Адитивне виробництво алюмінієвого сплаву

A: Алюмінієвий сплав - це суміш металів, де алюміній є основним компонентом. Інші елементи, які зазвичай додають до алюмінію, включають: мідь, магній, марганець, кремній, олово, нікель, цинк.

У чистому вигляді алюміній використовується рідко, тому що він м'який і слабкий. Інші елементи покращують його механічні властивості та роблять його придатним для різних застосувань.

A: У виробництві алюміній рідко буває чистим. Натомість виробники формують сплави, які значно підвищують міцність і жорсткість алюмінію, зберігаючи при цьому інші бажані властивості. Як професіонали, так і непрофесіонали часто порівнюють алюміній і сталь, оскільки обидва метали використовуються для такої різноманітності продуктів.

Але порівнювати алюміній зі сталлю схоже на порівняння яблук з апельсинами: сталь — це вже сплав, а алюміній — елемент. Вуглецева сталь, основний сталевий сплав, складається із заліза (Fe) і вуглецю (C). Чистий алюміній, незважаючи на численні виграшні властивості, занадто м’який і недостатньо міцний для більшості промислових застосувань. Але алюмінієві сплави можуть бути в тридцять разів міцнішими за чистий алюміній і регулярно перевищують сталь за співвідношенням міцності до ваги.

A: Алюміній проти нержавіючої сталі: ключові відмінності

• Сила

Нержавіюча сталь важча і міцніша за алюміній. Насправді алюміній становить приблизно 1/3 ваги сталі. Незважаючи на те, що нержавіюча сталь міцніша, алюміній має набагато краще співвідношення міцності до ваги, ніж нержавіюча сталь.

• провідність

Сталь є поганим провідником електрики через щільний захисний оксидний шар. З іншого боку, алюміній є дуже хорошим електричним і тепловим провідником.

• Вартість

Алюміній дорожчий, ніж нержавіюча сталь, якщо дивитися на ціну на основі ваги. Але, якщо ви дивитеся на ціну за обсягом, алюміній є економічно ефективнішим, оскільки ви отримуєте більше продукту.

• Термостійкість

Якщо порівнювати нержавіючу сталь з алюмінієм, нержавіюча сталь має набагато кращу стійкість до тепла з температурою плавлення 2500 ℉, тоді як алюміній стає дуже м’яким при температурі 400 ℉ з точкою плавлення 1220 ℉. Однак алюміній має перевагу перед сталлю при низьких температурах. Зі зниженням температури міцність на розрив алюмінію зростає, тоді як сталь стає крихкою при низьких температурах.

• Стійкість до корозії

Алюміній не іржавіє; однак він піддається корозії під впливом солі. Нержавіюча сталь має високу корозійну стійкість і не легко іржавіє. Крім того, нержавіюча сталь не пориста, що надає їй більшої стійкості до корозії.

• Вплив на навколишнє середовище, переробка

Нержавіюча сталь відома своєю хорошою переробкою. За даними Napa Recycling, сталь є найбільш переробленим матеріалом у світі. Він має чіткі магнітні властивості, завдяки яким його легко відновити з потоку відходів для переробки. Крім того, властивості сталі залишаються незмінними незалежно від того, скільки разів сталь переробляється.

Незважаючи на те, що сталь найбільше переробляється, алюміній найбільше переробляється з усіх матеріалів. Насправді викинутий алюміній є ціннішим за будь-який інший матеріал у вашому сміттєвому кошику. Майже 75% усього алюмінію, виробленого в США, все ще використовується сьогодні, тому що алюміній можна переробляти знову і знову в справжньому замкнутому циклі. Щоб дізнатися більше про переробку алюмінію, відвідайте Асоціацію алюмінію.

• Різні застосування алюмінію та сталі

Алюміній і сталь всюди. Якщо ви озирнетеся в будь-яке місце, швидше за все, ви побачите щось, що містить один із цих металів. Нижче наведено деякі поширені застосування нержавіючої сталі та алюмінію.

A: Плюси і мінуси алюмінію

плюси

• Це дешевший варіант
• Без запаху і непроникний
• Відбивна здатність і гнучкість
• Висока оброблюваність і можливість вторинної переробки
• Стійкість до корозії
• Висока теплопровідність і електропровідність

мінуси

• Складний процес зварювання
• Швидко роз'їдається в солоній воді
• Це може вплинути на смак упакованої їжі

A: Хоча алюміній і титан є чудовим вибором для широкого спектру застосувань, вони не підходять для кожного проекту. Перш ніж вибрати метал для ваших унікальних застосувань, ви повинні врахувати кілька факторів, зокрема:

Додатки

Відповідні властивості титану та алюмінію роблять їх ідеальними для різних застосувань. Наприклад, титан ідеально підходить для застосувань, які потребують термостійких матеріалів. До них належать медичні програми, супутникові компоненти, морські компоненти та кріплення.

Тим часом алюміній підходить для рам транспортних засобів і велосипедів, радіаторів, електричних провідників, невеликих човнів та інших застосувань, які потребують високої теплопровідності.

Додаткові процеси машинної обробки

Матеріал, який ви обираєте для свого проекту, визначає геометрію ваших кінцевих продуктів. Крім того, він визначає метод обробки матеріалу під час виготовлення деталей. Алюміній більш сумісний з широким спектром процесів. Він забезпечує високоякісні комплектуючі у випадках, коли потрібно швидко виготовити деталі.

