Additiv tillverkning av aluminiumlegering

S: Aluminiumlegering är en metallblandning där aluminium är huvudkomponenten. Andra element som vanligtvis tillsätts till aluminium inkluderar: koppar, magnesium, mangan, kisel, tenn, nickel, zink.

Aluminium används sällan i sin rena form eftersom det är mjukt och svagt. De andra elementen förbättrar dess mekaniska egenskaper och gör den lämplig för olika applikationer.

S: Vid tillverkning är aluminium sällan rent. Istället bildar tillverkare legeringar som dramatiskt ökar aluminiums styrka och styvhet, samtidigt som de behåller sina andra önskvärda egenskaper. Både proffs och icke-professionellt gör ofta jämförelser mellan aluminium och stål, eftersom de två metallerna båda används för så många olika produkter.

Men att jämföra aluminium med stål är lite som att jämföra äpplen med apelsiner: stål är redan en legering, medan aluminium är ett grundämne. Kolstål, en grundläggande stållegering, består av järn (Fe) och kol (C). Rent aluminium är trots sina många vinnande egenskaper för mjukt och inte tillräckligt starkt för de flesta industriella tillämpningar. Men aluminiumlegeringar kan vara trettio gånger starkare än rent aluminium och regelbundet överträffa stål i förhållande mellan styrka och vikt.

A: Aluminium vs rostfritt stål: nyckelskillnader

• Styrka

Rostfritt stål är tyngre och starkare än aluminium. Faktum är att aluminium väger ungefär 1/3 av stålets vikt. Även om rostfritt stål är starkare har aluminium ett mycket bättre förhållande mellan styrka och vikt än rostfritt stål.

• Ledningsförmåga

Stål är en dålig ledare av elektricitet på grund av dess täta skyddande oxidskikt. Å andra sidan är aluminium en mycket bra elektrisk och termisk ledare.

• Kosta

Aluminium är ett dyrare än rostfritt stål om man ser till pris baserat på vikt. Men om du tittar på pris i volym är aluminium mer kostnadseffektivt eftersom du får mer produkt.

• Värmebeständighet

När man jämför rostfritt stål vs aluminium har rostfritt stål mycket bättre motståndskraft mot värme med en smältpunkt på 2500 ℉, medan aluminium blir väldigt mjukt runt 400 ℉ med en smältpunkt på 1220 ℉. Aluminium har dock fördelen framför stål i kalla temperaturer. När temperaturen sjunker ökar aluminiumets draghållfasthet, medan stålet blir skört vid låga temperaturer.

• Korrosionsbeständighet

Aluminium rostar inte; men det korroderar när det utsätts för salt. Rostfritt stål är mycket korrosionsbeständigt och rostar inte lätt. Dessutom är rostfritt stål icke-poröst vilket ger det mer motståndskraft mot korrosion.

• Miljöpåverkan, återvinningsbarhet

Rostfritt stål är känt för sin goda återvinningsbarhet. Enligt Napa Recycling är stål det mest återvunna materialet i världen. Det har distinkta magnetiska egenskaper som gör det till ett enkelt material att återvinna från avfallsströmmen för återvinning. Dessutom förblir stålets egenskaper oförändrade oavsett hur många gånger stålet återvinns.

Även om stål är det mest återvunna materialet, är aluminium det mest återvinningsbara av alla material. Faktum är att kasserat aluminium är mer värdefullt än något annat material i din återvinningskärl. Nästan 75 % av allt aluminium som produceras i USA används fortfarande idag eftersom aluminium kan återvinnas om och om igen i en äkta sluten slinga. För att lära dig mer om återvinning av aluminium, besök Aluminiumföreningen.

• Olika tillämpningar av aluminium vs stål

Aluminium och stål finns överallt. Om du tittar dig omkring på någon given plats är chansen stor att du kommer att se något som innehåller en av dessa metaller. Nedan följer några vanliga tillämpningar av rostfritt stål och aluminium.

S: För- och nackdelar med aluminium

Fördelar

• Det är ett billigare alternativ
• Luktfri och ogenomtränglig
• Reflexivitet och flexibilitet
• Hög bearbetbarhet och återvinningsbarhet
• Korrosionsbeständighet
• Hög värmeledningsförmåga och elektrisk ledningsförmåga

Nackdelar

• Svår svetsprocess
• Korroderar snabbt i saltvatten
• Det kan påverka smaken på förpackad mat

S: Även om aluminium och titan är utmärkta val för en mängd olika applikationer, passar de inte för alla projekt. Innan du väljer en metall för dina unika applikationer måste du överväga flera faktorer, inklusive följande:

Ansökningar

De respektive egenskaperna hos titan och aluminium gör dem idealiska för olika applikationer. Till exempel är titan perfekt för applikationer som kräver värmebeständiga material. Dessa inkluderar medicinska applikationer, satellitkomponenter, marina komponenter och fixturer.

Samtidigt är aluminium lämpligt för fordons- och cykelramar, kylflänsar, elektriska ledare, små båtar och andra applikationer som kräver hög värmeledningsförmåga.

Valfria bearbetningsprocesser

Materialet du väljer för ditt projekt avgör geometrin för dina slutprodukter. Det bestämmer också den bearbetningsmetod som används för materialet när du producerar dina delar. Aluminium är mer kompatibelt med en lång rad processer. Det ger högkvalitativa komponenter i de fall du behöver göra delar snabbt.

