Wat zijn de unieke voordelen van lichtgewicht metalen?

Een licht metaal is een metaal met een relatief lage dichtheid; de eerste zeven metalen in het periodiek systeem, waaronder lithium, beryllium, natrium, magnesium, aluminium, kalium en calcium, staan ​​gezamenlijk bekend als de 'lichtste metalen'. In dit opzicht worden aluminium en magnesium vaak gebruikt om het gewicht van componenten en constructies te verminderen. Titanium, hoewel niet een van de zeven lichtste metalen, heeft een relatief lagere dichtheid dan zware metalen; daarom kwalificeert het ook als een licht metaal en heeft het specifieke industriële toepassingen.

Hieronder bespreken we de unieke eigenschappen van de meest gebruikte lichtgewicht metalen en hun specifieke industriële toepassingen.

Unieke eigenschappen en toepassingen van lichtgewicht metalen

Lichtgewicht metalen worden vaak gebruikt in veel industriële toepassingen vanwege hun unieke chemische, fysische en mechanische eigenschappen. Laten we eens kijken naar enkele van de meest commercieel gebruikte lichtgewicht metalen.

Lithium

Lithium is het lichtste van alle metalen, met een atoommassa van 6,941 u en de laagste dichtheid van 0,534 g/cm³. Het heeft een glanzend uiterlijk en is gemakkelijk te snijden, zelfs met een eenvoudig mes als er voldoende kracht wordt uitgeoefend. Het wordt snel geoxideerd in de vrije lucht bij kamertemperatuur, maar gedraagt ​​zich het tegenovergestelde bij hogere temperaturen boven 572°F.

Lithium wordt veel gebruikt in:

• Ionenbatterijen.
• Glas.
• Keramiek.
• Emaille.
• Cement.
• Kleefstoffen.
• Continu gietpoeder.
• Industriële airconditioning.
• Medicijnen.
• Smeervetten.
• Verven.

Lithium-aluminiumlegeringen worden ook veelvuldig gebruikt voor ruimtevaarttoepassingen.

Aluminium

Aluminium heeft een lage dichtheid van 2,7 g/cm³ en is dus licht van gewicht. Het is drie keer lichter dan staal en heeft toch een veel hogere sterkte-gewichtsverhouding. Aluminium is zeer corrosiebestendig, omdat het een dunne laag oxide vormt rond het oppervlak die verder contact met lucht en water voorkomt. Aluminium geleiders wegen slechts 30% van koperen geleiders, maar hebben een dubbele elektrische geleidbaarheid voor dezelfde elektrische weerstand.

Verschillende legeringselementen zoals zink, koper en magnesium worden toegevoegd aan puur aluminium om de sterkte ervan verder te vergroten. Aluminiumlegeringen zijn verkrijgbaar in zeven verschillende series, ontworpen om te voldoen aan unieke toepassingsvereisten.

Al Series	Primair legeringselement(en)	Eigenschappen	Toepassingen
1xxx-serie	99% puur aluminium	Hoge corrosieweerstand, verwerkbaarheid en thermische en elektrische geleidbaarheid	Elektrische transmissielijnen
2xxx-serie	Koper	Kracht en taaiheid	Lucht- en ruimtevaarttoepassingen
3xxx-serie	Mangaan	Goede lasbaarheid en bewerkbaarheid	Algemeen gebruik, drankblikjes
4xxx-serie	Silicium	Laag smeltpunt, hoge ductiliteit	Lasdraad, soldeervulmiddelen
5xxx-serie	Magnesium	Hoge sterkte, hoge corrosieweerstand en uitstekende vervormbaarheid, bewerkbaarheid en lasbaarheid	Drukvaten, maritieme toepassingen
6xxx-serie	Magnesium en silicium	Hittebehandelbaar, goed vervormbaar, goede bewerkbaarheid	Vliegtuigen, scheepsframes, halfgeleiderassemblages
7xxx-serie	Zink	Sterkste van alle series, hittebehandelbaar	Vliegtuigen, ruimtevaart, sportuitrusting

Magnesium

Magnesium heeft de laagste massa van de legeringen die worden gebruikt voor spuitgieten. De toevoeging van verschillende elementen verbetert de mechanische eigenschappen en corrosieweerstand van magnesium zonder afbreuk te doen aan de lichtgewicht eigenschap. Magnesiumlegeringen zijn 30% minder dicht dan aluminium, met een dichtheid van 1,7-2,0 g/cm³. Magnesium blinkt uit als het lichtste metalen constructiemateriaal en wordt geleverd met lage productiekosten vanwege het overvloedige aanbod in de natuur. Daarom gebruiken de moderne lucht- en ruimtevaart- en auto-industrie op grote schaal magnesiumlegeringen om goedkope, lichtgewicht ontwerpen te realiseren.

