Τα κράματα αλουμινίου ήταν ανέκαθεν σημαντικά στη μεταποίηση, κυρίως στην αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροδιαστημική και την κατασκευή εργαλείων. Μεταξύ όλων, το AlSi10Mg επιλέγεται συχνά χάρη στις πολλές θετικές μηχανικές και θερμικές του ιδιότητες. Επειδή αυτό το κράμα είναι ταυτόχρονα ισχυρότερο από τον χάλυβα και ελαφρύ, παίζει μεγάλο ρόλο στη χύτευση και την προσθετική κατασκευή, ιδίως στην επιλεκτική τήξη με λέιζερ (SLM). 

Εδώ, εξετάζουμε Χύτευση AlSi10Mg, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με το τι είναι, γιατί είναι χρήσιμο και τα κύρια τεχνικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων των χαρακτηριστικών του υλικού AlSi10Mg, της πυκνότητάς του και άλλων σχετικών δεδομένων.

Τι σημαίνει ο όρος AlSi10Mg;

Ένα κράμα AlSi10Mg έχει αλουμίνιο περιεκτικότητα έως 89%, περίπου 10% πυρίτιο και μικρή ποσότητα μαγνησίου, συνήθως όχι μεγαλύτερη από 0,3%. Ο τρόπος κατασκευής του έδωσε αυτό το όνομα. Βρίσκεται στις ομάδες 4000 και 5000, το αλουμίνιο 3003 φημίζεται για το ότι είναι πολύ ισχυρό, ανθεκτικό στη διάβρωση και εύκολο να ενωθεί με συγκόλληση. Ως αποτέλεσμα, η προσθετική κατασκευή είναι κατάλληλη για εξαρτήματα που είναι ισχυρά, ελαφριά, έχουν πολύ μικρά σφάλματα και μπορούν να λειτουργήσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Το κράμα AlSi10Mg έχει πολλές χρήσεις σε αεροδιαστημικές εφαρμογές, σύγχρονα αυτοκίνητα και βιομηχανικό εξοπλισμό. Πολλοί το χρησιμοποιούν για την τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων, κυρίως λόγω του ευεργετικού τρόπου τήξης του.

Επισκόπηση της χύτευσης AlSi10Mg

Διαδικασία τήξης κράματος

Στην αρχή της χύτευσης AlSi10Mg, το μείγμα λιώνει σε θερμοκρασίες που συνήθως κυμαίνονται μεταξύ 660°C και 700°C. Επειδή τα κύρια συστατικά του κράματος είναι το αλουμίνιο, το πυρίτιο και το μαγνήσιο, πρέπει να θερμανθεί ομοιόμορφα για να γίνει πλήρως λιωμένο. Λαμβάνονται μέτρα για την αποφυγή τόσο της οξείδωσης όσο και της απορρόφησης αερίων, διότι τα φαινόμενα αυτά μπορούν να αποδυναμώσουν και να βλάψουν το τελικό εξάρτημα.

Τα βήματα που απαιτούνται για την κατασκευή και το γέμισμα του καλουπιού

Μετά τη θέρμανση, το υγρό κράμα μεταφέρεται σε καλούπι για να καθοριστεί το τελικό σχήμα του αντικειμένου. Μπορείτε να χυτεύσετε το εξάρτημά σας χρησιμοποιώντας χύτευση με μήτρα, χύτευση με άμμο ή χύτευση με επένδυση. Σε περιπτώσεις όπου απαιτούνται ακριβή, πολύπλοκα εξαρτήματα, η επιλεκτική τήξη με λέιζερ (SLM) προτιμάται από την προσθετική κατασκευή. Επειδή ρέει τόσο εύκολα, το AlSi10Mg είναι καλό για λεπτομέρειες σε καλούπια.

