Aluminiumlegeringen zijn altijd belangrijk geweest in de productie, vooral in de auto-industrie, ruimtevaart en werktuigbouw. AlSi10Mg wordt vaak gekozen vanwege de vele positieve mechanische en thermische eigenschappen. Omdat deze legering zowel sterker als lichter is dan staal, speelt het een grote rol bij het gieten en additief produceren, vooral bij selectief lasersmelten (SLM). 

Hier onderzoeken we AlSi10Mg gieten, met informatie over wat het is, waarom het nuttig is en de belangrijkste technische feiten, waaronder de materiaaleigenschappen van AlSi10Mg, de dichtheid en andere relevante gegevens.

Wat wordt bedoeld met AlSi10Mg?

Een AlSi10Mg legering heeft een aluminium gehalte tot 89%, ongeveer 10% silicium en een kleine hoeveelheid magnesium, meestal niet meer dan 0,3%. De manier waarop het is opgebouwd heeft het deze naam gegeven. Gevonden in de 4000 en 5000 groepen, staat aluminium 3003 bekend als zeer sterk, corrosiebestendig en gemakkelijk te verbinden door lassen. Hierdoor is additive manufacturing geschikt voor onderdelen die sterk en licht zijn, zeer kleine fouten hebben en lang kunnen werken.

De legering AlSi10Mg heeft veel toepassingen in ruimtevaarttoepassingen, moderne auto's en industriële apparatuur. Veel mensen gebruiken het voor het 3D-printen van metalen, voornamelijk vanwege de gunstige manier van smelten.

Overzicht van AlSi10Mg-gietwerk

Smeltproces van de legering

Aan het begin van het AlSi10Mg gieten wordt het mengsel gesmolten bij temperaturen die meestal tussen 660°C en 700°C liggen. Omdat de hoofdbestanddelen van de legering aluminium, silicium en magnesium zijn, moet het gelijkmatig worden verhit om volledig gesmolten te worden. Er worden maatregelen genomen om oxidatie en gasabsorptie te voorkomen, omdat deze effecten het afgewerkte onderdeel kunnen verzwakken en beschadigen.

De stappen die nodig zijn voor het maken en vullen van de mal

Na verhitting wordt de vloeibare legering overgebracht in een mal om de vorm van het eindproduct te bepalen. U kunt uw onderdeel gieten door middel van spuitgieten, zandgieten of verlorenwasgieten. In gevallen waar precieze, complexe onderdelen nodig zijn, wordt bij additieve productie de voorkeur gegeven aan selectief lasersmelten (SLM). Omdat het zo gemakkelijk vloeit, is AlSi10Mg goed voor vormdetails.

De vloeistof afkoelen en vast worden

Zodra de mal gevuld is, begint het ruwe vloeibare metaal af te koelen. Een goede afkoeling kan problemen in het eindproduct, zoals krimp, scheuren of interne spanningen, verminderen. De snelheid waarmee de legering afkoelt, kan de structuur in het materiaal beïnvloeden en zowel de sterkte als het oppervlak. Materialen die sneller afkoelen, hebben doorgaans een betere structuur en betere algemene prestaties.

Stappen voor nabewerking

Zodra het onderdeel is gestold en uit de mal is gehaald, verkeert het in ideale staat. Vaak worden warmtebehandelingen zoals gloeien en verouderen uitgevoerd om het materiaal duurzamer te maken. Nauwkeurige structuren of beter uitziende resultaten kunnen worden bereikt door de onderdelen in een pakket te plaatsen voor machinale bewerking of oppervlakteafwerking.

Vervangers voor AlSi10Mg

Omdat AlSi10Mg uitstekende eigenschappen heeft, wordt het vaak gekozen voor lassen, maar als andere factoren zoals mechanisch, temperatuur of prijs belangrijker worden, kunnen andere materialen nodig zijn.