Dessutom är detta material lättare att arbeta med än titan och är det bättre alternativet för att göra intrikata delar med snäva toleranskrav.

Kosta

Produktionskostnaden är en av de grundläggande faktorerna du måste tänka på när du väljer en metall för ditt projekt. Generellt sett är aluminium en kostnadseffektiv metall som används för precisionsbearbetning och många andra prototypprocesser. Att tillverka komponenter är ofta billigare med aluminium än med titan.

Titan har höga utvinnings- och tillverkningskostnader jämfört med aluminium. Dess höga pris begränsar dess tillämpning. Emellertid är titan ett idealiskt material för dina bearbetningsändamål om bearbetningskostnaden för titan inte är en utmaning.

Vikt och styrka

Titan vs aluminium vikt och styrka är andra skillnader mellan dessa metaller. Titan har en densitet på 4500 kg/m3 i motsats till 2712 kg/m3 aluminium. Som ett resultat är titan tyngre jämfört med aluminium. Det betyder att du behöver mindre titan i din bearbetning för att få en lätt produkt.

Titan är det bättre valet när det kommer till styrka. Dess draghållfasthet varierar från 230 MPa till 1400 MPa jämfört med aluminium, som har en marginal på 90 MPa till 690 MPa. Rent titan har låg effekt, medan rent aluminium är svagare. Du kan dock kombinera aluminium med andra metallegeringar för att förbättra dess styrka utifrån dina behov.

Producerat avfall

Bearbetningsavfall är en annan avgörande faktor vid hantering av komplexa designgeometriska projekt. Komplex designgeometri kan begränsa din bearbetningsmetod oavsett vilket material du valt. Som ett resultat blir bortfräsning av överskottsmaterial oundvikligt. Ibland använder de flesta tillverkare aluminium för prototypframställning och titan används för små serier av specialprodukter. I de flesta fall är det lämpligt att välja billigt aluminium framför titan eftersom det hjälper till att minska den totala kostnaden.

Estetiska krav

Vissa frästa delar kräver ofta att man applicerar specifika färger för estetisk finish. Titan ger en silverfärgad yta som ser mörkare ut när den är under ljus. Samtidigt har aluminium ett silvervitt utseende. Materialet du väljer avgör om din produkt har en silverfärgad eller matt grå färg. Båda materialen kan dock ta olika andra ytbehandlingsprocedurer som pärlblästring, polering, kromplätering, etc.

Slutsats

Titan och aluminium är metaller med anmärkningsvärda egenskaper, respektive fördelar och tillämpningar. Trots att de har nästan liknande egenskaper har de individuella tillämpningar där den ena är mer lämpad än den andra. Även om titan är idealiskt för värmebeständiga applikationer, har aluminium den bästa värmeledningsförmågan som ditt projekt behöver.

S: Båda metallerna har enastående hållbarhetsegenskaper och kan använda dem under en längre period. Trots det kommer titan först när det gäller hållbarhet och styvhet. Dess komponenter håller i flera år utan tecken på slitage. Titan har utmärkt korrosionsbeständighet och håller längre eftersom det tål påfrestningar.

S: Det är ganska lätt att skilja titan från aluminium med deras specifika färger. Titan har en mörk silverfärg, medan aluminium oftast varierar från silvervitt till matt grått på flera ytor. Dessutom känns titan mycket hårdare än aluminium. Aluminium gnider vanligtvis bort en klump av mjukt material när det filas, medan titan inte gör det.

S: AlSi7Mg-materialet har en svagare härdningseffekt i fast lösning på grund av lägre volymandel av Si, vilket resulterar i lägre draghållfasthet, lägre hårdhet och högre töjning än AlSi10Mg-materialet. Efter värmebehandlingen minskade drag- och sträckgränsen för båda materialen, och töjningen ökade.

S: AlSi10Mg är en aluminiumlegering med utmärkta mekaniska egenskaper kombinerat med låg densitet, korrosionsbeständighet och utmärkt gjutbarhet samtidigt som den erbjuder lätta och flexibla efterbearbetningsalternativ.

Eftersom den erbjuder hög hållfasthet, relativt hög hårdhet och hög värmeledningsförmåga, används den för delar som utsätts för hög belastning.

Tillämpningar inkluderar hölje och kanalsystem, motordelar, produktionsverktyg och formar för både prototyp- och tillverkningsändamål.

S: De vanligaste MIG-aluminiumsvetstrådarna är ER4043 och ER5356. ER4043 är en allmän MIG-svetstråd som används för att svetsa 2014, 3003, 3004, 4043, 5052, 6061, 6062 och 6063 aluminiumlegeringar. Svetsarna ger hög duktilitet och utmärkt motståndskraft mot sprickbildning.

S: Allmänt sett inkluderar metallpulvret som används i 3D-skrivare av metall verktygsstål, rostfritt stål, martensitiskt stål, rent titan och titanlegeringar, aluminiumlegeringar, nickelbaserade legeringar, kopparbaserade legeringar, kobolt-kromlegeringar, etc.

A: Legering 3003: Den mest använda av alla aluminiumlegeringar. Ett kommersiellt rent aluminium med tillsatt mangan för att öka dess styrka (20% starkare än 1100-kvaliteten). Den har utmärkt korrosionsbeständighet och bearbetbarhet. Denna kvalitet kan vara djupdragen eller snurrad, svetsad eller lödd.