Aditívna výroba hliníkovej zliatiny

Odpoveď: Hliníková zliatina je kovová zmes, kde je hliník hlavnou zložkou. Medzi ďalšie prvky, ktoré sa zvyčajne pridávajú do hliníka, patria: meď, horčík, mangán, kremík, cín, nikel, zinok.

Hliník sa zriedka používa v čistej forme, pretože je mäkký a slabý. Ostatné prvky zlepšujú jeho mechanické vlastnosti a robia ho vhodným pre rôzne aplikácie.

Odpoveď: Pri výrobe je hliník zriedka čistý. Namiesto toho výrobcovia vytvárajú zliatiny, ktoré dramaticky zvyšujú pevnosť a tuhosť hliníka, pričom zachovávajú jeho ďalšie žiaduce vlastnosti. Profesionáli aj neprofesionáli často porovnávajú hliník a oceľ, pretože oba kovy sa používajú na takú širokú škálu produktov.

Ale porovnávať hliník s oceľou je trochu ako porovnávať jablká s pomarančmi: oceľ je už zliatina, zatiaľ čo hliník je prvok. Uhlíková oceľ, základná zliatina ocele, sa skladá zo železa (Fe) a uhlíka (C). Čistý hliník, napriek svojim mnohým víťazným vlastnostiam, je príliš mäkký a nie dostatočne pevný pre väčšinu priemyselných aplikácií. Ale hliníkové zliatiny môžu byť tridsaťkrát pevnejšie ako čistý hliník a pravidelne prevyšujú oceľ v pomere pevnosti k hmotnosti.

Odpoveď: Hliník vs nehrdzavejúca oceľ: Kľúčové rozdiely

• Pevnosť

Nerezová oceľ je ťažšia a pevnejšia ako hliník. V skutočnosti je hliník asi 1/3 hmotnosti ocele. Aj keď je nehrdzavejúca oceľ pevnejšia, hliník má oveľa lepší pomer pevnosti k hmotnosti ako nehrdzavejúca oceľ.

• Vodivosť

Oceľ je zlý vodič elektriny kvôli svojej hustej ochrannej oxidovej vrstve. Na druhej strane je hliník veľmi dobrý elektrický a tepelný vodič.

• náklady

Hliník je drahší ako nehrdzavejúca oceľ, ak sa pozriete na cenu založenú na hmotnosti. Ak sa však pozriete na cenu podľa objemu, hliník je nákladovo efektívnejší, pretože získate viac produktov.

• Tepelná odolnosť

Pri porovnaní nehrdzavejúcej ocele a hliníka má nehrdzavejúca oceľ oveľa lepšiu odolnosť voči teplu s teplotou topenia 2500 ℉, zatiaľ čo hliník sa stáva veľmi mäkkým okolo 400 ℉ s teplotou topenia 1220 ℉. Hliník má však výhodu oproti oceli pri nízkych teplotách. S klesajúcou teplotou sa zvyšuje pevnosť hliníka v ťahu, zatiaľ čo oceľ pri nízkych teplotách krehne.

• Odolnosť proti korózii

Hliník nehrdzavie; pri vystavení soli však koroduje. Nerezová oceľ je vysoko odolná voči korózii a ľahko nehrdzavie. Nerezová oceľ je navyše neporézna, čo jej dodáva väčšiu odolnosť proti korózii.

• Vplyv na životné prostredie, recyklovateľnosť

Nerezová oceľ je známa svojou dobrou recyklovateľnosťou. Podľa Napa Recycling je oceľ najviac recyklovaným materiálom na svete. Má výrazné magnetické vlastnosti, ktoré z neho robia materiál, ktorý sa dá ľahko získať z odpadu na recykláciu. Navyše, vlastnosti ocele zostávajú nezmenené bez ohľadu na to, koľkokrát sa oceľ recykluje.

Aj keď je oceľ najviac recyklovaným materiálom, hliník je zo všetkých materiálov najviac recyklovateľný. V skutočnosti je vyradený hliník cennejší ako akýkoľvek iný materiál vo vašom recyklačnom koši. Takmer 75 % všetkého hliníka vyrobeného v USA sa dodnes používa, pretože hliník možno recyklovať znova a znova v skutočne uzavretej slučke. Ak sa chcete dozvedieť viac o recyklácii hliníka, navštívte Aluminium Association.

