Поскольку алюминий является наиболее распространенным на Земле, вполне нормально, что он имеет широкий спектр применения в производстве и производстве деталей. Однако только ли его обилие объясняет его широкое использование? Точно нет! Алюминий имеет очень высокое соотношение прочности к весу, даже выше, чем сталь. В сочетании с его большой пластичностью и обрабатываемостью применение различных видов алюминия во многих отраслях промышленности вполне оправдано.
Как уже упоминалось выше, существуют разные марки алюминия, каждая из которых имеет разные свойства. Следовательно, эта статья будет служить руководством по выбору материала. Во-первых, будут обсуждаться различные типы алюминия, использование алюминия и его свойства. Также будут рассмотрены виды обработка прототипа процессов, для которых подходит каждая марка алюминия. Затем дочитайте до конца, чтобы узнать, как проще всего выбрать лучшую марку алюминия для производства деталей.
Свойства алюминия
Физические свойства алюминия
Алюминий в чистом виде – очень мягкий металл. Однако существуют сплавы с превосходной прочностью. В сочетании с относительно низкой плотностью алюминия алюминиевые сплавы обладают самым высоким соотношением прочности и веса среди металлов. Алюминиевые сплавы также устойчивы к низким температурам и коррозии.
Тепловые и электрические свойства of Алюминий
Алюминий обладает высокой теплопроводностью, что делает его пригодным для изготовления теплообменных деталей автомобилей. Кроме того, некоторые сплавы алюминия являются электропроводными или резистивными, что означает, что провода состоят из сплавов, в то время как другие находят применение в ситуациях, когда существует необходимость в электрическом сопротивлении.
Механические свойства алюминия
В зависимости от марки алюминия он может иметь очень высокую или очень низкую прочность на разрыв. Например, некоторые сорта алюминия имеют предел прочности на разрыв до 100 фунтов на квадратный дюйм или всего до 1.5 фунтов на квадратный дюйм.
Отражательная способность алюминия
Алюминий может получить поверхность с высокой отражающей способностью, если его отполировать. Это делает алюминий отличным средством для отражения лучистой энергии, что является важной характеристикой для осветительных приборов и декоративной фурнитуры.
Плюсы и минусы алюминия при механической обработке
Алюминий не зря является одним из наиболее широко используемых металлов. Его характеристики делают его очень востребованным в обрабатывающей промышленности. Но, как и все хорошее, алюминий имеет как преимущества, так и недостатки.
Плюсы алюминия в обработке
Он устойчив к коррозии
Алюминий устойчив к коррозии и ржавчине. Поверхность алюминиевых сплавов быстро окисляется, образуя защитный слой оксида алюминия, который помогает противостоять коррозии. При хорошей отделке и правильном уходе алюминий может оставаться не подверженным коррозии даже в самых плохих условиях. Это свойство алюминия делает его пригодным для использования в деталях, подвергающихся воздействию суровых условий окружающей среды.
Это экономично
Затраты на производство алюминия, хотя и не самые дешевые, но относительно его преимуществ невелики. Это означает, что он дешевле, чем другие металлы, обладающие теми же преимуществами, и поэтому является идеальным выбором для большинства случаев использования.
Он прочный и легкий
Алюминий исключительно прочен, поскольку это металл с самым высоким соотношением прочности и веса. Это делает его применимым в тех частях, где требуется исключительная прочность. Как видно из высокого соотношения прочности к весу, эта прочность достигается не за счет веса. Имея плотность почти в три раза меньшую, чем у стали, алюминиевые сплавы подходят для изготовления деталей машин, которым необходимо быть максимально легкими, сохраняя при этом большую прочность.
Он пригоден для вторичной переработки
Алюминий подлежит стопроцентной вторичной переработке. Алюминий также требует меньше энергии для переработки, чем многие другие металлы, что делает его экологически чистым материалом.
Подходит для быстрого изготовления оснастки.
Быстрое изготовление оснастки — это производственный метод, получивший распространение благодаря своей экономичности и сокращению сроков выполнения заказов. Одним из основных материалов, используемых в быстродействующей оснастке, является алюминий. Благодаря высокой пластичности и доступной стоимости легко понять, почему алюминиевые сплавы являются фаворитами производителей.