Ψύξη του υγρού και η στερεοποίησή του

Μόλις γεμίσει το καλούπι, το ακατέργαστο υγρό μέταλλο αρχίζει να ψύχεται. Η διατήρηση της σωστής ψύξης μπορεί να μειώσει τα προβλήματα στο τελικό προϊόν, όπως συρρίκνωση, ρωγμές ή εσωτερικές τάσεις. Η ταχύτητα με την οποία ψύχεται το κράμα μπορεί να επηρεάσει τη δομή στο εσωτερικό του υλικού και να επηρεάσει τόσο την αντοχή του στην εργασία όσο και την επιφάνειά του. Τα υλικά που ψύχονται ταχύτερα τείνουν να έχουν καλύτερη δομή και καλύτερη συνολική απόδοση.

Βήματα μετα-επεξεργασίας

Το εξάρτημα μόλις στερεοποιηθεί και αφαιρεθεί από το καλούπι, βρίσκεται σε ιδανική κατάσταση. Συχνά, γίνονται θερμικές επεξεργασίες όπως η ανόπτηση με διάλυμα και η γήρανση για να γίνει το υλικό πιο ανθεκτικό. Ακριβείς δομές ή αποτελέσματα με καλύτερη εμφάνιση θα μπορούσαν να επιτευχθούν με την τοποθέτηση των εξαρτημάτων σε συσκευασία για μηχανική κατεργασία ή για επιφανειακή επεξεργασία.

Υποκατάστατα του AlSi10Mg

Επειδή το AlSi10Mg προσφέρει εξαιρετικές ιδιότητες, επιλέγεται συχνά για συγκόλληση, αλλά όταν άλλοι παράγοντες, όπως μηχανικοί, θερμοκρασίας ή τιμής, γίνονται πιο σημαντικοί, μπορεί να χρειαστούν άλλα υλικά.

Τα πιο δημοφιλή κράματα που χρησιμοποιούνται για την αντικατάσταση του AlSi10Mg αναφέρονται παρακάτω:

Το αλουμίνιο A356 είναι ένας τύπος κράματος

Γιατί εξετάζεται το A356 αντί του AlSi10Mg;

Το A356 είναι ένα συγκρίσιμο κράμα με το AlSi10Mg, που διαφέρει κυρίως στην ανώτερη ολκιμότητα και επιμήκυνσή του. Οι αναρροφητήρες χρησιμοποιούνται συχνότερα για χύτευση με άμμο και χύτευση με βαρύτητα.

Πλεονεκτήματα:

• Οι πελάτες μπορούν να επιλέξουν ένα ύφασμα με μεγαλύτερη επιμήκυνση για μεγαλύτερη ανθεκτικότητα.
• Μεγάλη ικανότητα αντίστασης στη διάβρωση
• Μπορεί να συγκολληθεί εύκολα

Εφαρμογές:

• Τα εξαρτήματα από γκρίζο σίδηρο περιλαμβάνουν εξαρτήματα αυτοκινήτων, εξαρτήματα για αντλίες και γενικές εργασίες χύτευσης.

Κράμα που περιέχει πυρίτιο 12%

Γιατί αλλάζουμε το AlSi10Mg με το AlSi12;

Όντας πλούσιο σε πυρίτιο, το AlSi12 παρέχει αυξημένη αντοχή στη φθορά και βελτιωμένες ιδιότητες ροής κατά τη χύτευση υπό πίεση.

Πλεονεκτήματα:

• Η χυτευσιμότητά τους είναι καλύτερη από εκείνη του ορείχαλκου.
• Η αντοχή στη φθορά είναι πολύ αποτελεσματική.
•  Χαμηλότερες τιμές για αξεσουάρ

Εφαρμογές:

• Είναι κατάλληλα για σύνθετα, εύθραυστα χυτά, περιβλήματα κινητήρων και διακοσμητικά μέρη.

EN AW-7075 (EN 7075 κράμα αλουμινίου)

Γιατί πρέπει να αντικατασταθεί το AlSi10Mg από το 7075;

Το ισχυρό κράμα 7075 χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική και έχει πολύ καλύτερη αντοχή από το AlSi10Mg. Ωστόσο, επειδή δεν μπορεί να χυτευτεί, είναι πιο κατάλληλο για την κατασκευή προϊόντων με μηχανική κατεργασία ή σφυρηλατημένων προϊόντων.

