Алюминий — самый распространённый металл на планете, поэтому вполне логично, что он так широко используется в производстве и производстве деталей. Но разве его так часто используют только потому, что он легкодоступен? Конечно, нет! По соотношению прочности к весу алюминий даже превосходит сталь. Различные марки алюминиевых сплавов гибки и легко обрабатываются. Поэтому они находят широкое применение.
Как уже упоминалось, существуют различные марки алюминия, каждая из которых обладает своими свойствами. Поэтому данная статья послужит руководством по выбору материала. В первую очередь, будут описаны различные марки алюминия, их применение и принципы работы. Кроме того, будут описаны различные виды обработки образцов, которые можно выполнить с каждой маркой алюминия. Прокрутите страницу до конца, чтобы узнать, как быстро выбрать оптимальную марку металла для изготовления деталей.
Оглавление
Свойства алюминия
Алюминиевые сплавы состоят в основном из алюминия, но для улучшения некоторых свойств в них также добавляют медь, цинк, магний и кремний. Различные марки алюминиевых сплавов различаются по химическому составу, и каждая марка обладает своими преимуществами для различных сфер применения. Тип используемого алюминиевого сплава очень важен для быстрого прототипирования. Это связано с тем, что он влияет на эффективность конечного прототипа, его стоимость и соответствие требованиям.
- Физические свойства. Чистый алюминий — очень мягкий металл. Однако алюминиевые сплавы — очень прочные. Благодаря относительно низкой плотности алюминиевые сплавы обладают лучшим соотношением прочности к весу среди всех металлов. Алюминиевые сплавы также устойчивы к холоду и коррозии.
- Тепловые и электрические свойства. Благодаря высокой теплопроводности алюминий является хорошим материалом для изготовления теплообменных компонентов автомобилей. Кроме того, различные алюминиевые сплавы могут как проводить, так и обладать электрическим сопротивлением. Поэтому некоторые алюминиевые сплавы могут использоваться для изготовления электрических проводов, а другие — там, где требуется удельное сопротивление.
- Механические свойства. Прочность алюминия на разрыв может быть высокой или низкой, в зависимости от марки. У некоторых сортов алюминия прочность на разрыв достигает 100 тысяч фунтов на кв. дюйм (ksi), а у других — всего 1,5 тысячи фунтов на кв. дюйм (ksi).
- Отражение. Отполированный алюминий может придать ему очень блестящую поверхность. Благодаря этому алюминиевые сплавы превосходно отражают лучистую энергию, что необходимо для многих светильников и декоративных аксессуаров.
Преимущества и недостатки алюминия для механической обработки
Алюминий — очень полезный металл, который можно использовать во многих областях. Некоторые его свойства делают его очень популярным обработка. Однако, как и у всех хороших вещей, у алюминия есть свои преимущества и недостатки.
Преимущества алюминия при обработке
Коррозионная стойкость
Алюминий не ржавеет и не подвержен коррозии. На поверхности алюминиевых сплавов быстро образуется защитный слой оксида алюминия, который помогает им противостоять коррозии, вызванной атмосферными воздействиями. При хорошей обработке поверхности и регулярном уходе алюминий не подвержен коррозии даже в самых суровых условиях. Благодаря этому свойству алюминия его можно использовать для изготовления деталей, подверженных воздействию суровых условий окружающей среды.
Бюджетный
Алюминий не самый дешевый в производстве, но, учитывая его преимущества, его стоимость довольно низкая. Это означает, что он дешевле других металлов с аналогичными преимуществами и является оптимальным выбором в большинстве случаев.
Прочный и легкий
Алюминий — металл с наилучшим соотношением прочности к массе, поэтому он очень прочный. Благодаря этому его можно использовать там, где требуется повышенная прочность. Высокая прочность к массе означает, что эта прочность достигается не за счёт веса. Алюминиевые сплавы используются для изготовления механических деталей, которые должны быть максимально лёгкими, но при этом очень прочными. Это объясняется тем, что алюминиевые сплавы почти в три раза плотнее стали.
Пригодность к переработке
Алюминий можно перерабатывать снова и снова. Кроме того, алюминий легче перерабатывать, чем многие другие металлы, что делает его полезным для окружающей среды.