• Rôzne aplikácie hliníka a ocele

Hliník a oceľ sú všade. Ak sa rozhliadnete na akomkoľvek mieste, je pravdepodobné, že uvidíte niečo, čo obsahuje jeden z týchto kovov. Nižšie sú uvedené niektoré bežné aplikácie nehrdzavejúcej ocele a hliníka.

A: Výhody a nevýhody hliníka

Pros

• Je to lacnejšia možnosť
• Bez zápachu a nepriepustné
• Odrazivosť a flexibilita
• Vysoká opracovateľnosť a recyklovateľnosť
• Odolnosť proti korózii
• Vysoká tepelná vodivosť a elektrická vodivosť

Zápory

• Náročný proces zvárania
• V slanej vode rýchlo koroduje
• Môže to ovplyvniť chuť balených potravín

Odpoveď: Zatiaľ čo hliník a titán sú vynikajúcou voľbou pre širokú škálu aplikácií, nie sú vhodné pre každý projekt. Pred výberom kovu pre vaše jedinečné aplikácie musíte zvážiť niekoľko faktorov vrátane nasledujúcich:

Aplikácie

Príslušné vlastnosti titánu a hliníka ich robia ideálnymi pre rôzne aplikácie. Napríklad titán je ideálny pre aplikácie, ktoré vyžadujú tepelne odolné materiály. Patria sem lekárske aplikácie, satelitné komponenty, námorné komponenty a príslušenstvo.

Medzitým je hliník vhodný pre rámy vozidiel a bicyklov, chladiče, elektrické vodiče, malé člny a ďalšie aplikácie vyžadujúce vysokú tepelnú vodivosť.

Voliteľné procesy obrábania

Materiál, ktorý si vyberiete pre svoj projekt, určuje geometriu vašich finálnych produktov. Tiež určuje metódu obrábania použitú pre materiál pri výrobe vašich dielov. Hliník je kompatibilnejší so širokou škálou procesov. Poskytuje vysokokvalitné komponenty v prípadoch, keď potrebujete rýchlo vyrobiť diely.

S týmto materiálom sa tiež ľahšie pracuje ako s titánom a je lepšou voľbou na výrobu zložitých dielov s prísnymi požiadavkami na toleranciu.

náklady

Výrobné náklady sú jedným zo základných faktorov, ktoré musíte zvážiť pri výbere kovu pre váš projekt. Vo všeobecnosti je hliník cenovo výhodný kov používaný na presné obrábanie a mnoho ďalších procesov prototypovania. Výroba komponentov je často lacnejšia s hliníkom ako s titánom.

Titán má v porovnaní s hliníkom vysoké náklady na extrakciu a výrobu. Jeho použitie obmedzuje jeho vysoká cena. Avšak titán je ideálny materiál pre vaše účely obrábania, ak náklady na obrábanie titánu nie sú výzvou.

Hmotnosť a sila

Titán vs. hliník hmotnosť a pevnosť sú ďalšie rozdiely medzi týmito kovmi. Titán má hustotu 4500 kg/m3 na rozdiel od 2712 kg/m3 hliníka. V dôsledku toho je titán ťažší v porovnaní s hliníkom. To znamená, že potrebujete menej titánu pri obrábaní, aby ste mali ľahký produkt.

Titán je lepšou voľbou, pokiaľ ide o pevnosť. Jeho pevnosť v ťahu sa pohybuje od 230 MPa do 1400 MPa v porovnaní s hliníkom, ktorý má rezervu 90 MPa až 690 MPa. Čistý titán má nízky výkon, zatiaľ čo čistý hliník je slabší. Môžete však kombinovať hliník s inými kovovými zliatinami, aby ste zvýšili jeho pevnosť na základe vašich potrieb.

Produkovaný odpad

Odpad z obrábania je ďalším rozhodujúcim faktorom pri riešení zložitých projektov geometrickej konštrukcie. Zložitá konštrukčná geometria môže obmedziť vašu metódu obrábania bez ohľadu na vami vybraný materiál. V dôsledku toho je odfrézovanie prebytočného materiálu nevyhnutné. Niekedy väčšina výrobcov používa hliník na prototypovanie a titán sa používa na malosériovú výrobu špeciálnych produktov. Vo väčšine prípadov je vhodné zvoliť si lacný hliník pred titánom, pretože pomáha znižovať celkové náklady.