Πλεονεκτήματα:

• Εντυπωσιακά ισχυρό εύρος έντασης
• Εξαιρετική αντοχή στη φθορά από υπερβολική χρήση

Περιορισμοί:

• Είναι δύσκολο να συγκολληθεί
• Συχνά, είναι πιο ακριβά
• Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για χύτευση

Εφαρμογές:

• Τα αεροσκάφη, τα εξαρτήματα του μηχανοκίνητου αθλητισμού και ο εξοπλισμός βαρέως τύπου χρησιμοποιούν σύνθετα υλικά.

Το Ti-6Al-4V είναι κράμα τιτανίου

Γιατί οι εφαρμογές πρέπει να αγκαλιάσουν το τιτάνιο αντί του AlSi10Mg;

Σε σύγκριση με τα κράματα αλουμινίου, το τιτάνιο είναι πολύ πιο ελαφρύ και ανθεκτικό στη διάβρωση όταν χρησιμοποιείται για εξαρτήματα που πρέπει να αντέχουν σε πίεση.

Πλεονεκτήματα:

• Εξαιρετική αντοχή και ασφάλεια για το σώμα
• Εξαιρετική ικανότητα αντοχής στη θερμότητα

Περιορισμοί:

• Για πολύ ακριβά έξοδα
• Είναι δύσκολο να γίνει και να επεξεργαστεί

Χρήσεις:

• Μηχανολογικές εργασίες σε αεροπλάνα, διαστημικά προϊόντα, φάρμακα και συστήματα

Τα κοινά κράματα μαγνησίου είναι το AZ91D και παρόμοια

Γιατί πρέπει να αντικατασταθεί το AlSi10Mg με μαγνήσιο;

Είναι πολύ ελαφρύτερα από το AlSi10Mg και επιλέγονται όταν είναι απαραίτητη η μεγαλύτερη μείωση του βάρους.

Πλεονεκτήματα:

• Η πολύ χαμηλή πυκνότητά του είναι μόλις 1,74 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό.
• Μπορεί να χυθεί καλά

Περιορισμοί:

• Τόσο η αντοχή όσο και η αντίσταση στη διάβρωση είναι χαμηλότερες
• Η επεξεργασία τους καθιστά πιο επιρρεπή στην ανάφλεξη

Σκοπός: 

• Κατασκευή ηλεκτρονικών εμπορευματοκιβωτίων, δομών στήριξης αθλητικών ειδών και εσωτερικών χώρων αεροσκαφών

Πίνακας σύγκρισης

Να είστε προσεκτικοί με τα εναλλακτικά σας αντικείμενα

Θα πρέπει να επιλέξετε την αντικατάστασή σας σύμφωνα με:

• Θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε 7075 ή Ti-6Al-4V για να προσθέσετε αντοχή σε ένα εξάρτημα.
• Το A356 ή το AlSi12 μπορούν συνήθως να χυτευτούν ευκολότερα από άλλους τύπους.
• Τα κράματα μαγνησίου επιλέχθηκαν για το χαμηλό τους βάρος.
• Το AlSi10Mg ή το τιτάνιο είναι πιο ανθεκτικό στη διάβρωση από άλλα.
• Η εξοικονόμηση μπορεί να γίνει με τη χρήση AlSi12 ή A356.

Ιδιότητες του κράματος AlSi10Mg

Οι μηχανικοί, οι σχεδιαστές και οι κατασκευαστές αυτού του κράματος πρέπει να γνωρίζουν τι μπορεί να κάνει το AlSi10Mg. Για την αντοχή, το μικρό βάρος και τις θερμικές του ιδιότητες, το AlSi10Mg βρίσκει εφαρμογή στη χύτευση καθώς και στην τρισδιάστατη εκτύπωση. Οι κύριοι τύποι ιδιοκτησίας που χρησιμοποιούνται από ακίνητα εξηγούνται παρακάτω:

Μηχανικές ιδιότητες

Οι μηχανικές ιδιότητες του AlSi10Mg βελτιώνονται σημαντικά με θερμική επεξεργασία ή όταν επεξεργάζεται με προσθετική κατασκευή. Οι ακόλουθες τιμές θα πρέπει να θεωρηθούν ως εκτιμήσεις, καθώς οι συνθήκες επεξεργασίας ενδέχεται να τις μεταβάλουν.