Крім того, з цим матеріалом легше працювати, ніж з титаном, і він є кращим варіантом для виготовлення складних деталей із жорсткими вимогами допуску.

Вартість

Вартість виробництва є одним із основоположних факторів, які ви повинні враховувати при виборі металу для свого проекту. Як правило, алюміній є економічно ефективним металом, який використовується для точної обробки та багатьох інших процесів створення прототипів. Виготовлення компонентів з алюмінію часто дешевше, ніж з титану.

Титан має високу вартість видобутку та виготовлення порівняно з алюмінієм. Його висока ціна обмежує його застосування. Однак титан є ідеальним матеріалом для ваших цілей обробки, якщо вартість обробки титану не є проблемою.

Вага і сила

Вага та міцність титану та алюмінію є іншими відмінностями між цими металами. Титан має щільність 4500 кг/м3 на відміну від 2712 кг/м3 алюмінію. У результаті титан важчий порівняно з алюмінієм. Це означає, що вам потрібно менше титану для обробки, щоб отримати легкий продукт.

Титан є кращим вибором, коли йдеться про міцність. Його міцність на розрив коливається від 230 МПа до 1400 МПа порівняно з алюмінієм, який має запас від 90 МПа до 690 МПа. Чистий титан має малу потужність, а чистий алюміній слабший. Однак ви можете комбінувати алюміній з іншими металевими сплавами, щоб підвищити його міцність залежно від ваших потреб.

Вироблені відходи

Відходи механічної обробки є ще одним вирішальним фактором при виконанні складних геометричних проектів. Складна геометрична конструкція може обмежити ваш метод обробки незалежно від обраного вами матеріалу. У результаті фрезерування зайвого матеріалу стає неминучим. Іноді більшість виробників використовують алюміній для створення прототипів, а титан використовують для дрібносерійного виробництва виробів спеціального призначення. У більшості випадків доцільним є вибір недорогого алюмінію замість титану, оскільки це допомагає зменшити загальну вартість.

Естетичні вимоги

Деякі фрезеровані деталі часто потребують нанесення певних кольорів для естетичної обробки. Титан надає сріблястій поверхні, яка виглядає темнішою під світлом. Тим часом алюміній має сріблясто-білий вигляд. Вибраний вами матеріал визначить сріблястий або тьмяно-сірий колір вашого виробу. Однак обидва матеріали можуть витримувати різні інші процедури обробки металевих поверхонь, такі як дробеструйна обробка, полірування, хромування тощо.

Висновок

Титан і алюміній є металами з чудовими властивостями, відповідними перевагами та застосуванням. Незважаючи на майже однакові якості, вони мають індивідуальні додатки, у яких один є більш придатним, ніж інший. Хоча титан ідеально підходить для термостійких застосувань, алюміній має найкращу теплопровідність, яку потребує ваш проект.

Відповідь: Обидва метали володіють видатними властивостями довговічності і можуть використовуватися протягом тривалого періоду часу. Тим не менш, титан займає перше місце по довговічності і жорсткості. Його компоненти служать роками без ознак зносу. Титан має чудову стійкість до корозії та служить довше, оскільки він витримує навантаження.

A: Досить легко відрізнити титан від алюмінію за їхніми специфічними кольорами. Титан має темно-сріблястий колір, тоді як алюміній зазвичай змінюється від сріблясто-білого до тьмяно-сірого на кількох поверхнях. Крім того, титан на дотик набагато твердіший за алюміній. Алюміній зазвичай стирає шматок м’якого матеріалу під час напилювання, тоді як титан цього не робить.

Відповідь: матеріал AlSi7Mg має слабший ефект зміцнення твердого розчину через меншу об’ємну частку кремнію, що призводить до нижчої міцності на розрив, меншої твердості та більшого подовження, ніж матеріал AlSi10Mg. Після термічної обробки межа міцності та текучості обох матеріалів зменшилася, а відносне подовження збільшилося.

A: AlSi10Mg — це алюмінієвий сплав із чудовими механічними властивостями в поєднанні з низькою щільністю, стійкістю до корозії та чудовою здатністю до лиття, а також пропонує легкі та гнучкі варіанти подальшої обробки.

Оскільки він забезпечує високу міцність, відносно високу твердість і високу теплопровідність, він використовується для деталей, які піддаються високим навантаженням.

Застосування включають корпуси та повітропроводи, деталі двигунів, виробничі інструменти та прес-форми як для створення прототипів, так і для виробництва.

A: Найбільш часто використовуваними алюмінієвими зварювальними дротами MIG є ER4043 і ER5356. ER4043 — це універсальний зварювальний дріт MIG, який використовується для зварювання алюмінієвих сплавів 2014, 3003, 3004, 4043, 5052, 6061, 6062 і 6063. Зварні шви забезпечують високу пластичність і чудову стійкість до розтріскування.

A: Загалом металеві порошки, які використовуються в металевих 3D-принтерах, включають інструментальну сталь, нержавіючу сталь, мартенситну сталь, чистий титан і титанові сплави, алюмінієві сплави, сплави на основі нікелю, сплави на основі міді, кобальт-хромові сплави тощо.

A: Сплав 3003: найбільш широко використовуваний з усіх алюмінієвих сплавів. Комерційно чистий алюміній із додаванням марганцю для підвищення його міцності (на 20% міцніший за марку 1100). Має чудову стійкість до корозії та придатність до роботи. Цей сорт може бути глибоко витягнутим або пряденим, звареним або паяним.