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。
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 |
40 ksi |
17% |
95 HBW |
Al 7075-T651 |
CNC铣削 |
83 ksi |
11% |
85 HBW |
Al 5052-H32 |
钣金 |
33.34 ksi |
12% |
60 HBW |
Al (AlSi10Mg) |
3D打印: DMLS |
39 ksi |
15% |
42 HRB |
Al (AlSi10Mg) |
3D打印: DMLS |
50 ksi |
8% |
59 HRB |
Al (AlSi10Mg) |
3D打印: DMLS |
43 ksi |
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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