Может использоваться для быстрого изготовления форм
Метод производства, называемый «быстрой оснасткой», стал популярным. Он снижает затраты и сокращает сроки выполнения заказов. Алюминий — материал, широко используемый для быстрого изготовления пресс-форм. Алюминиевые сплавы легко формуются и стоят недорого.Причины, по которым производители отдают ему предпочтение, очевидны.
Нет необходимости в чрезмерном обслуживании
Алюминиевые детали сохраняют качество и эксплуатационные характеристики даже в самых суровых условиях. Поэтому алюминиевые детали отлично подходят для деталей, требующих сложного регулярного обслуживания. Кроме того, алюминий способен выдерживать экстремально низкие температуры, не ломаясь и не трескаясь.
Настраиваемый
Алюминий легко обрабатывается, поэтому ему можно придать практически любую форму. Алюминий не только хорошо красится, но и отлично держит большинство видов отделки.
Недостатки алюминия при обработке
- Легкая проводимость. Это одновременно и преимущество, и недостаток, в зависимости от области применения. Однако это означает, что алюминиевые сплавы нельзя использовать в некоторых областях, где важно электрическое сопротивление.
- Низкая температура плавления. Поскольку алюминий имеет низкую температуру плавления, его не рекомендуется использовать в местах с высокой температурой. Однако существуют алюминиевые сплавы, способные решить эту проблему.
Марки алюминиевых сплавов
Существует два основных типа алюминиевых сплавов: деформируемые сплавы и литейные сплавы.
Кованые сплавы
В большинстве случаев эти типы алюминиевых сплавов прочнее литых металлов. Для их кодирования также используется четырёхзначный метод, но без десятичной точки. Первая цифра указывает на основной легирующий элемент, как и в названии чугуна. Если она не равна нулю, вторая цифра указывает на изменение сплава, а последние две цифры указывают на сплав, к которому относится сплав. Ниже представлен список семи серий кузнечных сплавов:
Серия 1xxx
Эти алюминиевые сплавы иногда называют «чистым алюминием», поскольку они должны содержать не менее 99% алюминия. Они не очень прочные, но слесари предпочитают их использовать. Это объясняется тем, что они не ржавеют и хорошо проводят ток. Их также можно сваривать, но слесари должны быть очень осторожны, так как у них очень низкая температура плавления.
Серия 2xxx
Медь – основной элемент этой серии. Наилучшим методом обработки этих металлов является термическая обработка в твёрдый раствор. Благодаря этому сплавы этой серии очень прочны и твёрды, но менее устойчивы к коррозии, чем сплавы других серий. Поэтому при необходимости использования этих сплавов в местах, подверженных коррозии, механики обычно покрывают их краской или слоем нержавеющего металла.
Серия 3xxx
Марганец — основной элемент этих сплавов. Они не очень прочные, но обладают очень хорошей жаростойкостью и устойчивостью к ржавчине. Это делает их идеальными для использования в качестве кухонной утвари. Эти алюминиевые сплавы широко используются в электростанциях и автомобилях для изготовления сменных деталей.
Серия 4xxx
Сплавы серии 4xxx используются в качестве присадочных металлов при сварке благодаря своей низкой температуре плавления. В этих сплавах сплав состоит из смеси алюминия и кремния.
Серия 5xxx
Эти алюминиевые сплавы нельзя нагревать, но они обладают наивысшей прочностью на разрыв. Их основным легирующим элементом является магний. Благодаря этому они не ржавеют и легко свариваются, что делает их хорошим выбором для деталей военно-морской техники и оборудования. Кроме того, их предел прочности на разрыв составляет от 18 до 51 кфунта/кв. дюйм.
Серия 6xxx
Сплавы этой серии обладают хорошей коррозионной стойкостью. Их максимальная прочность на разрыв составляет от 18 до 58 тысяч фунтов на кв. дюйм. Магний и кремний являются основными легирующими элементами в этой комбинации золота. Эти сплавы используются для покрытий металлов, подверженных коррозии. Эти металлы также содержат магний и кремний, что приводит к образованию силицида магния. Этот материал можно нагревать в растворе, что делает его прочнее.