Magnesium wordt veel gebruikt in:

• Sportartikelen.
• Huishoudelijke producten.
• Kantoorapparatuur.
• Autotoepassingen.
• De biomedische industrie.
• Behuizingen van vliegtuigmotoren en versnellingsbakken.

Titanium

Naast aluminium biedt titanium een ​​uitstekende sterkte-gewichtsverhouding. Titanium heeft een hogere dichtheid dan aluminium, maar vereist minder materiaal om dezelfde sterkte te bereiken. De treksterkte van titaniumlegeringen kan oplopen tot 160 ksi, het dubbele van die van aluminiumlegeringen. Het is zo sterk als staal, maar weegt slechts 56% zoveel. Wanneer gelegeerd met verschillende sporen van andere metalen, bereikt titanium een ​​nog grotere sterkte en verwerkbaarheid.

Titaniumlegeringen kunnen worden ingedeeld in verschillende commercieel zuivere kwaliteiten en legeringskwaliteiten in termen van sterkte, corrosieweerstand en service bij hoge temperaturen. Titaniumbrons-metaalpoeders worden bijvoorbeeld gebruikt bij het gieten van hars (koud gieten), decoratieve coatings en poedermetallurgie om een ​​uitstekende weerstand tegen spanningsrelaxatie te bereiken. Ook behouden bepaalde titaniumlegeringen hun sterkte en vervormbaarheid, zelfs bij cryogene temperaturen. Al25Zn-legeringen met titaniumadditieven vertonen bijvoorbeeld uitstekende afschermende eigenschappen tegen gammastraling en neutronen. Aan titaniumlegeringen hangt echter ook een hoog prijskaartje, wat moeilijk kan zijn voor degenen die zich aan strikte budgetten moeten houden.

Als zeer reactief metaal vormt titanium spontaan een beschermende harde oxidelaag wanneer het in contact komt met zuurstof onder water of in de vrije lucht. Het biedt uitstekende corrosieweerstand tegen zuren, alkali en vervuild water. Het is het enige metaal dat volledig immuun is voor microbiologisch geïnduceerde corrosie in zeewater.

Titanium wordt vaak gebruikt in:

• Straalmotoren.
• Medische implantaten.
• Sportuitrusting.
• Fietsframes.
• Raketten.
• Ruimtevaartuigen.
• Elektrische leidingen.

Uitdagingen met lichtgewicht metalen

Hoewel er veel voordelen zijn aan het gebruik van lichtgewicht metalen, zijn er ook enkele nadelen. Hieronder bespreken we enkele van de uitdagingen van het gebruik van lichtgewicht metalen, waaronder bewerkingsproblemen en hoge materiaalkosten.

Moeilijkheid bij het bewerken

Vervorming van onderdelen is een grote zorg bij het bewerken van lichtgewicht metalen. Het is absoluut noodzakelijk om een ​​vervormingsvrij werkstuk te behouden dat stijfheid geeft aan fragiele en delicate materialen. Metalen zoals titanium vereisen een lagere snijweerstand door middel van pulssnijtechnologie om vervorming door hoge thermische belastingen te voorkomen.

Hoge materiaalkosten

Het gebruik van lichtgewicht legeringen in het productieproces verhoogt de projectkosten, omdat veel van deze legeringen behoorlijk duur kunnen zijn. Om deze kosten te compenseren, is het de moeite waard om geverifieerde metaalresten te gebruiken om de gewenste eigenschappen van uw eindproduct te verkrijgen, maar tegen lagere productiekosten.

Materiaalafval

Een gebrek aan ervaring en hoogwaardige snijgereedschappen kan leiden tot het genereren van metaalafval bij het bewerken van lichtgewicht metalen. Dit zal op zijn beurt leiden tot overinkoop en overschrijding van uw productiebudget op de lange termijn.

Bij gebrek aan expertise en ultramoderne snijapparatuur, is het beter om samen te werken met een lokale metaalleverancier om uw lichtgewicht metalen op tijd op maat te snijden.

Precisiegesneden lichtgewicht metalen in de Bay Area en daarbuiten

Industrial Metal Service is al meer dan twee decennia een vertrouwde metaalleverancier en recycler van lichtgewicht metalen en een breed scala aan andere metaallegeringen in de San Francisco Bay Area. Onze brede voorraad omvat aluminium, staal, titanium en koper, evenals speciale metalen zoals Invar. We leveren nieuwe metalen die rechtstreeks afkomstig zijn van Amerikaanse fabrieken, evenals geverifieerde metaalresten voor diegenen die hun kosten willen verlagen met behoud van hoge kwaliteit voor hun productieruns. Onze andere diensten omvatten precisiezagen van metaal, het afbreken van machines en het opruimen van magazijnen.

Het kiezen van het juiste metaal kan soms overweldigend zijn, maar wij kunnen u helpen. Bel ons om uw metaalwensen te bespreken. We kijken ernaar uit om met u samen te werken.Neem contact met ons op