De populairste legeringen ter vervanging van AlSi10Mg worden hieronder genoemd:

A356 aluminium is een type legering

Waarom wordt A356 overwogen in plaats van AlSi10Mg?

A356 is een legering die vergelijkbaar is met AlSi10Mg en verschilt vooral in zijn superieure vervormbaarheid en rek. Risers worden meestal gebruikt voor zandgieten en zwaartekrachtgieten.

Voordelen:

• Klanten kunnen kiezen voor een stof met een hogere rek voor meer stevigheid.
• Goed bestand tegen corrosie
• Kan gemakkelijk worden gelast

Toepassingen:

• Onderdelen van grijs gietijzer zijn auto-onderdelen, onderdelen voor pompen en algemeen gietwerk.

Een legering met 12% silicium

Waarom wisselen we AlSi10Mg met AlSi12?

AlSi12 is rijk aan silicium en biedt een hogere slijtvastheid en betere vloei-eigenschappen bij het spuitgieten.

Voordelen:

• Ze zijn beter gietbaar dan messing.
• De slijtvastheid is zeer effectief.
•  Lagere prijzen voor accessoires

Toepassingen:

• Ze zijn geschikt voor complexe, kwetsbare gietstukken, motorhuizen en decoratieve onderdelen.

EN AW-7075 (EN 7075Aluminiumlegering)

Waarom moet AlSi10Mg worden vervangen door 7075?

De sterke legering 7075 wordt gebruikt in de ruimtevaart en is veel sterker dan AlSi10Mg. Maar omdat het niet kan worden gegoten, is het meer geschikt voor machinaal bewerkte of gesmede producten.

Voordelen:

• Indrukwekkend sterk spanningsbereik
• Uitstekende weerstand tegen slijtage door overmatig gebruik

Beperkingen:

• Het is moeilijk om te lassen
• Vaak zijn ze duurder
• Kan niet worden gebruikt om te gieten

Toepassingen:

• Vliegtuigen, motorsportonderdelen en zware apparatuur maken allemaal gebruik van composieten.

Ti-6Al-4V is een titaanlegering

Waarom zouden toepassingen Titanium moeten omarmen in plaats van AlSi10Mg?

Vergeleken met aluminiumlegeringen is titanium veel lichter en corrosiebestendiger als het wordt gebruikt voor onderdelen die onder druk moeten blijven staan.

Voordelen:

• Uitstekende sterkte en veiligheid voor het lichaam
• Uitstekend bestand tegen hitte

Beperkingen:

• Voor zeer dure kosten
• Het is moeilijk te maken en te verwerken

Gebruikt:

• Ingenieurswerk aan vliegtuigen, ruimtevaartproducten, medicijnen en systemen

Gebruikelijke magnesiumlegeringen zijn AZ91D en soortgelijke legeringen.

Waarom moet AlSi10Mg worden vervangen door Magnesium?

Ze zijn veel lichter dan AlSi10Mg en worden gekozen wanneer de grootste gewichtsvermindering nodig is.

Voordelen:

• De zeer lage dichtheid is slechts 1,74 gram per kubieke centimeter.
• Het kan goed worden gegoten

Beperkingen:

• Zowel sterkte als corrosiebestendigheid zijn lager
• Omdat ze verwerkt zijn, kunnen ze sneller vlam vatten

Doel: 

• Het bouwen van elektronische containers, ondersteunende structuren in sportartikelen en het interieur van vliegtuigen

Vergelijkende tabel

Wees voorzichtig met je alternatieve items

Je moet je vervanging kiezen op basis van:

• Moet 7075 of Ti-6Al-4V gebruiken om een onderdeel sterker te maken.
• A356 of AlSi12 kunnen meestal gemakkelijker worden gegoten dan andere types.
• Magnesiumlegeringen werden gekozen vanwege hun lage gewicht.
• AlSi10Mg of titanium is corrosiebestendiger dan andere.
• Er kan worden bespaard door AlSi12 of A356 te gebruiken.

