Aditivní výroba hliníkové slitiny

Odpověď: Hliníková slitina je směs kovů, kde je hliník hlavní složkou. Mezi další prvky, které se obvykle přidávají do hliníku, patří: měď, hořčík, mangan, křemík, cín, nikl, zinek.

Hliník se zřídka používá v čisté formě, protože je měkký a slabý. Ostatní prvky zlepšují jeho mechanické vlastnosti a činí jej vhodným pro různé aplikace.

Odpověď: Při výrobě je hliník zřídka čistý. Místo toho výrobci tvoří slitiny, které dramaticky zvyšují pevnost a tuhost hliníku, přičemž zachovávají jeho další žádoucí vlastnosti. Profesionálové i laici často porovnávají hliník a ocel, protože oba kovy se používají pro tak širokou škálu produktů.

Ale srovnávat hliník s ocelí je trochu jako srovnávat jablka s pomeranči: ocel je už slitina, zatímco hliník je prvek. Uhlíková ocel, základní slitina oceli, se skládá ze železa (Fe) a uhlíku (C). Čistý hliník je navzdory svým mnoha vítězným vlastnostem příliš měkký a nedostatečně pevný pro většinu průmyslových aplikací. Ale hliníkové slitiny mohou být třicetkrát pevnější než čistý hliník a pravidelně převyšují ocel v poměru pevnosti k hmotnosti.

A: Hliník vs nerezová ocel: Klíčové rozdíly

• Síla

Nerezová ocel je těžší a pevnější než hliník. Ve skutečnosti je hliník asi 1/3 hmotnosti oceli. I když je nerezová ocel pevnější, hliník má mnohem lepší poměr pevnosti k hmotnosti než nerezová ocel.

• Vodivost

Ocel je špatný vodič elektřiny kvůli své husté ochranné oxidové vrstvě. Na druhou stranu je hliník velmi dobrý elektrický a tepelný vodič.

• Náklady

Hliník je dražší než nerezová ocel, pokud se podíváte na cenu založenou na hmotnosti. Ale pokud se podíváte na cenu podle objemu, hliník je nákladově efektivnější, protože získáte více produktů.

• Odolnost vůči teplu

Při srovnání nerezové oceli a hliníku má nerezová ocel mnohem lepší odolnost vůči teplu s bodem tání 2500 ℉, zatímco hliník se stává velmi měkkým kolem 400 ℉ s bodem tání 1220 ℉. Hliník má však výhodu oproti oceli při nízkých teplotách. S klesající teplotou se zvyšuje pevnost hliníku v tahu, zatímco ocel při nízkých teplotách křehne.

• Odolnost proti korozi

Hliník nerezaví; při vystavení soli však koroduje. Nerezová ocel je vysoce odolná proti korozi a snadno nerezaví. Nerezová ocel je navíc neporézní, což jí dodává větší odolnost proti korozi.

• Dopad na životní prostředí, recyklovatelnost

Nerezová ocel je známá svou dobrou recyklovatelností. Podle Napa Recycling je ocel nejvíce recyklovaným materiálem na světě. Má výrazné magnetické vlastnosti, které z něj dělají materiál snadno regenerovatelný z odpadu pro recyklaci. Vlastnosti oceli navíc zůstávají nezměněny bez ohledu na to, kolikrát je ocel recyklována.

I když je ocel nejvíce recyklovaným materiálem, hliník je ze všech materiálů nejvíce recyklovatelný. Ve skutečnosti je vyřazený hliník cennější než jakýkoli jiný materiál ve vašem recyklačním koši. Téměř 75 % veškerého hliníku vyrobeného v USA se dodnes používá, protože hliník lze recyklovat znovu a znovu ve skutečně uzavřené smyčce. Chcete-li se dozvědět více o recyklaci hliníku, navštivte Aluminium Association.

• Různé aplikace hliníku a oceli

Hliník a ocel jsou všude. Když se rozhlédnete na nějakém daném místě, je pravděpodobné, že uvidíte něco, co obsahuje jeden z těchto kovů. Níže jsou uvedeny některé běžné aplikace nerezové oceli a hliníku.

A: Výhody a nevýhody hliníku

Klady

• Je to levnější varianta
• Bez zápachu a nepropustné
• Odrazivost a flexibilita
• Vysoká obrobitelnost a recyklovatelnost
• Odolnost proti korozi
• Vysoká tepelná vodivost a elektrická vodivost

Nevýhody

• Obtížný proces svařování
• Ve slané vodě rychle koroduje
• Může ovlivnit chuť balených potravin

Odpověď: Zatímco hliník a titan jsou vynikající volbou pro širokou škálu aplikací, nehodí se pro každý projekt. Před výběrem kovu pro vaše jedinečné aplikace musíte zvážit několik faktorů, včetně následujících:

Aplikace

Díky příslušným vlastnostem titanu a hliníku jsou ideální pro různé aplikace. Například titan je ideální pro aplikace, které vyžadují tepelně odolné materiály. Patří mezi ně lékařské aplikace, satelitní komponenty, námořní komponenty a příslušenství.

Mezitím je hliník vhodný pro rámy vozidel a jízdních kol, chladiče, elektrické vodiče, malé lodě a další aplikace vyžadující vysokou tepelnou vodivost.

Volitelné procesy obrobitelnosti

Materiál, který si vyberete pro svůj projekt, určuje geometrii vašich finálních produktů. Také určuje metodu obrábění použitého materiálu při výrobě vašich dílů. Hliník je lépe kompatibilní s širokou škálou procesů. Poskytuje vysoce kvalitní komponenty v případech, kdy potřebujete rychle vyrobit díly.