• Η αντοχή σε εφελκυσμό δίνεται ως: 320-450 MPa
• Το όριο διαρροής είναι 230-260 MPa.
• Στο σπάσιμο η επιμήκυνση: 2-12% (υψηλότερη για δείγματα μετά από θερμική επεξεργασία)
• Η σκληρότητα κάθε βαθμού κυμαίνεται μεταξύ 100 και 120 HB (Brinell).
• Η αντοχή σε κόπωση των βιδών κυμαίνεται από 100 MPa ανάλογα με τη μέθοδο παραγωγής τους και το πόσες φορές χρησιμοποιούνται υπό φορτίο.

Τα χρήσιμα μηχανικά χαρακτηριστικά του AlSi10Mg επιτρέπουν τη χρήση του ως φέροντα μέρη στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία και την κατασκευή εργαλείων.

Φυσικές ιδιότητες

Τα ισχυρά σημεία του AlSi10Mg το καθιστούν κατάλληλο για χρήσεις όπου η θερμότητα και το βάρος παίζουν μεγάλο ρόλο.

• Πυκνότητα: ~2,68 gcm-3
• Η αποτελεσματική θερμική αγωγιμότητα εκτιμάται σε ~150-170 W/m-K.
• Εύρος για τήξη: 570 έως 590°C
• Ο συντελεστής θερμικής διαστολής των μετάλλων είναι περίπου ~20 x 10⁶/°C.
• Μέτρια ηλεκτρική αγωγιμότητα (οι τιμές είναι χαμηλότερες από ό,τι στο αλουμίνιο)

Τόσο η χαμηλή του πυκνότητα όσο και οι επαρκείς θερμικές του ιδιότητες το καθιστούν ιδανικό για χρήση σε ηλεκτρονικά και αεροδιαστημικά συστήματα.

Χημική σύνθεση

Η κύρια σύνθεση του κράματος AlSi10Mg είναι:

• Ο υψηλότερος αριθμός συστατικών στα χρώματα είναι το αλουμίνιο, το οποίο βρίσκεται σε περίπου 89-91%.
• Πυρίτιο (Si): Το εύρος είναι 9.0% έως 11.0%
• Μαγνήσιο (Mg): Η συγκέντρωσή του είναι περίπου 0,25-0,45%.
• Η ποσότητα σιδήρου δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,55%.
• ≤ 0,5% συνολικά για Mn, Zn, Cu, Ti και διάφορα άλλα στοιχεία

Όταν υπάρχει πυρίτιο, η χύτευση γίνεται ευκολότερη και τα εξαρτήματα αποκτούν πρόσθετη αντοχή στη φθορά. Η προσθήκη μαγνησίου ενισχύει τόσο την αντοχή όσο και τη δυνατότητα θερμικής επεξεργασίας των χυτών εξαρτημάτων.

Άλλες ιδιότητες

• Η αντοχή στη διάβρωση είναι ιδιαίτερα καλή σε ξηρά και υγρά περιβάλλοντα.
• Είναι πολύ εύκολο να συγκολληθεί το αλουμίνιο, γεγονός που το καθιστά χρήσιμο τόσο για επισκευές όσο και για τη σύνδεση τυπωμένων ή χυτών εξαρτημάτων.
• Οι επεξεργασίες, ιδίως η θερμική επεξεργασία, καθιστούν τις μηχανές παραγωγής πόρων πολύ πιο εύχρηστες.
• Η υψηλή ανακυκλωσιμότητα του PET υποστηρίζει τις προσπάθειες για αειφορία

Λόγω των ισχυρών και ευέλικτων ιδιοτήτων του, το κράμα επιλέγεται συχνά από βιομηχανίες που εστιάζουν στην απόδοση, την αξιοπιστία και το σχεδιασμό.

Οι θερμικές ιδιότητες του AlSi10Mg

Το AlSi10Mg είναι ένα ιδανικό υλικό όταν είναι σημαντική η αντοχή στη θερμότητα, η θερμική απόδοση και οι ελάχιστες μεταβολές του σχήματος κατά τη διάρκεια αλλαγών θερμοκρασίας. Λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους, παίζουν βασικό ρόλο στην ψύξη εξαρτημάτων της αεροδιαστημικής, της αυτοκινητοβιομηχανίας και της ηλεκτρονικής, όταν χρειάζεται.