Eigenschappen van de legering AlSi10Mg

Ingenieurs, ontwerpers en fabrikanten van deze legering moeten weten wat AlSi10Mg kan doen. Vanwege de sterkte, het lichte gewicht en de thermische kwaliteiten wordt AlSi10Mg toegepast in zowel gietwerk als 3D-printen. Hieronder worden de belangrijkste soorten toegelicht:

Mechanische eigenschappen

De mechanische eigenschappen van AlSi10Mg verbeteren aanzienlijk door warmtebehandeling of wanneer het verwerkt wordt in additieve productie. De volgende waarden moeten als schattingen worden beschouwd, omdat ze door de verwerkingsomstandigheden kunnen veranderen.

• Treksterkte wordt gegeven als: 320-450 MPa
• De vloeigrens is 230-260 MPa.
• Rek bij breuk: 2-12% (hoger voor monsters na warmtebehandeling)
• De hardheid van elke kwaliteit ligt tussen 100 en 120 HB (Brinell).
• De vermoeiingssterkte van schroeven varieert van 100 MPa afhankelijk van hun productiemethode en hoe vaak ze onder belasting worden gebruikt.

Dankzij de nuttige mechanische eigenschappen van AlSi10Mg kan het worden gebruikt als lastdragend onderdeel in de ruimtevaart, de automobielindustrie en op het gebied van gereedschappen.

Fysische eigenschappen

De sterke punten van AlSi10Mg maken het geschikt voor toepassingen waarbij warmte en gewicht een grote rol spelen.

• Dichtheid: ~2,68 gcm-3
• De effectieve thermische geleidbaarheid wordt geschat op ~150-170 W/m-K.
• Bereik voor smelten: 570 tot 590°C
• De thermische uitzettingscoëfficiënt van metalen is ongeveer ~20 x 10⁶/°C
• Matige elektrische geleidbaarheid (waarden zijn lager dan bij aluminium)

Zowel de lage dichtheid als de goede thermische eigenschappen maken het perfect voor gebruik in elektronica en lucht- en ruimtevaartsystemen.

Chemische samenstelling

De belangrijkste samenstelling van de legering AlSi10Mg is:

• Het hoogste aantal ingrediënten in verf is aluminium, dat ongeveer 89-91% bevat.
• Silicium (Si): Bereik is 9,0% tot 11,0%
• Magnesium (Mg): De concentratie is ongeveer 0,25-0,45%.
• De hoeveelheid ijzer mag niet meer zijn dan 0,55%.
• ≤ 0,5% totaal voor Mn, Zn, Cu, Ti en diverse andere elementen

Wanneer er silicium aanwezig is, wordt het gieten gemakkelijker en krijgen de onderdelen meer weerstand tegen slijtage. De toevoeging van magnesium verbetert zowel de sterkte als de warmtebehandelbaarheid van gegoten onderdelen.

Andere eigenschappen

• De corrosiebestendigheid is bijzonder goed in droge en vochtige omgevingen.
• Het is heel gemakkelijk om aluminium te lassen, waardoor het zowel nuttig is voor reparaties als voor het verbinden van geprinte of gegoten onderdelen.
• Behandelingen, vooral warmtebehandeling, maken grondstofproductiemachines veel gemakkelijker te bedienen.
• De hoge recyclebaarheid van PET ondersteunt inspanningen om duurzaam te zijn

Vanwege de sterke en flexibele eigenschappen wordt de legering vaak gekozen door industrieën die zich richten op prestaties, betrouwbaarheid en design.

De thermische eigenschappen van AlSi10Mg

AlSi10Mg is een ideaal materiaal als hittebestendigheid, thermische efficiëntie en minimale vormvariaties bij temperatuurveranderingen belangrijk zijn. Door hun uitstekende eigenschappen spelen ze een belangrijke rol bij het koelen van onderdelen in de ruimtevaart, auto-industrie en elektronica.

