Aluminiumlegeringen:basismaterialen voor auto's, ruimtevaart en meer

Aluminium is een veelvoorkomend en populair metaal dat overal wordt gevonden en wordt gebruikt in een verbluffend breed scala aan onderdelen en producten:auto-onderdelen, ruimtevaartcomponenten, boot- en scheepsuitrusting, consumentenelektronica inclusief smartphones, industriële machine-onderdelen, HVAC-systemen, de lijst gaat maar door .

Ingenieurs en productontwerpers wenden zich vaak tot aluminium en veel van zijn legeringen om zowel prototypes als onderdelen voor eindgebruik in verschillende industrieën te ontwerpen. Dit bericht gaat in op waarom aluminium zo gewoon is, waarom er zoveel aluminiumlegeringen zijn, en geeft een korte blik op de belangrijkste legeringen die we hier bij Protolabs gebruiken.

Aluminiumlegeringen worden vaak gebruikt voor snel draaiende auto-onderdelen zoals deze metalen beugel.

Waarom is aluminium zo populair?

Aluminium heeft een hoge sterkte-gewichtsverhouding, waardoor het licht van gewicht is, maar toch sterk en flexibel. Het is ook betaalbaar, corrosiebestendig en werkt goed in een groot aantal toepassingen.

Aluminiumlegeringen worden vaak in auto's gebruikt vanwege de veelzijdigheid van het materiaal. De vervormbaarheid en corrosieweerstand van aluminium maken het gemakkelijk om mee te werken en vorm te geven, maar de structurele degelijkheid voldoet aan de belangrijkste eis voor carrosserieën. Sterkte is belangrijk, maar autocarrosserieën moeten licht van gewicht zijn, betaalbaar om te produceren, bestand tegen roest en de aantrekkelijke eigenschappen hebben waar consumenten naar op zoek zijn, zoals uitzonderlijke oppervlakteafwerkingseigenschappen. Aluminium past daar mooi bij.

Hetzelfde geldt voor ruimtevaartonderdelen. Aluminiumlegeringen zijn vaak een voorkeursmateriaal voor lucht- en ruimtevaartontwerpen en vereist door engineering, opnieuw vanwege de corrosiebestendige eigenschappen en hoge sterkte-eigenschappen van aluminium. In vergelijking met staal is het een lichtgewicht optie en een ideaal materiaal voor een breed scala aan vliegtuigonderdelen en ruimtevaarttoepassingen.

Lichtgewicht is een kernbehoefte van zowel de auto- als de ruimtevaartindustrie.

Bij auto's helpt lichtgewichten de uitstoot te verminderen en te voldoen aan verbeterde normen voor brandstofzuinigheid.

Voor de ruimtevaart zorgt het gebruik van aluminiumlegeringen voor een drastische vermindering van het gewicht van een vliegtuig, omdat het aanzienlijk lichter is dan staal, waardoor vliegtuigen meer gewicht kunnen dragen of het brandstofverbruik kunnen verhogen. Zo wordt verwacht dat een gewichtsvermindering van 20% in een Boeing 787 een verbetering van het brandstofverbruik met 10-12% zal opleveren. Langs deze lijnen zijn er veel voorkomende toepassingen in de lucht- en ruimtevaart - veel, maar niet alle, zijn van metaal:brandstofsproeiers, warmtewisselaars, spruitstukken, turbopompen, vloeistof- en gasstroomcomponenten, conforme koelkanalen, bevestigingsmiddelen en meer.

Waarom zoveel metaallegeringen?

Aluminium, als puur element, heeft veel wenselijke eigenschappen. Op zichzelf is aluminium echter mogelijk niet sterk genoeg voor een duurzaam gebruik of doel. Daarom kan aluminium worden gecombineerd met andere elementen om legeringen te vormen, die duurzamer zijn en geschikt voor industriële toepassingen.

En wat betekenen al die cijfers in de naam van de legering? De aluminiumreeks benoemt elementen met vier numerieke cijfers, waarbij het eerste cijfer het belangrijkste legeringselement vertegenwoordigt, het tweede cijfer een wijziging van een specifieke legering aangeeft en het derde en vierde cijfer willekeurige getallen zijn die zijn toegewezen aan specifieke legeringen in de reeks.

---

Materiaal

Verwerken

Treksterkte

Verlenging 

Hardheid

Al 6061-T651

CNC frezen 

CNC draaien 

Fabricage van plaatwerk 

40 kilo 

(276 MPa) 

17% 

95 HBW 

10/500 

Al 7075-T651

CNC frezen 

CNC draaien 

83 ksi 

(572 MPa) 

11% 

85 HBW 

10/500 

Al 5052-H32

Plaatwerk 

Fabricage 

33,34 ksi

(228 MPa) 

12% 

60 HBW 

Al (AlSi10Mg)

3D-printen:DMLS 

Hoge resolutie (20 μm) 

39 ksi 

(268 MPa) 

15% 

42 HRB 

Al (AlSi10Mg)

3D-printen:DMLS 

Normale resolutie (30 μm) 

50 kilo 

(345 MPa) 

8% 

59 HRB 

Al (AlSi10Mg)

3D-printen:DMLS 

Groot formaat (40 μm) 

43 ksi 

(296 MPa) 

10% 

50 HRB 

---

Al 6061 

---

De meest gebruikte aluminiumlegering bij Protolabs, Al 6061, wordt gebruikt voor CNC-bewerking en plaatbewerking. Het wordt over het algemeen gekozen waar lassen of hardsolderen vereist is of vanwege de hoge corrosieweerstand bij alle temperaturen. De vervormbaarheid is uitstekend in de O-bui en goed in de T4-bui. Het wordt gebruikt voor auto-onderdelen, boot- en scheepsuitrusting, meubels, consumentenelektronica en meer.

Al 7075  

---

Deze legering voegt chroom toe aan het mengsel om een ​​goede weerstand tegen spanningscorrosie te ontwikkelen. Het is de go-to legering voor lucht- en ruimtevaartonderdelen, fietsuitrusting, kampeer- en sportuitrusting vanwege zijn lichte maar toch sterke eigenschappen.

Al 5052 

---

Deze legering wordt gebruikt in onze plaatbewerkingsafdeling en heeft een goede verwerkbaarheid, zeer goede corrosieweerstand, hoge vermoeiingssterkte, lasbaarheid en matige sterkte. Dit maakt het perfect voor gebruik in brandstof-/olieleidingen van vliegtuigen, brandstoftanks, andere transportgebieden, apparaten en verlichting, draad en klinknagels.

AlSi10Mg

---

Een steunpilaar van ons 3D-printing direct metal laser sintering (DMLS) proces, dit is vergelijkbaar met de 3000-serie legering die wordt gebruikt in giet- en spuitgietprocessen. Het heeft een goede sterkte-gewichtsverhouding, hoge temperatuur- en corrosieweerstand en goede vermoeidheids-, kruip- en breuksterkte. AlSi10Mg vertoont ook thermische en elektrische geleidbaarheidseigenschappen. Laatste onderdelen gebouwd in AlSi10Mg krijgen een toepassing voor spanningsverlichting.

---

Voor vragen over aluminiumlegeringen, andere materialen of een van onze productiediensten bij Protolabs, kunt u contact opnemen met een toepassingsingenieur via [email protected] of 877-479-3680.