Требует минимального обслуживания
Алюминиевые детали сохраняют свое качество и свойства даже в самых плохих условиях. Это делает их хорошим выбором для деталей, до которых трудно добраться для планового обслуживания. Алюминий также может выдерживать очень низкие температуры, не растрескиваясь и не разрушаясь.
Это настраиваемый
Благодаря отличной обрабатываемости алюминий может принимать практически любую форму. Алюминий также хорошо удерживает краску, а его поверхность может успешно удерживать подавляющее большинство видов отделки.
Минусы алюминия при обработке
Он легко проводит электричество
Это может быть как преимуществом, так и недостатком в зависимости от того, где он будет использоваться. Однако это делает алюминиевые сплавы непригодными для использования в определенных ситуациях, когда важное значение имеет электрическое сопротивление.
Имеет низкую температуру плавления
Из-за низкой температуры плавления алюминий непригоден для использования в помещениях с высоким уровнем тепла. Однако есть виды алюминия, которые решают эту проблему.
Марки алюминиевых сплавов
Алюминиевые сплавы можно разделить на два основных класса: литейные и деформируемые сплавы.
Деформируемые сплавы
Эти алюминиевые сплавы обычно обладают большей прочностью, чем литые сплавы. У них тоже четырехзначная система, но без десятичной точки. Как и в обозначении чугуна, первая цифра указывает на основной легирующий элемент. Если оно не равно нулю, второе число относится к изменению сплава, а последние две цифры идентифицируют конкретный сплав в серии. Существует семь серий деформируемых сплавов, перечисленных ниже:
1ххх серия
Эти алюминиевые сплавы должны содержать 99% алюминия, поэтому их часто называют чистым алюминием. Они имеют низкую прочность, и машинисты выбирают их для использования на основании их превосходной коррозионной стойкости и электропроводности. Они также пригодны для сварки, но машинисты соблюдают большую осторожность при их сварке из-за их низких температур плавления.
2ххх серия
В этой серии медь является основным легирующим элементом. Процедура термообработки на раствор — лучший способ обработки этих сплавов. В результате сплавы этой серии обладают исключительной прочностью и твердостью, но не обладают коррозионной стойкостью, свойственной другим сериям сплавов. По этой причине машинисты обычно красят или покрывают их коррозионностойким сплавом, когда они применяются в среде с высокой коррозией.
3ххх серия
Эти сплавы содержат марганец в качестве основного легирующего элемента. Они обладают умеренной прочностью, но обладают превосходной термостойкостью и устойчивостью к коррозии. Это делает их чрезвычайно подходящими для использования в качестве кухонной утвари. Сменные детали транспортных средств и электростанций являются примерами общих областей применения этих серий алюминия.
4ххх серия
Сплавы серии 4ххх имеют низкие температуры плавления, что делает их пригодными для использования в качестве присадочных материалов при сварке. Соединение алюминия с кремнием образует в этих рядах металл.
5ххх серия
Это нетермообрабатываемые алюминиевые сплавы с наибольшей прочностью на разрыв. Они образуются с использованием магния в качестве основного легирующего элемента. В результате они обладают высокой коррозионной стойкостью и легко поддаются сварке, что делает их хорошим выбором для морских транспортных средств и деталей оборудования. Кроме того, они обладают предельной прочностью на разрыв, которая колеблется от 18 до 51 фунта на квадратный дюйм.
6ххх серия
Сплавы этой серии исключительно устойчивы к коррозии. Они обладают пределом прочности на разрыв от 18 до 58 фунтов на квадратный дюйм. Основными легирующими элементами этого ряда являются магний и кремний. Эти сплавы могут служить материалом для покрытия металлов, подверженных коррозии. Кроме того, содержание магния и кремния в этих сплавах приводит к образованию силицида магния, что позволяет подвергать его термической обработке на раствор, что еще больше упрочняет его.
