Κατασκευή πρόσθετων κραμάτων αλουμινίου

Α: Το κράμα αλουμινίου είναι ένα μείγμα μετάλλων όπου το αλουμίνιο είναι το κύριο συστατικό. Άλλα στοιχεία που συνήθως προστίθενται στο αλουμίνιο περιλαμβάνουν: Χαλκός, Μαγνήσιο, Μαγγάνιο, Πυρίτιο, Κασσίτερος, Νικέλιο, Ψευδάργυρος.

Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται σπάνια στην καθαρή του μορφή γιατί είναι μαλακό και αδύναμο. Τα άλλα στοιχεία βελτιώνουν τις μηχανικές του ιδιότητες και το καθιστούν κατάλληλο για διαφορετικές εφαρμογές.

Α: Στην κατασκευή, το αλουμίνιο είναι σπάνια καθαρό. Αντίθετα, οι κατασκευαστές σχηματίζουν κράματα που αυξάνουν δραματικά την αντοχή και την ακαμψία του αλουμινίου, ενώ διατηρούν τις άλλες επιθυμητές ιδιότητές του. Τόσο οι επαγγελματίες όσο και οι μη επαγγελματίες κάνουν συχνά συγκρίσεις μεταξύ αλουμινίου και χάλυβα, επειδή και τα δύο μέταλλα χρησιμοποιούνται για μια τόσο μεγάλη ποικιλία προϊόντων.

Αλλά η σύγκριση αλουμινίου με χάλυβα μοιάζει λίγο με τη σύγκριση των μήλων με τα πορτοκάλια: ο χάλυβας είναι ήδη ένα κράμα, ενώ το αλουμίνιο είναι ένα στοιχείο. Ο ανθρακούχο χάλυβας, ένα βασικό κράμα χάλυβα, αποτελείται από σίδηρο (Fe) και άνθρακα (C). Το καθαρό αλουμίνιο, παρά τις πολλές κερδοφόρες του ιδιότητες, είναι πολύ μαλακό και όχι αρκετά ισχυρό για τις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές. Αλλά τα κράματα αλουμινίου μπορεί να είναι τριάντα φορές ισχυρότερα από το καθαρό αλουμίνιο και τακτικά υπερβαίνουν τον χάλυβα σε αναλογίες αντοχής προς βάρος.

Α: Αλουμίνιο έναντι ανοξείδωτου χάλυβα: Βασικές διαφορές

• Δύναμη

Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι βαρύτερος και ισχυρότερος από το αλουμίνιο. Στην πραγματικότητα, το αλουμίνιο είναι περίπου το 1/3 του βάρους του χάλυβα. Παρόλο που ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι ισχυρότερος, το αλουμίνιο έχει πολύ καλύτερη αναλογία αντοχής προς βάρος από τον ανοξείδωτο χάλυβα.

• Αγώγιμο

Ο χάλυβας είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού λόγω του πυκνού προστατευτικού στρώματος οξειδίου του. Από την άλλη, το αλουμίνιο είναι ένας πολύ καλός ηλεκτρικός και θερμικός αγωγός.

• Κόστος

Το αλουμίνιο είναι πιο δαπανηρό από τον ανοξείδωτο χάλυβα, αν κοιτάξετε την τιμή με βάση το βάρος. Αλλά, αν κοιτάξετε την τιμή κατ' όγκο, το αλουμίνιο είναι πιο οικονομικά αποδοτικό επειδή παίρνετε περισσότερα προϊόντα.

• Θερμική αντίσταση

Όταν συγκρίνουμε τον ανοξείδωτο χάλυβα με το αλουμίνιο, ο ανοξείδωτος χάλυβας έχει πολύ καλύτερη αντίσταση στη θερμότητα με σημείο τήξης 2500 ℉, ενώ το αλουμίνιο γίνεται πολύ μαλακό γύρω στους 400 ℉ με σημείο τήξης 1220 ℉. Ωστόσο, το αλουμίνιο έχει το πλεονέκτημα έναντι του χάλυβα σε χαμηλές θερμοκρασίες. Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, η αντοχή σε εφελκυσμό του αλουμινίου αυξάνεται, ενώ ο χάλυβας γίνεται εύθραυστος σε χαμηλές θερμοκρασίες.

• Αντοχή στη διάβρωση

Το αλουμίνιο δεν σκουριάζει. Ωστόσο, διαβρώνεται όταν εκτίθεται σε αλάτι. Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι εξαιρετικά ανθεκτικός στη διάβρωση και δεν σκουριάζει εύκολα. Επιπλέον, ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι μη πορώδης, γεγονός που του δίνει μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση.

• Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις, Ανακυκλωσιμότητα

Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι γνωστός για την καλή του ανακυκλωσιμότητα. Σύμφωνα με την Napa Recycling, ο χάλυβας είναι το πιο ανακυκλωμένο υλικό στον κόσμο. Έχει διακριτές μαγνητικές ιδιότητες που το καθιστούν εύκολο υλικό για ανάκτηση από το ρεύμα απορριμμάτων για ανακύκλωση. Επιπλέον, οι ιδιότητες του χάλυβα παραμένουν αμετάβλητες όσες φορές κι αν ανακυκλωθεί ο χάλυβας.

Παρόλο που ο χάλυβας είναι το πιο ανακυκλώσιμο υλικό, το αλουμίνιο είναι το πιο ανακυκλώσιμο από όλα τα υλικά. Στην πραγματικότητα, το πεταμένο αλουμίνιο είναι πιο πολύτιμο από οποιοδήποτε άλλο υλικό στον κάδο ανακύκλωσής σας. Σχεδόν το 75% του συνόλου του αλουμινίου που παράγεται στις ΗΠΑ εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σήμερα, επειδή το αλουμίνιο μπορεί να ανακυκλωθεί ξανά και ξανά σε έναν πραγματικό κλειστό βρόχο. Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την ανακύκλωση αλουμινίου, επισκεφθείτε την Ένωση Αλουμινίου.

• Διαφορετικές εφαρμογές αλουμινίου έναντι χάλυβα

Το αλουμίνιο και ο χάλυβας είναι παντού. Εάν κοιτάξετε γύρω σας σε οποιοδήποτε μέρος, το πιθανότερο είναι ότι θα δείτε κάτι που περιέχει ένα από αυτά τα μέταλλα. Παρακάτω είναι μερικές κοινές εφαρμογές από ανοξείδωτο χάλυβα και αλουμίνιο.

Α: Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του αλουμινίου

Πλεονεκτήματα

• Είναι μια φθηνότερη επιλογή
• Άοσμο και αδιαπέραστο
• Ανακλαστικότητα και ευελιξία
• Υψηλή μηχανική ικανότητα και δυνατότητα ανακύκλωσης
• Αντοχή στη διάβρωση
• Υψηλή θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα

Μειονεκτήματα

• Δύσκολη διαδικασία συγκόλλησης
• Διαβρώνεται γρήγορα στο αλμυρό νερό
• Μπορεί να επηρεάσει τις γεύσεις των συσκευασμένων τροφίμων

Α: Ενώ το αλουμίνιο και το τιτάνιο είναι εξαιρετικές επιλογές για μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών, δεν είναι κατάλληλα για κάθε έργο. Πριν επιλέξετε ένα μέταλλο για τις μοναδικές εφαρμογές σας, πρέπει να λάβετε υπόψη διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των εξής:

Εφαρμογές

Οι αντίστοιχες ιδιότητες του τιτανίου και του αλουμινίου τα καθιστούν ιδανικά για διάφορες εφαρμογές. Για παράδειγμα, το τιτάνιο είναι τέλειο για εφαρμογές που απαιτούν υλικά ανθεκτικά στη θερμότητα. Αυτά περιλαμβάνουν ιατρικές εφαρμογές, δορυφορικά εξαρτήματα, θαλάσσια εξαρτήματα και φωτιστικά.

Εν τω μεταξύ, το αλουμίνιο είναι κατάλληλο για κουφώματα οχημάτων και ποδηλάτων, ψύκτρες, ηλεκτρικούς αγωγούς, μικρά σκάφη και άλλες εφαρμογές που χρειάζονται υψηλή θερμική αγωγιμότητα.

Προαιρετικές διαδικασίες μηχανικής κατεργασίας

Το υλικό που επιλέγετε για το έργο σας καθορίζει τη γεωμετρία των τελικών προϊόντων σας. Επίσης, καθορίζει τη μέθοδο κατεργασίας που χρησιμοποιείται για το υλικό κατά την παραγωγή των εξαρτημάτων σας. Το αλουμίνιο είναι πιο συμβατό με ένα ευρύ φάσμα διεργασιών. Παρέχει εξαρτήματα υψηλής ποιότητας σε περιπτώσεις που πρέπει να φτιάξετε ανταλλακτικά γρήγορα.