Estetické požiadavky

Niektoré frézované diely často vyžadujú použitie špecifických farieb pre estetickú úpravu. Titán dodáva povrchu strieborný vzhľad, ktorý sa pod svetlom javí tmavší. Medzitým má hliník strieborno-biely vzhľad. Materiál, ktorý si vyberiete, určí, či má váš výrobok striebornú alebo matnú šedú farbu. Oba materiály však môžu vykonávať rôzne ďalšie postupy povrchovej úpravy kovov, ako je otryskanie guľôčkami, leštenie, chrómovanie atď.

Záver

Titán a hliník sú kovy s pozoruhodnými vlastnosťami, príslušnými výhodami a aplikáciami. Napriek tomu, že majú takmer podobné vlastnosti, majú individuálne aplikácie, v ktorých je jeden vhodnejší ako druhý. Zatiaľ čo titán je ideálny pre aplikácie odolné voči teplu, hliník má najlepšiu tepelnú vodivosť, akú váš projekt potrebuje.

Odpoveď: Obidva kovy majú vynikajúce trvanlivé vlastnosti a môžu ich používať dlhšiu dobu. Napriek tomu je titán na prvom mieste z hľadiska odolnosti a tuhosti. Jeho komponenty vydržia roky bez známok opotrebovania. Titán má vynikajúcu odolnosť proti korózii a vydrží dlhšie, pretože odolá namáhaniu.

Odpoveď: Je celkom ľahké odlíšiť titán od hliníka pomocou ich špecifických farieb. Titán má tmavo striebornú farbu, zatiaľ čo hliník sa na niekoľkých povrchoch zvyčajne mení od striebristo bielej po matne sivú. Okrem toho je titán na dotyk oveľa tvrdší ako hliník. Hliník pri pilovaní zvyčajne odiera hrudku mäkkého materiálu, zatiaľ čo titán nie.

Odpoveď: Materiál AlSi7Mg má slabší účinok vytvrdzovania v tuhom roztoku v dôsledku nižšieho objemového podielu Si, čo má za následok nižšiu pevnosť v ťahu, nižšiu tvrdosť a vyššiu ťažnosť ako materiál AlSi10Mg. Po tepelnom spracovaní sa pevnosť v ťahu a medza klzu oboch materiálov znížila a predĺženie sa zvýšilo.

Odpoveď: AlSi10Mg je hliníková zliatina s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami v kombinácii s nízkou hustotou, odolnosťou proti korózii a vynikajúcou zlievateľnosťou, pričom ponúka ľahké a flexibilné možnosti následného spracovania.

Pretože ponúka vysokú pevnosť, relatívne vysokú tvrdosť a vysokú tepelnú vodivosť, používa sa na diely, ktoré sú vystavené vysokému zaťaženiu.

Aplikácie zahŕňajú kryty a potrubia, časti motorov, výrobné nástroje a formy na prototypové aj výrobné účely.

Odpoveď: Najčastejšie používané MIG hliníkové zváracie drôty sú ER4043 a ER5356. ER4043 je univerzálny zvárací drôt MIG používaný na zváranie hliníkových zliatin 2014, 3003, 3004, 4043, 5052, 6061, 6062 a 6063. Zvary poskytujú vysokú ťažnosť a vynikajúcu odolnosť proti praskaniu.

Odpoveď: Všeobecne povedané, kovové prášky používané v kovových 3D tlačiarňach zahŕňajú nástrojovú oceľ, nehrdzavejúcu oceľ, martenzitickú oceľ, čistý titán a zliatiny titánu, zliatiny hliníka, zliatiny na báze niklu, zliatiny na báze medi, zliatiny kobaltu a chrómu atď.

A: Alloy 3003: Najpoužívanejšia zo všetkých hliníkových zliatin. Komerčne čistý hliník s pridaným mangánom na zvýšenie jeho pevnosti (o 20% pevnejší ako trieda 1100). Má vynikajúcu odolnosť proti korózii a spracovateľnosť. Táto trieda môže byť hlboko ťahaná alebo spriadaná, zváraná alebo spájkovaná.