Πίνακας θερμικών ιδιοτήτων για AlSi10Mg

Περίληψη

• Επειδή το AlSi10Mg μεταφέρει καλά τη θερμότητα, επιλέγεται για ψύκτρες, περιβλήματα και μέρη του κινητήρα.
• Λόγω της μέτριας διαστολής του με τη θερμοκρασία, διατηρεί τη σταθερότητά του υπό κανονικές συνθήκες.
• Όταν οι θερμοκρασίες υπερβαίνουν τους 200°C, η μηχανική αντοχή των πλαστικών είναι πιθανό να μειωθεί σταδιακά ή απότομα.

Η πυκνότητα και οι επιδράσεις της στο AlSi10Mg

Η πυκνότητα του AlSi10Mg παίζει μεγάλο ρόλο στην επιλογή του για περιπτώσεις όπου το χαμηλότερο βάρος είναι βασικό χαρακτηριστικό. Η συνήθης πυκνότητα για το AlSi10Mg είναι 2,68 g/cm³. Το μικρό βάρος είναι ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα του αλουμινίου, αν και εξακολουθεί να διαθέτει την ανθεκτικότητα που απαιτείται για τις περισσότερες χρήσεις.

Η πυκνότητα του AlSi10Mg είναι ιδιαίτερα επωφελής όταν προσπαθεί κανείς να κατασκευάσει ελαφριά εξαρτήματα αεροσκαφών, πλαίσια ηλεκτρικών οχημάτων ή ρομποτικούς βραχίονες χωρίς να θυσιάσει την αντοχή τους. Η αεροδιαστημική είναι ένα παράδειγμα όπου το μικρότερο βάρος βελτιώνει την οικονομία καυσίμου και αυξάνει το φορτίο ωφέλιμου φορτίου.

Η πυκνότητα του AlSi10Mg μπορεί να επηρεαστεί από τον τρόπο κατασκευής του τεμαχίου, από το πόσο γρήγορα ψύχεται και από το πόσο πορώδες υπάρχει στο τελικό αντικείμενο. Γι' αυτό είναι ζωτικής σημασίας η διενέργεια ελέγχων ποιότητας, κυρίως σε τομείς με αυστηρές απαιτήσεις συμμόρφωσης. 

Αποτελέσματα στο σχεδιασμό και την κατασκευή

Όταν χρησιμοποιούν κράμα AlSi10Mg, οι σχεδιαστές έχουν το πλεονέκτημα να αδυνατίζουν τα σχήματα των εξαρτημάτων για να διατηρούν το βάρος τους σε χαμηλά επίπεδα, διατηρώντας παράλληλα την αντοχή τους. Λόγω της χαμηλής πυκνότητας του κράματος, τόσο η τρισδιάστατη εκτύπωση όσο και η χύτευση βοηθούν στην παραγωγή ελαφρών σχεδίων που εξακολουθούν να είναι ισχυρά μηχανικά. Η επεξεργασία του υλικού γίνεται απλούστερη και ευκολότερη για τους κατασκευαστές.

Επιπλέον, για αντικείμενα όπως ψύκτρες ή περιβλήματα όπου η αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας βοηθά, το λιγότερο πυκνό AlSi10Mg σημαίνει ότι το σύστημα μπορεί να κατασκευαστεί με λιγότερα εξαρτήματα, εξοικονομώντας χώρο και ψύχεται πιο αποτελεσματικά.

Μια ματιά σε άλλα υλικά

Με βάση τα δεδομένα, το AlSi10Mg βρίσκεται στη βέλτιστη ζώνη, καθώς είναι ισχυρότερο και ανθεκτικότερο από το μαγνήσιο, χωρίς να είναι βαρύτερο από τον χάλυβα για αρκετές εφαρμογές.