Επίσης, αυτό το υλικό είναι πιο εύκολο στην εργασία από το τιτάνιο και είναι η καλύτερη επιλογή για την κατασκευή περίπλοκων εξαρτημάτων με αυστηρές απαιτήσεις ανοχής.

Κόστος

Το κόστος παραγωγής είναι ένας από τους θεμελιώδεις παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν επιλέγετε ένα μέταλλο για το έργο σας. Γενικά, το αλουμίνιο είναι ένα οικονομικά αποδοτικό μέταλλο που χρησιμοποιείται για κατεργασία ακριβείας και πολλές άλλες διαδικασίες δημιουργίας πρωτοτύπων. Η κατασκευή εξαρτημάτων είναι συχνά φθηνότερη με αλουμίνιο παρά με τιτάνιο.

Το τιτάνιο έχει υψηλό κόστος εξαγωγής και κατασκευής σε σύγκριση με το αλουμίνιο. Η υψηλή τιμή του περιορίζει την εφαρμογή του. Ωστόσο, το τιτάνιο είναι ένα ιδανικό υλικό για τους σκοπούς της κατεργασίας σας, εάν το κόστος κατεργασίας του τιτανίου δεν αποτελεί πρόκληση.

Βάρος και Δύναμη

Το βάρος και η αντοχή τιτανίου έναντι αλουμινίου είναι άλλες διαφορές μεταξύ αυτών των μετάλλων. Το τιτάνιο έχει πυκνότητα 4500 kg/m3 σε αντίθεση με τα 2712 kg/m3 αλουμινίου. Ως αποτέλεσμα, το τιτάνιο είναι βαρύτερο σε σύγκριση με το αλουμίνιο. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζεστε λιγότερο τιτάνιο στην κατεργασία σας για να έχετε ένα ελαφρύ προϊόν.

Το τιτάνιο είναι η καλύτερη επιλογή όσον αφορά την αντοχή. Η αντοχή του σε εφελκυσμό κυμαίνεται από 230 MPa έως 1400 MPa σε σύγκριση με το αλουμίνιο, το οποίο έχει περιθώριο από 90 MPa έως 690 MPa. Το καθαρό τιτάνιο έχει χαμηλή ισχύ, ενώ το καθαρό αλουμίνιο είναι πιο αδύναμο. Ωστόσο, μπορείτε να συνδυάσετε το αλουμίνιο με άλλα κράματα μετάλλων για να ενισχύσετε την αντοχή του με βάση τις ανάγκες σας.

Απόβλητα που παράγονται

Τα απόβλητα μηχανικής κατεργασίας είναι ένας άλλος κρίσιμος παράγοντας κατά τον χειρισμό σύνθετων γεωμετρικών έργων σχεδιασμού. Η σύνθετη γεωμετρία σχεδίασης μπορεί να περιορίσει τη μέθοδο κατεργασίας σας ανεξάρτητα από το υλικό που έχετε επιλέξει. Ως αποτέλεσμα, η απομάκρυνση της περίσσειας υλικού γίνεται αναπόφευκτη. Μερικές φορές, οι περισσότεροι παραγωγοί χρησιμοποιούν αλουμίνιο για τη δημιουργία πρωτοτύπων και το τιτάνιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή μικρών παρτίδων προϊόντων ειδικού σκοπού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, συνιστάται η επιλογή φθηνού αλουμινίου έναντι τιτανίου, καθώς συμβάλλει στη μείωση του συνολικού κόστους.

Αισθητικές απαιτήσεις

Ορισμένα κομμάτια φρεζαρίσματος απαιτούν συχνά την εφαρμογή συγκεκριμένων χρωμάτων για αισθητικό φινίρισμα. Το τιτάνιο δίνει μια ασημί εμφάνιση που φαίνεται πιο σκούρα όταν βρίσκεται κάτω από το φως. Εν τω μεταξύ, το αλουμίνιο έχει μια ασημί-λευκή εμφάνιση. Το υλικό που θα επιλέξετε θα καθορίσει εάν το προϊόν σας έχει ασημί ή θαμπό γκρι χρώμα. Ωστόσο, και τα δύο υλικά μπορούν να υποστούν διάφορες άλλες διαδικασίες φινιρίσματος μεταλλικών επιφανειών, όπως αμμοβολή, στίλβωση, επιχρωμίωση κ.λπ.