7ххх серия
В этих алюминиевых сплавах в качестве основного легирующего агента используется цинк. Они обладают одной из самых высоких пределов прочности среди всех алюминиевых сплавов: предел прочности составляет от 32 до 88 фунтов на квадратный дюйм. Механики используют металлы этой серии для изготовления деталей машин и оборудования, которые будут подвергаться высоким нагрузкам, например, аэрокосмического и спортивного оборудования. Другие элементы, такие как медь, также могут быть добавлены, чтобы улучшить свойства этой серии кованого литого алюминия.
Литые сплавы
Они могут быть термообрабатываемыми или нетермообрабатываемыми. Они используют четырехзначную систему с десятичной точкой перед последней цифрой. Эта первая цифра указывает нам основной легирующий элемент. Следующие две цифры идентифицируют сплав, а число после десятичной точки говорит нам, слиток ли это или отливка.
Различия между литыми и коваными сплавами
- Литые сплавы обычно обладают более низкой прочностью на разрыв, чем деформируемые сплавы, из-за того, что устранить дефекты, возникающие в процессе литья, сложнее.
- Литые сплавы стоят дешевле за килограмм, чем деформируемые.
- Деформируемые алюминиевые сплавы легче обрабатываются, чем литые.
- Детали, изготовленные из деформируемых алюминиевых сплавов, могут иметь более качественную поверхность, чем детали, изготовленные из литых сплавов.
Часто используемые типы алюминия
Алюминий 6061-T6
Как видно из названия, этот алюминиевый сплав относится к серии 6ххх. Вторая цифра — ноль, и это говорит нам о том, что данный сплав — технический алюминий со всеми его примесями. Последние две цифры, 61, обозначают состав этого конкретного сплава (97.9% алюминия, 0.6% кремния, 1.0% магния, 0.2% хрома и 0.28% меди). Т6 означает, что он подвергся термической обработке и выдержке. Алюминий 6061 имеет предел текучести 40 фунтов на квадратный дюйм и предел прочности на разрыв 45 фунтов на квадратный дюйм. Это означает, что этот алюминий обладает высокой прочностью и подходит даже для конструкционных применений. Алюминий 6061 также устойчив к коррозии. Он находит применение в основном в деталях теплообменников, электронного оборудования и транспортных средств.
Алюминий 7075-T6
Алюминий 7075 относится к серии 7xxx, что указывает на то, что в качестве основного легирующего элемента используется цинк и он имеет высокую прочность на разрыв. 90% этого сплава составляет алюминий, 5.6% — цинк, 2.5% — марганец, 0.23% — марганец и 1.6% — медь. Обладая относительно небольшой плотностью 2.81 г/см3 и пределом прочности на разрыв 83 фунта на квадратный дюйм, алюминий 7075 является одним из самых прочных и легких доступных алюминиевых сплавов. Т6, конечно, означает, что он прошел термическую обработку. Этот сплав используется в машинных передачах и авиационном оборудовании.
Алюминий 5052
Алюминий 5052 умеренно прочен и обеспечивает отличную коррозионную стойкость. Поскольку он не содержит меди, он исключительно полезен при использовании в морской воде. Стоит отметить, что этот сплав относится к серии 5ххх и поэтому не подлежит термообработке. Детали, изготовленные из этого сплава, часто используются в морской технике.
Алюминий 6063
Алюминий 6063, часто называемый архитектурным алюминием, представляет собой магниево-кремниевый сплав алюминия. Этот сплав имеет умеренную прочность и высокую пластичность, что делает его пригодным для штамповки. Наличие силицида магния и низкое содержание меди делают его очень устойчивым к коррозии и, следовательно, пригодным для открытого использования. Детали, изготовленные из этого алюминия, находят применение в архитектурных изделиях, трубах и трубах, а также в мебели.
Как правильно выбрать марку алюминия
На выбор предлагается несколько марок алюминия. Различные типы алюминия имеют разные свойства свариваемости, прочности, коррозионной стойкости и т. д. Вы выбираете марку на основе характеристик, которые важны для вашего конкретного случая использования. Прежде чем сделать выбор, следует учитывать следующие факторы.
Учитывайте его рейтинг обрабатываемости
Степень обрабатываемости алюминиевых сплавов даст представление об их совместимости с CNC-обработка процессы. Алюминиевый сплав с хорошей обрабатываемостью будет легко резать и обрабатывать. Это делает его пригодным для изготовления сложных и сложных деталей машин. Например, алюминий 2011 года обладает отличной обрабатываемостью.
