Aluminium is het meest voorkomende metaal ter wereld, dus het is logisch dat het veel gebruikt wordt in de industrie en bij de productie van onderdelen. Maar wordt het alleen zo veel gebruikt omdat het zo makkelijk te vinden is? Natuurlijk niet! Aluminium is zelfs superieur aan staal als het gaat om de verhouding tussen sterkte en gewicht. De verschillende soorten aluminiumlegeringen zijn flexibel en gemakkelijk te bewerken. Ze worden daarom in een breed scala aan toepassingen gebruikt.
Zoals eerder vermeld, bestaan er verschillende aluminiumsoorten, elk met zijn eigen eigenschappen. Daarom dient dit artikel als leidraad bij het kiezen van een materiaal. Eerst worden de verschillende aluminiumsoorten, hun toepassingen en hun werking beschreven. Daarnaast worden de verschillende soorten bewerkingen beschreven die met elke aluminiumsoort mogelijk zijn. Scroll naar beneden om te leren hoe u snel de beste metaalsoort selecteert voor de productie van onderdelen.
Inhoudsopgave
Eigenschappen van aluminium
Aluminiumlegeringen bestaan voornamelijk uit aluminium, maar er worden ook koper, zink, magnesium en silicium aan toegevoegd om bepaalde specifieke eigenschappen te verbeteren. De verschillende aluminiumlegeringen zijn gebaseerd op hun chemische samenstelling en elke legering heeft zijn eigen voordelen voor verschillende toepassingen. Het type aluminiumlegering is zeer belangrijk voor rapid prototyping. Dit heeft namelijk invloed op de effectiviteit van het uiteindelijke prototype, de kosten en hoe goed het aan de eisen voldoet.
- Fysieke eigenschappen. Zuiver aluminium is een zeer zacht metaal. Aluminiumlegeringen zijn echter zeer sterk. Door hun relatief lage dichtheid hebben aluminiumlegeringen de beste sterkte-gewichtsverhouding van alle metalen. Aluminiumlegeringen zijn ook bestand tegen kou en corrosie.
- Thermische en elektrische eigenschappen. Aluminium is een goed materiaal voor de productie van warmtewisselaarcomponenten in auto's vanwege de hoge thermische geleidbaarheid. Bovendien kunnen verschillende aluminiumlegeringen elektriciteit zowel geleiden als weerstaan. Daarom kunnen sommige aluminiumlegeringen worden gebruikt voor elektrische draden, terwijl andere worden gebruikt waar weerstand vereist is.
- Mechanische eigenschappen. De treksterkte van aluminium kan hoog of laag zijn, afhankelijk van de aluminiumsoort. Sommige aluminiumsoorten hebben een treksterkte van wel 100 ksi, terwijl andere slechts 1,5 ksi hebben.
- Reflectie. Als aluminium gepolijst wordt, kan het een zeer glanzend oppervlak krijgen. Hierdoor zijn aluminiumlegeringen uitstekend in staat stralingsenergie te reflecteren, een eigenschap die gewenst is in veel lampen en decoratieve accessoires.
Voordelen en nadelen van aluminium voor bewerkingsdoeleinden
Aluminium is een zeer nuttig metaal dat op veel manieren gebruikt kan worden. Sommige eigenschappen maken het zeer populair voor bewerkingMaar net als alle andere goede dingen heeft aluminium voor- en nadelen.
Voordelen van aluminium bij het bewerken
Corrosiebestendigheid
Aluminium roest of corrodeert niet. Een beschermende laag aluminiumoxide vormt zich snel op het oppervlak van aluminiumlegeringen, waardoor ze beter bestand zijn tegen corrosie door weersinvloeden. Als aluminium een goede oppervlaktebehandeling krijgt en regelmatig wordt onderhouden, corrodeert het niet, zelfs niet in de zwaarste omstandigheden. Dankzij deze eigenschap van aluminium kan het worden gebruikt voor de productie van componenten die worden blootgesteld aan zware omgevingsomstandigheden.