συμπέρασμα

Το τιτάνιο και το αλουμίνιο είναι μέταλλα με αξιοσημείωτες ιδιότητες, αντίστοιχα πλεονεκτήματα και εφαρμογές. Παρά το γεγονός ότι έχουν σχεδόν παρόμοιες ιδιότητες, έχουν μεμονωμένες εφαρμογές στις οποίες η μία είναι πιο κατάλληλη από την άλλη. Ενώ το τιτάνιο είναι ιδανικό για εφαρμογές ανθεκτικές στη θερμότητα, το αλουμίνιο έχει την καλύτερη θερμική αγωγιμότητα που χρειάζεται το έργο σας.

Α: Και τα δύο μέταλλα διαθέτουν εξαιρετικές ιδιότητες αντοχής και μπορούν να τα χρησιμοποιήσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Παρόλα αυτά, το τιτάνιο έρχεται πρώτο από άποψη αντοχής και ακαμψίας. Τα εξαρτήματά του διαρκούν για χρόνια χωρίς σημάδια φθοράς ή ρήξης. Το τιτάνιο έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και διαρκεί περισσότερο επειδή μπορεί να αντέξει την καταπόνηση.

Α: Είναι πολύ εύκολο να διαφοροποιήσετε το τιτάνιο από το αλουμίνιο χρησιμοποιώντας τα συγκεκριμένα χρώματα τους. Το τιτάνιο έχει σκούρο ασημί χρώμα, ενώ το αλουμίνιο συνήθως ποικίλλει από ασημί λευκό έως θαμπό γκρι σε πολλές επιφάνειες. Επιπλέον, το τιτάνιο είναι πολύ πιο σκληρό από το αλουμίνιο. Το αλουμίνιο συνήθως τρίβει ένα κομμάτι μαλακού υλικού όταν λιμάρεται, ενώ το τιτάνιο όχι.

Α: Το υλικό AlSi7Mg έχει ασθενέστερο αποτέλεσμα σκλήρυνσης σε στερεό διάλυμα λόγω χαμηλότερου κλάσματος όγκου του Si, με αποτέλεσμα χαμηλότερη αντοχή εφελκυσμού, χαμηλότερη σκληρότητα και μεγαλύτερη επιμήκυνση από το υλικό AlSi10Mg. Μετά τη θερμική επεξεργασία, η αντοχή σε εφελκυσμό και διαρροή και των δύο υλικών μειώθηκε και η επιμήκυνση αυξήθηκε.

Α: Το AlSi10Mg είναι ένα κράμα αλουμινίου με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε συνδυασμό με χαμηλή πυκνότητα, αντοχή στη διάβρωση και εξαιρετική ικανότητα χύτευσης ενώ προσφέρει ελαφριές και ευέλικτες επιλογές μετά την επεξεργασία.

Επειδή προσφέρει υψηλή αντοχή, σχετικά υψηλή σκληρότητα και υψηλή θερμική αγωγιμότητα, χρησιμοποιείται για εξαρτήματα που υπόκεινται σε υψηλά φορτία.

Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν στέγαση και αγωγούς, εξαρτήματα κινητήρα, εργαλεία παραγωγής και καλούπια τόσο για σκοπούς κατασκευής πρωτοτύπων όσο και για σκοπούς κατασκευής.

Α: Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα καλώδια συγκόλλησης αλουμινίου MIG είναι τα ER4043 και ER5356. Το ER4043 είναι ένα σύρμα συγκόλλησης MIG γενικής χρήσης που χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση κραμάτων αλουμινίου 2014, 3003, 3004, 4043, 5052, 6061, 6062 και 6063. Οι συγκολλήσεις παρέχουν υψηλή ολκιμότητα και εξαιρετική αντοχή στο ράγισμα.

Α: Γενικά, οι σκόνες μετάλλων που χρησιμοποιούνται σε μεταλλικούς τρισδιάστατους εκτυπωτές περιλαμβάνουν χάλυβα εργαλείων, ανοξείδωτο χάλυβα, μαρτενσιτικό χάλυβα, καθαρό τιτάνιο και κράματα τιτανίου, κράματα αλουμινίου, κράματα με βάση το νικέλιο, κράματα με βάση τον χαλκό, κράματα κοβαλτίου-χρωμίου κ.λπ.

Α: Κράμα 3003: Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο από όλα τα κράματα αλουμινίου. Ένα εμπορικά καθαρό αλουμίνιο με προσθήκη μαγγανίου για αύξηση της αντοχής του (20% ισχυρότερο από τον βαθμό 1100). Έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και εργασιμότητα. Αυτός ο βαθμός μπορεί να τραβηχτεί σε βάθος ή να περιστραφεί, να συγκολληθεί ή να συγκολληθεί.