Ποια πλεονεκτήματα προκύπτουν από τη χρήση κράματος AlSi10Mg;

Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για τους οποίους το κράμα AlSi10Mg χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές βιομηχανίες. Επειδή είναι πολύ ικανό για χύτευση, αντιστέκεται καλά στη διάβρωση και έχει καλά θερμικά χαρακτηριστικά, χρησιμοποιείται σε διάφορες μεθόδους κατασκευής εξαρτημάτων. Γιατί οι μηχανικοί αποφασίζουν συχνά για αυτό το κράμα;

• Δεδομένου ότι αυτά τα μέρη χάνουν βάρος αλλά διατηρούν τη δύναμή τους, είναι καλύτερα για χρήση σε κρίσιμα μέρη όπως ο αθλητισμός.
• Καλή μεταφορά θερμότητας - Το καθιστά κατάλληλο για εφαρμογές σε εναλλάκτες θερμότητας και σε ηλεκτρονικά συστήματα.
• Η διάβρωση είναι ένα μεγάλο πρόβλημα, οπότε το καουτσούκ είναι ιδιαίτερα χρήσιμο εκεί όπου υπάρχει κίνδυνος νερού και χημικών ουσιών.
• Ικανότητα υψηλής ροής - Κάνει το υλικό κατάλληλο για ακριβείς εφαρμογές.
• Είναι εύκολο να συγκολληθεί και να επεξεργαστεί αυτό το κράμα μετά την παραγωγή.

Επειδή το κράμα AlSi10Mg παραμένει αξιόπιστο σε σκληρά κλίματα ή υπό συχνή καταπόνηση, αποτελεί μια καλή επιλογή για βασικά εξαρτήματα συστημάτων.

Οφέλη του AlSi10Mg

Η αντοχή είναι υψηλή, ενώ είναι επίσης ελαφρύ.

Το ισχυρό και όχι πολύ βαρύ AlSi10Mg χρησιμοποιείται συχνά στην αεροπορία και στα αυτοκίνητα, επειδή προσφέρει μεγάλη αναλογία αντοχής προς βάρος.

Καλές επιδόσεις στη χύτευση και την εκτύπωση

Το AlSi10Mg είναι εύκολο στη μορφοποίηση και τα καταφέρνει καλά στην προσθετική κατασκευή, ιδίως στην επιλεκτική τήξη με λέιζερ, η οποία του επιτρέπει να παράγει πολύπλοκα σχήματα.

Αντοχή στη διάβρωση

Λόγω του πυριτίου και του μαγνησίου που περιέχει, το A286 είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό σε εξωτερικές ή σκληρές συνθήκες και δεν χρειάζεται πρόσθετη προστασία.

Εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα

Όντας ένα υλικό μεταφοράς θερμότητας με θερμική αγωγιμότητα που κυμαίνεται από 150 έως 170 W/m-K, το AlSi10Mg μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή περιβλημάτων και απορροφητήρων θερμότητας.

Η θερμική κατεργασία επιτρέπει πρόσθετα οφέλη

Υποβάλλοντας το κράμα σε θερμική επεξεργασία, όπως η γήρανση T6, βελτιώνεται η αντοχή και η σκληρότητά του.

Υψηλή ανακυκλωσιμότητα

Το AlSi10Mg μπορεί να ανακυκλωθεί εύκολα, γεγονός που συμβάλλει στη διατήρηση της κατασκευής φιλικής προς το περιβάλλον.

Προβλήματα που σχετίζονται με το AlSi10Mg

Η ολκιμότητα θεωρείται περιορισμένη στην περίπτωση του αλουμινίου

Όταν το κράμα AlSi10Mg χύνεται ή εκτυπώνεται, συχνά δεν έχει αρκετή ολκιμότητα (2-4%), οπότε δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές που απαιτούν μεγάλη κάμψη ή σκληρή πρόσκρουση.

Μαλάκωμα υλικού λόγω υψηλής θερμοκρασίας

Εάν τα κεραμικά υφίστανται θερμική επεξεργασία άνω των 200°C για μεγάλο χρονικό διάστημα, χάνουν μέρος της αντοχής τους και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κατασκευές που εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες.

