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铝合金:汽车、航空航天及更多领域的终极选择

铝是一种常见且流行的金属,无处不在,用于种类繁多的零件和产品:汽车零件、航空航天组件、船舶海洋装备、消费电子(含智能手机)、工业机械零件、暖通空调系统,列举不尽。

工程师和产品设计师频繁选择铝及其众多合金,在各行业设计原型和最终用途零件。本文探讨铝为何如此常见、为何存在如此多铝合金,并简要介绍Protolabs使用的主要合金。

铝合金:汽车、航空航天及更多领域的终极选择

为何铝如此受欢迎?

铝具有高强度重量比,使其轻量化且坚固柔韧。它价格实惠、耐腐蚀,且在多种应用中表现良好。

铝合金常用于汽车,因材料的多功能性。铝的成形性和耐腐蚀性使其易于加工成型,但其结构可靠性满足车身最重要的要求。强度重要,但车身必须轻量、生产成本低、耐锈蚀,并具备消费者追求的吸引力,如卓越的表面光洁度特性。铝完美契合。

航空航天零件同理。铝合金常为航空航天设计的首选材料,工程上也要求使用,同样因铝的耐腐蚀性和高强度能力。与钢相比它是轻量化选项,适合广泛的飞机组件和航空航天应用。

轻量化是汽车和航空航天行业的核心需求。

汽车方面,轻量化有助于减少排放并满足更严格的燃油经济性标准。

航空航天方面,使用铝合金大幅降低飞机重量,因其显著轻于钢,使飞机能承载更多重量或提高燃油效率。例如,波音787减重20%预计可带来10-12%的燃油效率提升。在此背景下,航空航天常见应用众多——许多但非全是金属:燃油喷嘴、热交换器、歧管、涡轮泵、液体和气体流动组件、共形冷却流道、紧固件等。

为何有这么多金属合金?

铝作为纯元素呈现许多理想性能。然而,单独使用时,铝可能不足以满足高耐久性用途。因此,铝可与其他元素结合形成合金,使其更耐用、适合工业应用。

合金名称中的数字代表什么?铝系列用四位数字命名,首位数字代表主要合金元素,第二位表示特定合金的修正,第三和第四位是该系列中特定合金的任意编号。


材料

工艺

抗张强度

伸长率

硬度

Al 6061-T651

CNC铣削
CNC车削
钣金制造

40 ksi
(276 MPa)

17%

95 HBW
10/500

Al 7075-T651

CNC铣削
CNC车削

83 ksi
(572 MPa)

11%

85 HBW
10/500

Al 5052-H32

钣金
制造

33.34 ksi
(228 MPa)

12%

60 HBW

Al (AlSi10Mg)

3D打印: DMLS
高分辨率 (20 μm)

39 ksi
(268 MPa)

15%

42 HRB

Al (AlSi10Mg)

3D打印: DMLS
标准分辨率 (30 μm)

50 ksi
(345 MPa)

8%

59 HRB

Al (AlSi10Mg)

3D打印: DMLS
大尺寸 (40 μm)

43 ksi
(296 MPa)

10%

50 HRB


Al 6061

Protolabs最常用的铝合金,Al 6061用于CNC加工和钣金制造。通常在需要焊接或钎焊,或因其在所有回火状态下的高耐腐蚀性而选用。O态成形性极佳,T4态良好。用于汽车零件、船舶海洋装备、家具、消费电子等。

Al 7075

该合金加入铬以开发良好的应力腐蚀开裂抗性。因其轻量且坚固特性,是航空航天零件、自行车装备、露营和运动装备的首选合金。

Al 5052

用于我们的钣金制造部门,该合金具有良好的加工性、极佳的耐腐蚀性、高疲劳强度、可焊性和中等强度。这使其非常适合飞机燃油/油路、油箱、其他运输领域、家电照明、导线和铆钉。

AlSi10Mg

我们3D打印直接金属激光烧结 (DMLS) 工艺的主力材料,可比用于铸造和压铸工艺的3000系列合金。具有良好的强度重量比、高温和耐腐蚀性、良好的疲劳、蠕变和断裂强度。AlSi10Mg还展现热学和电学传导性能。AlSi10Mg最终零件接受应力消除处理。


关于铝合金、其他材料或Protolabs任何制造服务的问题,请联系应用工程师:ADMIN@MFGROBOTS.COM 或 877-479-3680。

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