Lage kosten
Aluminium heeft niet de laagste productiekosten, maar als we de voordelen ervan in ogenschouw nemen, zijn de kosten vrij laag. Dit betekent dat het goedkoper is dan andere metalen met dezelfde voordelen en in de meeste gevallen de beste keuze is.
Sterk en lichtgewicht
Aluminium is het metaal met de beste sterkte-gewichtsverhouding en is daarom zeer sterk. Hierdoor kan het worden gebruikt waar extra sterkte nodig is. De hoge sterkte-gewichtsverhouding geeft aan dat deze sterkte niet ten koste gaat van het gewicht. Aluminiumlegeringen worden gebruikt voor mechanische onderdelen die zo licht mogelijk, maar toch zeer sterk moeten zijn. Dit komt doordat aluminiumlegeringen bijna drie keer zo dicht zijn als staal.
Recyclebaarheid
Aluminium kan steeds opnieuw gerecycled worden. Aluminium is bovendien gemakkelijker te recyclen dan veel andere metalen, waardoor het een goede keuze is voor het milieu.
Kan worden gebruikt voor het snel maken van mallen
Een productiemethode genaamd rapid tooling is populair geworden. Dit komt omdat het kosten bespaart en de doorlooptijd verkort. Aluminium is een veelgebruikt materiaal voor rapid mould manufacturing. Aluminiumlegeringen zijn gemakkelijk te vormen en kosten niet veelDe redenen waarom fabrikanten er de voorkeur aan geven zijn duidelijk.
Geen behoefte aan overmatig onderhoud
Aluminium onderdelen behouden hun kwaliteit en prestaties, zelfs onder de meest extreme omstandigheden. Aluminium onderdelen zijn daarom een goede keuze voor onderdelen die moeilijk regelmatig te onderhouden zijn. Bovendien is aluminium bestand tegen extreem lage temperaturen zonder te breken of te scheuren.
Aanpasbaar
Omdat aluminium gemakkelijk te bewerken is, kan het in vrijwel elke vorm worden gegoten. Aluminium is niet alleen goed te verven, maar het oppervlak houdt ook de meeste afwerkingen goed vast.
Nadelen van aluminium bij bewerking
- Gemakkelijke geleidbaarheid. Dit is zowel een voor- als een nadeel, afhankelijk van de toepassing. Het betekent echter wel dat aluminiumlegeringen niet geschikt zijn voor bepaalde toepassingen waar elektrische weerstand belangrijk is.
- Laag smeltpunt. Omdat aluminium een laag smeltpunt heeft, is het niet geschikt voor gebruik op plaatsen met hoge temperaturen. Er zijn echter aluminiumlegeringen die dit probleem kunnen verhelpen.
Aluminiumlegeringskwaliteiten
Er zijn twee hoofdtypen aluminiumlegeringen: kneedlegeringen en gegoten legeringen.
Gesmede legeringen
Deze soorten aluminiumlegeringen zijn over het algemeen sterker dan gegoten metalen. Ze gebruiken ook de viercijferige methode, maar dan zonder decimaal. Het eerste cijfer geeft het primaire legeringselement aan, net als de naam van gietijzer. Als het niet nul is, geeft het tweede cijfer aan dat de legering is gewijzigd, en de laatste twee cijfers geven aan welke legering in de reeks het betreft. Hieronder vindt u een lijst met de zeven reeksen smeedlegeringen:
1xxx-serie
Deze aluminiumlegeringen worden soms "puur aluminium" genoemd omdat ze minimaal 99% aluminium moeten bevatten. Ze zijn niet erg sterk, maar machinisten kiezen ervoor om ze te gebruiken. Dit komt doordat ze niet roesten en goed onder spanning staan. Ze kunnen ook gelast worden, maar de machinist moet zeer voorzichtig zijn omdat ze een zeer laag smeltpunt hebben.