Ένας πηλός που έχει πορώδες

Εάν η χύτευση ή η τρισδιάστατη εκτύπωση γίνει κακώς, συχνά προκύπτει πορώδες αερίου που αποδυναμώνει τη δομή, εκτός εάν αντιμετωπιστεί κατάλληλα.

Μέτρια κατεργασιμότητα

Η σκληρυμένη παραλλαγή του AlSi10Mg είναι σκληρή για τα κοπτικά εργαλεία κατά την κατεργασία. Ως αποτέλεσμα, τα εργαλεία φθείρονται ταχύτερα και μπορεί να χρειάζονται καλύτερα συστήματα ψύξης, τα οποία αυξάνουν το συνολικό κόστος της εργαλειομηχανής.

Τιμή για την προσθετική κατασκευή

Παρόλο που η τρισδιάστατη εκτύπωση λειτουργεί εξαιρετικά με τη σκόνη AlSi10Mg, η σκόνη είναι δαπανηρή, οπότε η παραγωγή μικρών παρτίδων είναι πιο δαπανηρή.

Συνοπτικός πίνακας

Χρήσεις της χύτευσης AlSi10Mg

Επειδή έχει εξαιρετικές ιδιότητες, το AlSi10Mg χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανίες:

Αεροδιαστημική

Χάρη στη χαμηλή μάζα και την υψηλή ακαμψία του, το κράμα AlSi10Mg βοηθά στην παραγωγή βραχιόνων, περιβλημάτων και άλλων εξαρτημάτων που ζυγίζουν λιγότερο από παρόμοια εξαρτήματα.

Αυτοκίνητο

Σε μπλοκ κινητήρων, κιβώτια ταχυτήτων και αναρτήσεις, το AlSi10Mg αυξάνει την αποδοτικότητα καυσίμου χωρίς να μειώνει την ασφάλεια.

Η επιστήμη της ρομποτικής

Τα υλικά αυτά υπερέχουν στην κατασκευή προσαρμοσμένων ρομποτικών βραχιόνων, αρθρώσεων και τελικών μηχανισμών που είναι προσαρμοσμένοι για ελαφριά δράση.

Καταναλωτικά ηλεκτρονικά

Αποτελεί αποτελεσματικό υλικό για ψύκτρες και δομικά πλαίσια, επειδή έχει καλά θερμικά χαρακτηριστικά.

Ιατρικές συσκευές

Η αυξανόμενη χρήση προσθετικών υλικών και εργαλείων από κράμα AlSi10Mg οφείλεται στην ακρίβεια και την ασφάλειά τους για το σώμα.

Προβλήματα και ζητήματα

Παρά τις πολλές καλές πλευρές του AlSi10Mg, υπάρχουν ορισμένα πράγματα που πρέπει να έχετε κατά νου:

• Το πυρίτιο είναι ένας παράγοντας σκλήρυνσης, και χωρίς τον κατάλληλο χειρισμό, η υπερβολική ποσότητά του οδηγεί σε εύθραυστα πήλινα σκεύη.
• Ο έλεγχος του βαθμού πορώδους ενός τεμαχίου είναι απαραίτητος για να διασφαλιστεί ότι δεν θα αστοχήσει δομικά.
• Η προηγμένη παραγωγή του τιτανίου το καθιστά συνήθως ακριβότερο από άλλα γνωστά κράματα αλουμινίου.

Η μείωση αυτών των προβλημάτων απαιτεί την κατάλληλη θερμική επεξεργασία και τη βέλτιστη επιλογή των ρυθμίσεων χύτευσης. Είναι επίσης δυνατό να δούμε τις επιπτώσεις της συρρίκνωσης και του πορώδους πριν από την πραγματική χύτευση με αυξημένο λογισμικό προσομοίωσης.

Μελλοντικές προοπτικές

Επειδή όλο και περισσότερες εταιρείες χρειάζονται ισχυρά αλλά ελαφριά αντικείμενα, η χρήση AlSi10Mg προβλέπεται να αυξηθεί και σε αυτό θα συμβάλει ιδιαίτερα η προσθετική κατασκευή. Η πρόσφατη πρόοδος στη μεταλλουργία σκόνης, τη μεταγενέστερη επεξεργασία και τις θερμικές επεξεργασίες αυξάνει την αξιοπιστία και τη χρησιμότητα αυτού του υλικού.

