să luați în considerare mai mulți factori, inclusiv următorii:

Aplicații

Proprietățile respective ale titanului și aluminiului le fac ideale pentru diverse aplicații. De exemplu, titanul este perfect pentru aplicații care necesită materiale rezistente la căldură. Acestea includ aplicații medicale, componente de satelit, componente marine și dispozitive de fixare.

Între timp, aluminiul este potrivit pentru cadre de vehicule și biciclete, radiatoare, conductori electrici, bărci mici și alte aplicații care necesită o conductivitate termică ridicată.

Procese opționale de prelucrabilitate

Materialul pe care îl alegeți pentru proiectul dumneavoastră determină geometria produselor finale. De asemenea, determină metoda de prelucrare utilizată pentru material în timpul producerii pieselor dumneavoastră. Aluminiul este mai compatibil cu o gamă largă de procese. Oferă componente de înaltă calitate în cazurile în care trebuie să faceți piese rapid.

De asemenea, acest material este mai ușor de lucrat decât titanul și este opțiunea mai bună pentru a face piese complicate cu cerințe de toleranță strânse.

Cost

Costul de producție este unul dintre factorii fundamentali pe care trebuie să îi luați în considerare atunci când alegeți un metal pentru proiectul dvs. În general, aluminiul este un metal rentabil utilizat pentru prelucrarea de precizie și multe alte procese de prototipare. Fabricarea componentelor este adesea mai ieftină cu aluminiu decât cu titan.

Titanul are un cost ridicat de extracție și fabricație în comparație cu aluminiul. Prețul său ridicat îi limitează aplicarea. Cu toate acestea, titanul este un material ideal pentru scopurile dumneavoastră de prelucrare dacă costul de prelucrare al titanului nu este o provocare.

Greutate și forță

Greutatea și rezistența titanului față de aluminiu sunt alte diferențe între aceste metale. Titanul are o densitate de 4500 kg/m3 spre deosebire de 2712 kg/m3 de aluminiu. Drept urmare, titanul este mai greu în comparație cu aluminiul. Aceasta înseamnă că aveți nevoie de mai puțin titan în prelucrarea dumneavoastră pentru a avea un produs ușor.

Titanul este alegerea mai bună când vine vorba de rezistență. Rezistența sa la tracțiune variază de la 230 MPa la 1400 MPa în comparație cu aluminiul, care are o marjă de 90 MPa până la 690 MPa. Titanul pur are o putere redusă, în timp ce aluminiul pur este mai slab. Cu toate acestea, puteți combina aluminiul cu alte aliaje metalice pentru a-i spori rezistența în funcție de nevoile dvs.

Deșeuri produse

Deșeurile de prelucrare sunt un alt factor crucial în gestionarea proiectelor complexe de geometrie de design. Geometriile complexe ale designului vă pot limita metoda de prelucrare, indiferent de materialul ales. Ca rezultat, măcinarea excesului de material devine inevitabilă. Uneori, majoritatea producătorilor folosesc aluminiul pentru prototipare, iar titanul este folosit pentru producția de produse speciale în loturi mici. În cele mai multe cazuri, alegerea aluminiului ieftin în locul titanului este recomandabilă, deoarece ajută la reducerea costului total.

Cerințe estetice

Unele piese frezate necesită adesea aplicarea unor culori specifice pentru finisarea estetică. Titanul oferă un aspect de suprafață argintiu care pare mai întunecat atunci când este sub lumină. Între timp, aluminiul are un aspect alb-argintiu. Materialul pe care îl alegeți va determina dacă produsul dvs. are o culoare argintie sau gri plictisitoare. Cu toate acestea, ambele materiale pot lua diverse alte proceduri de finisare a suprafețelor metalice, cum ar fi sablare cu mărgele, lustruire, cromare etc.

Concluzie

Titanul și aluminiul sunt metale cu proprietăți remarcabile, avantaje și aplicații remarcabile. În ciuda faptului că au calități aproape similare, au aplicații individuale în care una este mai potrivită decât cealaltă. În timp ce titanul este ideal pentru aplicații rezistente la căldură, aluminiul are cea mai bună conductivitate termică de care are nevoie proiectul dumneavoastră.

R: Ambele metale au proprietăți de durabilitate remarcabile și le pot folosi pentru o perioadă lungă de timp. Cu toate acestea, titanul este pe primul loc în ceea ce privește durabilitatea și rigiditatea. Componentele sale durează ani de zile fără semne de uzură. Titanul are o rezistență excelentă la coroziune și durează mai mult deoarece poate rezista la stres.

R: Este destul de ușor să diferențiezi titanul de aluminiu folosind culorile lor specifice. Titanul are o culoare argintie închisă, în timp ce aluminiul variază de obicei de la alb argintiu la gri plictisitor pe mai multe suprafețe. În plus, titanul se simte mult mai dur decât aluminiul. Aluminiul îndepărtează de obicei un bulgăre de material moale atunci când este depus, în timp ce titanul nu.

R: Materialul AlSi7Mg are un efect mai slab de întărire în soluție solidă datorită fracției de volum mai reduse de Si, ceea ce are ca rezultat o rezistență la tracțiune mai mică, o duritate mai mică și o alungire mai mare decât materialul AlSi10Mg. După tratamentul termic, rezistența la rupere și curgerea ambelor materiale au scăzut, iar alungirea a crescut.

R: AlSi10Mg este un aliaj de aluminiu cu proprietăți mecanice excelente combinate cu densitate scăzută, rezistență la coroziune și o capacitate excelentă de turnare, oferind în același timp opțiuni de post-procesare ușoare și flexibile.

Deoarece oferă rezistență ridicată, duritate relativ mare și conductivitate termică ridicată, este utilizat pentru piesele care sunt supuse la sarcini mari.

Aplicațiile includ carcasă și conducte, piese de motor, unelte de producție și matrițe atât pentru prototipuri, cât și pentru fabricare.

R: Cele mai frecvent utilizate fire de sudură din aluminiu MIG sunt ER4043 și ER5356. ER4043 este un fir de sudură MIG de uz general utilizat pentru sudarea aliajelor de aluminiu 2014, 3003, 3004, 4043, 5052, 6061, 6062 și 6063. Sudurile asigură o ductilitate ridicată și o rezistență excelentă la fisurare.

R: În general, pulberile metalice utilizate în imprimantele 3D metalice includ oțel pentru scule, oțel inoxidabil, oțel martensitic, titan pur și aliaje de titan, aliaje de aluminiu, aliaje pe bază de nichel, aliaje pe bază de cupru, aliaje de cobalt-crom etc.

A: Aliaj 3003: Cel mai utilizat dintre toate aliajele de aluminiu. Un aluminiu pur comercial cu adaos de mangan pentru a-și crește rezistența (cu 20% mai puternic decât gradul 1100). Are rezistență excelentă la coroziune și lucrabilitate. Acest grad poate fi ambut sau filat, sudat sau brazat.