2xxx-serie
Koper is het hoofdelement in deze serie. De beste methode om deze metalen te behandelen is de warmtebehandeling met vaste oplossing. Hierdoor zijn de legeringen in deze serie zeer sterk en hard, maar minder corrosiebestendig dan de andere series. Daarom geeft de machinist, wanneer deze legeringen in corrosiegevoelige gebieden moeten worden gebruikt, ze meestal een verflaag of coating van roestvast metaal.
3xxx-serie
Mangaan is het belangrijkste element waaruit deze legeringen bestaan. Ze zijn niet erg sterk, maar wel zeer hitte- en roestbestendig. Dit maakt ze ideaal voor gebruik als kookgerei. Deze aluminiumseries worden vaak gebruikt in energiecentrales en auto's voor vervangingsonderdelen.
4xxx-serie
De legeringen uit de 4xxx-serie worden vanwege hun lage smeltpunt gebruikt als toevoegmateriaal bij het lassen. In deze serie bestaat het metaal uit een mengsel van aluminium en silicium.
5xxx-serie
Deze aluminiumlegeringen kunnen niet worden verhit, maar hebben wel de hoogste treksterkte. Het belangrijkste legeringselement is magnesium. Hierdoor roesten ze niet en zijn ze gemakkelijk te lassen, waardoor ze een goede keuze zijn voor marinevoertuigen en -apparatuur. Bovendien ligt hun maximale treksterkte tussen 18 ksi en 51 ksi.
6xxx-serie
De legeringen uit deze serie hebben een goede corrosiebestendigheid. Hun maximale treksterkte ligt tussen 18 ksi en 58 ksi. Magnesium en silicium zijn de belangrijkste legeringselementen in deze combinatie van goud. Deze legeringen worden gebruikt voor coatings op corrosiegevoelige metalen. Deze metalen bevatten ook magnesium en silicium, wat resulteert in magnesiumsilicide. Dit materiaal kan in oplossing worden verhit, waardoor het sterker wordt.
7xxx-serie
Zink is het belangrijkste legeringselement in deze aluminiumlegeringen. Ze hebben de hoogste treksterkte van alle aluminiumlegeringen, met treksterktes variërend van 32 tot 88 ksi. Dit type metaal wordt door machinisten gebruikt voor de productie van gereedschappen en tandwielonderdelen die aan hogere belastingen worden blootgesteld, zoals sport- en ruimtevaarttandwielen. Naast aluminium kunnen ook andere metalen, zoals koper, worden toegevoegd om de werking van bewerkt aluminium te veranderen.
Gegoten legeringen
Deze legeringen kunnen met of zonder warmte worden behandeld. Ze gebruiken de viercijferige methode met een decimaal punt vóór het laatste cijfer. Het eerste cijfer geeft de belangrijkste elementen aan waaruit het metaal bestaat. De volgende twee cijfers geven het materiaaltype aan en het cijfer na de decimaal geeft aan of het een ingot of een gietstuk betreft.
Verschillen tussen gesmede en gegoten legeringen
- De treksterkte van gegoten legeringen is doorgaans lager dan die van gesmede legeringen, omdat het moeilijk is om defecten tijdens het productieproces te elimineren. gietproces.
- Bij hetzelfde gewicht zijn gegoten legeringen goedkoper dan gesmede legeringen.
- Gesmede aluminiumlegeringen zijn gemakkelijker te bewerken dan gegoten metalen.
- Onderdelen van gesmeed aluminium kunnen een betere oppervlakteafwerking hebben dan onderdelen van gegoten metaal.
Veelvoorkomende soorten aluminium
Aluminium 6061-T6
Deze aluminiumlegering behoort tot de 6xxx-serie, zoals u aan de naam kunt zien. Omdat het tweede getal nul is, weten we dat deze legering industrieel aluminium is met diverse onzuiverheden. De laatste twee getallen, 61, geven de samenstelling van dit metaal aan: 97,9% aluminium, 0,6% silicium, 1,0% magnesium, 0,2% chroom en 0,28% koper.