Συνεχίζονται πειράματα με κράματα AlSi10Mg με νανοκατακρήμνιση που περιλαμβάνουν προσθήκες κεραμικών ή γραφενίου για την ενίσχυσή τους και την αντοχή τους για πολλούς κύκλους. Οι καινοτομίες μπορούν να συνδέσουν τομείς όπως η άμυνα, η εκτόξευση αντικειμένων στο διάστημα και η ανάπτυξη καινοτόμου ιατρικού εξοπλισμού.

Συμπέρασμα

Ο βαθμός AlSi10Mg συνδυάζει εξαιρετικές μηχανικές επιδόσεις, ελαφριά δομή και εξαιρετικές θερμικές ιδιότητες. Επειδή είναι αξιόπιστο σε πολλούς τομείς, από την αεροδιαστημική έως την ηλεκτρονική, και ζυγίζει ελάχιστα, εξακολουθεί να αποτελεί ιδανικό υλικό για μηχανικούς και σχεδιαστές. Χάρη στο με τα διακριτικά χαρακτηριστικά του AlSi10Mg, τη μοναδική πυκνότητα AlSi10Mg και την ισχυρή απόδοση ως κράμα AlSi10Mg, αυτή η σύνθεση είναι σταθερά παρούσα στις σύγχρονες βιομηχανίες. Τόσο στο σχεδιασμό κρίσιμων αεροδιαστημικών εξαρτημάτων όσο και σε καλλιτεχνικά μοντέλα τρισδιάστατης εκτύπωσης, το AlSi10Mg πρωτοπορεί στην προώθηση νέων ορίων για την επιστήμη των υλικών. Καθώς εμφανίζονται νέες εξελίξεις, μπορούμε να περιμένουμε ότι η ανάλυση δεδομένων θα διαδραματίσει ακόμη μεγαλύτερο ρόλο και θα χρησιμοποιηθεί σε πολύ περισσότερα μέρη.

Συχνές ερωτήσεις 

Ποιος είναι ο σκοπός του AlSi10Mg;

Η ελαφρότητα, η ανθεκτικότητα και οι καλές θερμικές ικανότητες καθιστούν το AlSi10Mg κατάλληλο για αεροδιαστημικές, αυτοκινητοβιομηχανικές, ρομποτικές και ηλεκτρονικές εφαρμογές. Πολλοί χρησιμοποιούν το πλαστικό στη χύτευση και την τρισδιάστατη εκτύπωση, όπου τόσο η σταθερότητα όσο και η ακρίβεια έχουν μεγάλη σημασία.

Ποιες ιδιότητες είναι πιο σημαντικές για τη μελέτη των υλικών AlSi10Mg;

Αυτά που κατασκευάζονται από AlSi10Mg παρουσιάζουν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό (έως 450 MPa), είναι καλοί θερμικοί αγωγοί, δεν διαβρώνονται εύκολα και έχουν μέτρια σκληρότητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το υλικό αυτό είναι καλό για περιοχές που αντιμετωπίζουν μεγάλες δυνάμεις.

Πόσο πυκνό είναι το AlSi10Mg;

Με πυκνότητα 2,68 g/cm³, το AlSi10Mg είναι ελαφρύτερο από τον χάλυβα και έχει την αντοχή που απαιτείται για σχέδια όπου το βάρος είναι σημαντικό.

Είναι δυνατή η θερμική επεξεργασία του AlSi10Mg;

Το κράμα AlSi10Mg μπορεί να υποστεί θερμική επεξεργασία που το καθιστά ισχυρότερο και σκληρότερο. Οι πιο συνηθισμένες επεξεργασίες είναι η ανόπτηση διαλύματος και η γήρανση.

Το AlSi10Mg αποτελεί καλή επιλογή για την προσθετική κατασκευή;

Απολύτως. Το AlSi10Mg χρησιμοποιείται ευρέως στην τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων και ειδικότερα στην επιλεκτική τήξη με λέιζερ (SLM), επειδή έχει ομαλή ροή, ισχυρή απόδοση και λεπτή δομή.