Серия 7xxx
Цинк является основным легирующим элементом в этих алюминиевых сплавах. Они обладают самой высокой прочностью на разрыв среди всех алюминиевых сплавов, варьируясь от 32 до 88 кфунтов на кв. дюйм. Этот тип металла используется в машиностроении для изготовления инструментов и деталей шестерен, подверженных высоким нагрузкам, например, спортивных и аэрокосмических. Помимо алюминия, для изменения свойств деформируемого алюминия могут добавляться другие металлы, например, медь.
Литейные сплавы
Эти сплавы можно обрабатывать как с нагревом, так и без него. Для их обработки используется четырёхзначный метод с десятичной точкой перед последней цифрой. Первая цифра указывает на основные элементы, из которых состоит металл. Следующие две цифры указывают на тип материала, а цифра после десятичной точки указывает, является ли это слитком или отливкой.
Различия между деформируемыми и литыми сплавами
- Прочность на растяжение литых сплавов обычно ниже, чем у деформируемых сплавов из-за трудности устранения дефектов в процессе процесс литья.
- При одинаковом весе литейные сплавы стоят дешевле деформируемых.
- Деформируемые алюминиевые сплавы легче поддаются обработке, чем литые металлы.
- Детали, изготовленные из деформируемых алюминиевых сплавов, могут иметь лучшую отделку поверхности, чем детали, изготовленные из литых металлов.
Распространенные типы алюминия
Алюминий 6061-Т6
Этот алюминиевый сплав относится к серии 6xxx, как видно из названия. Поскольку вторая цифра — ноль, мы знаем, что это промышленный алюминий с различными примесями. Последние две цифры, 61, указывают на состав этого металла: алюминий (97,9%), кремний (0,6%), магний (1,0%), хром (0,2%) и медь (0,28%).
В данном случае T6 означает термическую обработку на твердый раствор и старение. Для растяжения алюминия марки 6061 требуется 40 тысяч фунтов на кв. дюйм, а для полного разрыва — 45 тысяч фунтов на кв. дюйм. Это означает, что металл очень прочен и может использоваться в строительных конструкциях. Алюминий марки 6061 не ржавеет. Он в основном используется в производстве автомобильных деталей, теплообменников и электроники.
Алюминий 7075-Т6
Серийный номер алюминия марки 7075, 7xxx, указывает на то, что цинк является его основным легирующим элементом, и этот металл обладает высокой прочностью на разрыв. Он состоит в основном из алюминия (90%), цинка (5.6%), марганца (2.5%), меди (1.6%) и марганца (0.23%). Алюминий марки 7075 — один из самых прочных и лёгких алюминиевых сплавов. Его плотность составляет 2,81 г/см3, а максимальная прочность на разрыв — 83 ksi. И, конечно же, номер T6 означает, что он прошёл термическую обработку. Этот металл широко используется в производстве зубчатых передач станков и деталей самолётов.
Алюминий 5052
Алюминий марки 5052 довольно прочен и обладает превосходной коррозионной стойкостью. Поскольку он не содержит меди, он очень полезен в соленой воде. Поскольку этот металл относится к серии 5xxx, его нельзя нагревать и деформировать. Этот сплав широко используется для изготовления деталей морского оборудования.
Алюминий 6063
Алюминий 6063, также известный как декоративный алюминий, — это алюминиевый сплав магния и кремния. Этот сплав обладает умеренной прочностью и пластичностью, что делает его идеальным для изготовления форм. Он обладает высокой устойчивостью к коррозии и может использоваться на открытом воздухе благодаря низкому содержанию меди и силицида магния. Металл, используемый для изготовления этих деталей, может применяться в строительных материалах, трубах и мебели.
Как выбрать правильную марку алюминия?
Вы можете выбрать различные марки алюминия. Разные марки алюминия обладают разными свойствами, такими как свариваемость, прочность и коррозионная стойкость. Вы можете выбрать марку алюминия в зависимости от важных характеристик, необходимых для вашего варианта использования. Прежде чем принять решение, следует учесть следующие моменты.
Понимание рейтинга обрабатываемости
Оценка лёгкости обработки алюминиевого сплава даст вам представление о том, насколько хорошо этот сплав будет обрабатываться на станке с ЧПУ. Легкообрабатываемый алюминиевый сплав легко режется и обрабатывается. Благодаря этому его можно использовать для изготовления сложных деталей машин. Например, алюминий марки 2011 очень легко обрабатывается.