In dit geval duidt T6 op oplossingswarmtebehandeling en veroudering. 6061 aluminium heeft 40 ksi nodig om uit te rekken en 45 ksi om het volledig te ontbinden. Dit betekent dat het metaal zeer sterk is en geschikt is voor gebruik in bouwconstructies. 6061 aluminium roest niet. Het wordt voornamelijk gebruikt in de productie van auto-onderdelen, warmtewisselaars en elektronica.
Aluminium 7075-T6
Het serienummer 7xxx van aluminium 7075 geeft aan dat zink het belangrijkste legeringselement is en dat dit metaal een hoge treksterkte heeft. Het bestaat voornamelijk uit aluminium (90%), zink (5,6%), mangaan (2,5%), koper (1,6%) en mangaan (0,23%). Aluminium 7075 is een van de sterkste en lichtste aluminiumlegeringen. Het heeft een dichtheid van 2,81 g/cm³ en een maximale treksterkte van 83 ksi. Het T6-nummer betekent uiteraard dat het warmtebehandeld is. Dit metaal wordt veel gebruikt bij de productie van tandwielen van gereedschapsmachines en vliegtuigonderdelen.
Aluminium 5052
5052 aluminium is zeer sterk en heeft een uitstekende corrosiebestendigheid. Omdat het geen koper bevat, is het zeer geschikt voor toepassingen in zout water. Omdat dit metaal tot de 5xxx-serie behoort, kan het niet worden verhit en niet van vorm veranderen. Deze legering wordt veel gebruikt voor onderdelen voor gereedschap voor de scheepvaart.
Aluminium 6063
6063 aluminium, ook wel decoratief aluminium genoemd, is een aluminiumlegering gemaakt van magnesium en silicium. Deze legering is matig sterk en ductiel, waardoor het ideaal is voor het maken van mallen. Het is zeer corrosiebestendig en kan buiten worden gebruikt dankzij het lage kopergehalte en magnesiumsilicidegehalte. Het metaal dat voor deze onderdelen wordt gebruikt, kan worden gebruikt in bouwmaterialen, buizen en leidingen en meubels.
Hoe kiest u de juiste aluminiumsoort?
U kunt kiezen uit verschillende aluminiumsoorten. Verschillende aluminiumsoorten hebben verschillende eigenschappen, zoals lasbaarheid, sterkte en corrosiebestendigheid. U kunt de aluminiumsoort kiezen op basis van de belangrijke eigenschappen die u voor uw toepassing nodig hebt. Voordat u een beslissing neemt, moet u rekening houden met de volgende punten.
Inzicht in de bewerkbaarheidsclassificatie
Door het gemak van het bewerken van een aluminiumlegering te beoordelen, krijgt u een idee van hoe goed de legering werkt met een CNC-machine. Een gemakkelijk te bewerken aluminiumlegering is gemakkelijk te snijden en af te werken. Daardoor kan het worden gebruikt voor het maken van complexe machineonderdelen. Zo is aluminium uit 2011 zeer gemakkelijk te bewerken.
Kosten en beschikbaarheid
Een van de belangrijkste overwegingen bij het kiezen van een aluminiumsoort voor een klus is de prijs van de legering. Een belangrijke stap bij het starten van het productieproces is het vinden van de juiste combinatie tussen de beoogde kosten en de beste eigenschappen binnen die prijsklasse. De beschikbaarheid van de gekozen aluminiumsoort hangt ook af van de prijs. Beschikbaarheid is ook erg belangrijk, aangezien zeldzame en moeilijk verkrijgbare aluminiumlegeringen het productieproces kunnen vertragen.
Hoe praktisch is het?
Dit verwijst naar hoe gemakkelijk een bepaalde aluminiumlegering gevormd kan worden. Legeringen met een hoge ductiliteit zijn gemakkelijk te bewerken en worden meestal gebruikt waar vermoeiingsweerstand vereist is, zoals in vliegtuigonderdelen.
Kan het gelast worden?