Tabel van thermische eigenschappen voor AlSi10Mg

Samenvatting

• Omdat AlSi10Mg goed warmte overdraagt, wordt het gekozen voor koellichamen, behuizingen en motoronderdelen.
• Omdat het matig uitzet onder invloed van de temperatuur, behoudt het zijn stabiliteit onder normale omstandigheden.
• Wanneer de temperatuur boven 200°C komt, zal de mechanische sterkte van kunststoffen waarschijnlijk geleidelijk of plotseling afnemen.

De dichtheid en de effecten op AlSi10Mg

De dichtheid van AlSi10Mg speelt een grote rol bij de keuze voor gevallen waarin een lager gewicht een belangrijk kenmerk is. De gebruikelijke dichtheid voor AlSi10Mg is 2,68 g/cm³. Lichtgewicht is een van de grootste voordelen van aluminium, hoewel het nog steeds de taaiheid heeft die nodig is voor de meeste toepassingen.

De dichtheid van AlSi10Mg is zeer gunstig bij het maken van lichtgewicht vliegtuigfittingen, frames voor elektrische voertuigen of robotarmen zonder dat dit ten koste gaat van de sterkte. De ruimtevaart is een voorbeeld waarbij minder gewicht het brandstofverbruik verbetert en het laadvermogen toeneemt.

De dichtheid van AlSi10Mg kan worden beïnvloed door de manier waarop het onderdeel is gemaakt, hoe snel het is afgekoeld en hoeveel porositeit er in het uiteindelijke object aanwezig is. Daarom is het van vitaal belang om kwaliteitscontroles uit te voeren, vooral in sectoren met strikte nalevingseisen. 

Effecten in ontwerp en productie

Bij het gebruik van de legering AlSi10Mg hebben ontwerpers het voordeel dat ze de vorm van onderdelen kunnen afslanken om het gewicht laag te houden en toch sterk te blijven. Door de lage dichtheid van de legering kunnen zowel 3D printen als gieten lichtgewicht ontwerpen produceren die mechanisch nog steeds sterk zijn. Het verwerken van het materiaal wordt eenvoudiger en gemakkelijker voor fabrikanten.

Bovendien betekent het minder dichte AlSi10Mg voor objecten zoals koellichamen of behuizingen waar efficiënte warmteafvoer helpt, dat het systeem met minder onderdelen kan worden gebouwd, ruimte bespaart en efficiënter wordt gekoeld.

Een blik op andere materialen

Gebaseerd op gegevens ligt AlSi10Mg in de optimale zone, omdat het sterker en taaier is dan magnesium, zonder zwaarder te zijn dan staal voor verschillende toepassingen.

Welke voordelen komen voort uit het gebruik van de legering AlSi10Mg?

Er zijn een aantal redenen waarom de AlSi10Mg legering veel gebruikt wordt in veel industrieën. Omdat het goed gietbaar is, goed bestand is tegen corrosie en goede thermische eigenschappen heeft, wordt het gebruikt in verschillende methoden om onderdelen te maken. Waarom kiezen ingenieurs vaak voor deze legering?

• Omdat deze onderdelen gewicht verliezen maar hun kracht behouden, zijn ze het best geschikt voor gebruik op cruciale plaatsen zoals sport.
• Goede warmteoverdracht - geeft het een toepassing in warmtewisselaars en behuizingselektronica.
• Corrosie is een groot probleem, dus rubber is vooral handig als er een risico is op water en chemicaliën.
• Hoge doorstromingscapaciteit - maakt het materiaal geschikt voor nauwkeurige toepassingen.
• Deze legering is na productie gemakkelijk te lassen en te bewerken.

Omdat de AlSi10Mg-legering betrouwbaar blijft in strenge klimaten of onder frequente spanning, is het een goede keuze voor belangrijke systeemcomponenten.