Какова его стоимость и доступность?
Стоимость алюминиевого сплава является одним из основных факторов, которые следует учитывать при выборе марки алюминия для проекта. Поиск пересечения между вашей целевой стоимостью и наиболее подходящими свойствами в этом ценовом диапазоне станет хорошей основой для производственного процесса. Кроме того, цена на выбранную марку алюминия будет определять доступность марки алюминия. Доступность также будет иметь большое значение, поскольку редкий алюминиевый сплав может замедлить производственный процесс из-за трудностей с его добычей.
Насколько работоспособен алюминиевый сплав?
Это относится к тому, насколько легко алюминий может принимать различную форму. Высокопластичные сплавы обладают очень хорошей обрабатываемостью и находят применение в тех случаях, когда превосходная усталостная прочность имеет первостепенное значение, например, в деталях самолетов.
Можно ли сваривать?
Свариваемость сплава является важным фактором, который следует учитывать, если изготовленную деталь придется сваривать с другими деталями. Например, алюминий 3003 — хороший выбор, если важна свариваемость.
Устойчив ли он к коррозии?
Место использования изготовленной детали определяет, должна ли она быть устойчивой к коррозии или нет. Например, детали, изготовленные для морского или химического применения, должны иметь отличную коррозионную стойкость.
Поддается ли это термической обработке?
Термическая обработка — это использование экстремальных температур для закалки алюминиевых сплавов. Термическая обработка помогает повысить прочность алюминиевого сплава. Следует отметить, какие серии алюминия подлежат термообработке, а какие нет.
Насколько прочен сплав?
Прочность определяет, какое напряжение может выдержать сплав, прежде чем он деформируется. Поэтому детали, подвергающиеся высоким нагрузкам, естественно, должны состоять из высокопрочных алюминиевых сплавов.
Применение алюминия
Алюминий – металл, широко применяемый в различных отраслях промышленности. Ниже приведены несколько примеров отраслей, где алюминиевые детали и изделия находят широкое применение:
Медицинский сектор
В отрасли, где чистота и биосовместимость являются обязательными, алюминиевые детали и изделия отлично справляются с этой задачей. Медицинские инструменты состоят из различных видов алюминия, например, хирургические и ортопедические инструменты. Кроме того, в некотором оборудовании общего назначения, таком как лотки и контейнеры, основным компонентом также является алюминий.
Авиационная индустрия
Для изготовления самолетов требуются легкие и прочные конструкционные материалы. Благодаря высокому соотношению прочности и веса алюминия он идеально отвечает всем требованиям. Этот атрибут также гарантирует, что он может перевозить столько же груза, сколько и более прочные металлы. Кроме того, благодаря своей высокой коррозионной стойкости он также помогает предотвратить повреждение самолета при воздействии суровых условий окружающей среды.
Электротехническая промышленность
Производители бытовой электроники постоянно используют в своей продукции алюминиевые сплавы из-за их превосходной теплопроводности. Этот атрибут использовался в электрических компонентах, таких как радиаторы и компоненты охлаждения для графических процессоров.
Автоматизированная индустрия
Идеальные автомобили должны быть легкими, прочными и экологически чистыми. Алюминий — это металл, который может помочь в достижении этих целей. Благодаря легкости и высокому уровню прочности транспортные средства могут быть маневренными, сохраняя при этом свою прочность. Кроме того, использование алюминия делает автомобильные детали пригодными для вторичной переработки, что повышает экологичность автомобилей, в которых используются алюминиевые детали.
Заключение
Алюминий — чрезвычайно универсальный металл, который имеет разные свойства в зависимости от того, с какими элементами он сочетается. Кроме того, разные виды алюминия имеют разные характеристики, что делает их пригодными для использования в разных отраслях. Однако из-за широкого выбора алюминиевых сплавов, доступных в вашем распоряжении, вам может быть сложно выбрать один из них для проектирования прототипа.
В RapidDirect мы предлагаем профессиональные советы по выбору лучшего материала для различных проектов обработки. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы помочь решить дилемму выбора материала.