Стоимость и доступность
Одним из важнейших факторов при выборе марки алюминия для конкретного проекта является стоимость сплава. Важным этапом в начале производственного процесса является поиск соответствия между целевой стоимостью и наилучшими характеристиками в данном ценовом диапазоне. Что касается доступности выбранной марки алюминия, это также зависит от её цены. Доступность также очень важна, поскольку редкие и труднодоступные алюминиевые сплавы могут замедлить процесс производства.
Насколько это практично?
Это относится к лёгкости формовки конкретного алюминиевого сплава. Сплавы с высокой пластичностью легко обрабатывать, и они чаще всего используются там, где требуется высокая усталостная прочность, например, в деталях самолётов.
Можно ли его сваривать?
Важно учитывать свариваемость сплава, если изготавливаемая деталь должна быть сварена с другими деталями. Если требуется сварка, алюминий марки 3003 — хороший выбор.
Коррозионная стойкость
Место использования детали определяет, должна ли она быть коррозионностойкой. Например, детали, используемые в химической или морской среде, должны обладать высокой стойкостью к коррозии.
Можно ли его подвергать термической обработке?
Закалка алюминия подразумевает его нагрев до очень высоких или очень низких температур. Этот процесс, называемый термической обработкой, делает алюминий более прочным. Обратите внимание на то, какие серии алюминиевых сплавов можно нагревать, а какие нет.
Насколько он прочен?
Сила, которую может выдержать сплав, не деформируясь, зависит от его прочности. Для деталей, подвергающихся высоким нагрузкам, естественно использовать высокопрочный алюминий.
В зависимости от проекта вам может также потребоваться сталь. Как же выбрать правильную марку стали? Вы можете обратиться к Руководство по выбору нержавеющей стали 304 и 316 за профессиональную помощь.
Различные применения алюминия
Алюминий широко применяется в различных отраслях промышленности. Ниже перечислены некоторые области, где алюминиевые изделия и детали наиболее часто используются:
Медицинская сфера
Алюминиевые детали и изделия широко распространены в отраслях, где требуются чистота и биосовместимость. Медицинские инструменты, такие как хирургические и ортопедические, изготавливаются из различных видов алюминия. Кроме того, алюминий является основным компонентом некоторых предметов повседневного обихода, таких как подносы и вёдра.
Аэрокосмическая промышленность
Материалы, используемые для строительства самолётов, должны быть одновременно лёгкими и прочными. Алюминий хорошо подходит для этой цели благодаря своей лёгкости и высокой прочности. Благодаря этому он может выдерживать тот же вес, что и более прочные металлы. Кроме того, благодаря высокой устойчивости алюминия к коррозии он может помочь защитить самолёты от повреждений в суровых погодных условиях.
Электротехническая промышленность
Алюминиевые сплавы всегда используются производителями потребительской электроники благодаря их превосходной теплопроводности. Электротехнические компоненты, такие как радиаторы и системы охлаждения графических систем, также изготавливаются из алюминиевых сплавов.
Автомобильная промышленность
Лучшие автомобили должны быть лёгкими, прочными и экологичными. Алюминиевые сплавы позволяют добиться этого, поскольку это лёгкий и прочный материал. Поэтому автомобили могут быть одновременно гибкими и прочными. Кроме того, алюминиевые детали можно перерабатывать, что делает автомобили с алюминиевыми деталями более экологичными.
Заключение
Алюминий — очень гибкий металл, который меняет свои свойства при смешивании с другими элементами. Различные типы алюминия подходят для разных отраслей благодаря своим разным свойствам. Однако, учитывая широкий выбор алюминиевых сплавов, вам может быть сложно выбрать подходящий для вашего образца.
В Yonglihao Machinery мы можем вам помочь выбрать лучший материал Для вашей задачи по обработке. Свяжитесь с нами сегодня, и мы поможем вам с выбором материала. При выборе материалов также важно понимать свойства различных сплавов и их эффективность в различных условиях применения. Вы можете обратиться к Нержавеющая сталь 316 и 316L в быстром прототипировании для получения более специализированной информации.