Het is belangrijk om rekening te houden met de lasbaarheid van een legering als het geproduceerde onderdeel aan andere onderdelen moet worden gelast. Als lassen vereist is, is aluminium 3003 een goede keuze.
Corrosiebestendigheid
De plaats waar het onderdeel gebruikt gaat worden, bepaalt of het corrosiebestendig moet zijn. Onderdelen die bijvoorbeeld in chemische of maritieme omgevingen worden gebruikt, moeten zeer corrosiebestendig zijn.
Kan het warmtebehandeld worden?
Het temperen van aluminium omvat het verhitten tot zeer hoge of zeer lage temperaturen. Dit proces, warmtebehandeling genoemd, maakt het aluminium sterker. Let op welke aluminiumlegeringen wel en niet verhit kunnen worden.
Hoe sterk is het?
Hoeveel kracht een legering kan weerstaan voordat deze vervormt, hangt af van de sterkte. Het is vanzelfsprekend om hoogwaardig aluminium te gebruiken voor onderdelen die aan hoge krachten worden blootgesteld.
Afhankelijk van het project kan het ook nodig zijn om staal te gebruiken. Hoe kiest u de juiste staalsoort? U kunt hiervoor de Keuzegids voor roestvrij staal 304 en 316 voor professionele hulp.
Verschillende toepassingen van aluminium
Aluminium kent vele toepassingen in diverse industrieën. Hieronder volgen enkele toepassingen waar aluminiumproducten en -onderdelen veel worden gebruikt:
Medisch veld
Aluminium onderdelen en producten komen veel voor in industrieën waar reinheid en biocompatibiliteit essentieel zijn. Medische hulpmiddelen, zoals chirurgische en orthopedische instrumenten, worden gemaakt van verschillende soorten aluminium. Daarnaast is aluminium een belangrijk onderdeel van sommige alledaagse voorwerpen zoals trays en emmers.
Lucht- en ruimtevaart
De materialen die voor de bouw van vliegtuigen worden gebruikt, moeten zowel licht als sterk zijn. Aluminium is hiervoor zeer geschikt vanwege zijn lichte gewicht en hoge sterkte. Hierdoor kan het hetzelfde gewicht dragen als metalen die sterker zijn. Bovendien kan aluminium, omdat het zeer corrosiebestendig is, vliegtuigen beschermen tegen schade wanneer ze worden blootgesteld aan extreme weersomstandigheden.
Elektrische industrie
Aluminiumlegeringen worden altijd gebruikt door bedrijven die consumentenelektronica produceren vanwege hun uitstekende thermische geleidbaarheid. Elektrische componenten zoals radiatoren en koelcomponenten voor grafische systemen maken gebruik van aluminiumlegeringen.
Automobielindustrie
De beste auto's moeten lichtgewicht, duurzaam en milieuvriendelijk zijn. Aluminiumlegeringen kunnen dit bereiken omdat het een licht en sterk materiaal is. Auto's kunnen daardoor zowel flexibel als sterk zijn. Bovendien kunnen aluminium auto-onderdelen gerecycled worden, wat auto's met aluminium onderdelen milieuvriendelijker maakt.
Conclusie
Aluminium is een zeer flexibel metaal dat zijn eigenschappen verandert wanneer het met andere elementen wordt gemengd. Verschillende soorten aluminium zijn ook geschikt voor verschillende toepassingen vanwege hun verschillende eigenschappen. Door de grote verscheidenheid aan aluminiumlegeringen kan het echter lastig zijn om te bepalen welke aluminiumlegering u in uw monsterontwerp wilt gebruiken.
Bij Yonglihao Machinery kunnen wij u helpen kies het beste materiaal voor uw bewerkingsproject. Neem vandaag nog contact met ons op en wij helpen u graag bij uw materiaalkeuze. Bij het selecteren van materialen is het ook belangrijk om de eigenschappen van verschillende legeringen te begrijpen en hoe ze presteren in verschillende toepassingen. U kunt verwijzen naar 316 en 316L roestvrij staal in rapid prototyping voor meer gespecialiseerde informatie.