Také se s tímto materiálem pracuje snadněji než s titanem a je lepší volbou pro výrobu složitých dílů s přísnými požadavky na toleranci.

Náklady

Výrobní náklady jsou jedním ze základních faktorů, které musíte vzít v úvahu při výběru kovu pro váš projekt. Obecně je hliník nákladově efektivní kov používaný pro přesné obrábění a mnoho dalších prototypovacích procesů. Výroba komponentů je často levnější s hliníkem než s titanem.

Titan má ve srovnání s hliníkem vysoké náklady na extrakci a výrobu. Jeho použití omezuje jeho vysoká cena. Titan je však ideálním materiálem pro vaše účely obrábění, pokud náklady na obrábění titanu nepředstavují problém.

Hmotnost a Síla

Titan vs. hliník hmotnost a pevnost jsou další rozdíly mezi těmito kovy. Titan má hustotu 4500 kg/m3 na rozdíl od 2712 kg/m3 hliníku. V důsledku toho je titan ve srovnání s hliníkem těžší. To znamená, že potřebujete méně titanu při obrábění, abyste měli lehký produkt.

Titan je lepší volbou, pokud jde o pevnost. Jeho pevnost v tahu se pohybuje od 230 MPa do 1400 MPa ve srovnání s hliníkem, který má rezervu 90 MPa až 690 MPa. Čistý titan má nízký výkon, zatímco čistý hliník je slabší. Hliník však můžete kombinovat s jinými kovovými slitinami a zvýšit tak jeho pevnost na základě vašich potřeb.

Produkovaný odpad

Odpad z obrábění je dalším zásadním faktorem při zpracovávání složitých geometrických projektů. Složitá konstrukční geometrie může omezit vaši metodu obrábění bez ohledu na vámi vybraný materiál. V důsledku toho je odfrézování přebytečného materiálu nevyhnutelné. Někdy většina výrobců používá hliník pro prototypování a titan se používá pro malosériovou výrobu speciálních produktů. Ve většině případů je vhodné zvolit levný hliník před titanem, protože pomáhá snížit celkové náklady.

Estetické požadavky

Některé frézované díly často vyžadují použití specifických barev pro estetickou konečnou úpravu. Titan dodává povrchu stříbrný vzhled, který se pod světlem jeví tmavší. Mezitím má hliník stříbřitě bílý vzhled. Materiál, který zvolíte, určí, zda má váš produkt stříbrnou nebo matně šedou barvu. Oba materiály však mohou podstoupit různé další postupy povrchové úpravy kovů, jako je tryskání, leštění, chromování atd.

Závěr

Titan a hliník jsou kovy s pozoruhodnými vlastnostmi, příslušnými výhodami a aplikacemi. Přestože mají téměř podobné vlastnosti, mají individuální aplikace, ve kterých je jeden vhodnější než druhý. Zatímco titan je ideální pro tepelně odolné aplikace, hliník má nejlepší tepelnou vodivost, jakou váš projekt potřebuje.

Odpověď: Oba kovy mají vynikající trvanlivost a lze je používat po delší dobu. Přesto je titan na prvním místě z hlediska odolnosti a tuhosti. Jeho součásti vydrží roky bez známek opotřebení. Titan má vynikající odolnost proti korozi a vydrží déle, protože vydrží namáhání.

Odpověď: Je docela snadné odlišit titan od hliníku pomocí jejich specifických barev. Titan má tmavě stříbrnou barvu, zatímco hliník se na několika površích obvykle liší od stříbřitě bílé po matně šedou. Kromě toho je titan na dotek mnohem tvrdší než hliník. Hliník se při pilování obvykle otírá o hrudku měkkého materiálu, zatímco titan ne.

Odpověď: Materiál AlSi7Mg má slabší účinek vytvrzování v pevném roztoku v důsledku nižšího objemového podílu Si, což má za následek nižší pevnost v tahu, nižší tvrdost a vyšší tažnost než materiál AlSi10Mg. Po tepelném zpracování se u obou materiálů snížila pevnost v tahu a mez kluzu a zvýšilo se prodloužení.

Odpověď: AlSi10Mg je hliníková slitina s vynikajícími mechanickými vlastnostmi v kombinaci s nízkou hustotou, odolností proti korozi a vynikající slévatelností a zároveň nabízí lehké a flexibilní možnosti následného zpracování.

Protože nabízí vysokou pevnost, relativně vysokou tvrdost a vysokou tepelnou vodivost, používá se pro díly, které jsou vystaveny vysokému zatížení.

Aplikace zahrnují kryty a potrubí, díly motorů, výrobní nástroje a formy pro účely prototypování i výroby.

Odpověď: Nejčastěji používané MIG hliníkové svařovací dráty jsou ER4043 a ER5356. ER4043 je univerzální MIG svařovací drát používaný ke svařování hliníkových slitin 2014, 3003, 3004, 4043, 5052, 6061, 6062 a 6063. Svary poskytují vysokou tažnost a vynikající odolnost proti praskání.

Odpověď: Obecně řečeno, kovové prášky používané v kovových 3D tiskárnách zahrnují nástrojovou ocel, nerezovou ocel, martenzitickou ocel, čistý titan a slitiny titanu, slitiny hliníku, slitiny na bázi niklu, slitiny na bázi mědi, slitiny kobaltu a chrómu atd.

A: Alloy 3003: Nejpoužívanější ze všech hliníkových slitin. Komerčně čistý hliník s přidaným manganem pro zvýšení jeho pevnosti (o 20 % pevnější než u třídy 1100). Má vynikající odolnost proti korozi a zpracovatelnost. Tato třída může být hlubokotažná nebo spřádaná, svařovaná nebo pájená.