Voordelen van AlSi10Mg

De sterkte is hoog, terwijl het ook licht is

Het sterke en niet al te zware AlSi10Mg wordt vaak gebruikt in de luchtvaart en in auto's omdat het een goede verhouding tussen sterkte en gewicht biedt.

Goede prestaties bij gieten en printen

AlSi10Mg is gemakkelijk te gieten en doet het goed in additieve productie, vooral in Selective Laser Melting, waarmee het complexe vormen kan produceren.

Corrosiebestendigheid

Door het silicium en magnesium is A286 zeer goed bestand tegen buitenomstandigheden en heeft het geen extra bescherming nodig.

Uitstekend warmtegeleidingsvermogen

Omdat AlSi10Mg een materiaal voor warmteoverdracht is met een warmtegeleidingsvermogen van 150 tot 170 W/m-K, kan het gemakkelijk worden gebruikt voor de productie van behuizingen en koellichamen.

Warmtebehandelbaarheid zorgt voor extra voordelen

Door de legering te onderwerpen aan een warmtebehandeling, zoals T6 veroudering, verbetert de sterkte en hardheid.

Hoge recyclebaarheid

AlSi10Mg kan gemakkelijk worden gerecycled, waardoor de productie milieuvriendelijk blijft.

Problemen in verband met AlSi10Mg

Vervormbaarheid wordt als beperkt beschouwd in het geval van aluminium

Wanneer een legering van AlSi10Mg wordt gegoten of geprint, heeft het vaak niet genoeg ductiliteit (2-4%), waardoor het niet kan worden gebruikt in toepassingen die veel buigen of harde impact vereisen.

Materiaal wordt zacht door hoge temperatuur

Als keramiek gedurende lange tijd een warmtebehandeling onder 200°C ondergaat, verliest het een deel van zijn sterkte en kan het niet worden gebruikt in constructies die worden blootgesteld aan hoge temperaturen.

Een klei met porositeit

Als het gieten of 3D-printen niet goed gebeurt, resulteert dit vaak in gasporositeit die de structuur verzwakt, tenzij er op de juiste manier mee wordt omgegaan.

Matige bewerkbaarheid

De geharde variant van AlSi10Mg is hard voor snijgereedschap wanneer het bewerkt wordt. Als gevolg daarvan verslijt het gereedschap sneller en zijn er mogelijk betere koelsystemen nodig, die de totale kosten van de bewerkingsmachine verhogen.

Prijs voor Additive Manufacturing

Hoewel 3D printen geweldig werkt met AlSi10Mg poeder, is het poeder duur, dus het produceren van kleine batches is duurder.

Overzichtstabel

Toepassingen van AlSi10Mg-gieten

Omdat het geweldige eigenschappen heeft, wordt AlSi10Mg gebruikt in verschillende industrieën:

Ruimtevaart

Dankzij de lage massa en hoge stijfheid helpt de AlSi10Mg legering bij de productie van beugels, behuizingen en andere onderdelen die minder wegen dan vergelijkbare onderdelen.

Automotive

In motorblokken, versnellingsbakken en ophanging verhoogt AlSi10Mg de brandstofefficiëntie zonder de veiligheid te verminderen.

De wetenschap van Robotica

Deze materialen blinken uit in de constructie van aangepaste robotarmen, gewrichten en eindeffectoren die zijn aangepast voor lichte actie.

Consumentenelektronica

Het is een effectief materiaal voor koellichamen en structurele frames omdat het goede thermische eigenschappen heeft.

Medische apparaten

Het toenemende gebruik van protheses en gereedschappen gemaakt van een AlSi10Mg legering is te danken aan hun nauwkeurigheid en veiligheid voor het lichaam.

Problemen en problemen

Ondanks de vele goede kanten van AlSi10Mg, zijn er een aantal dingen die je in gedachten moet houden:

• Silicium is een hardingsmiddel en zonder de juiste behandeling resulteert een overvloed ervan in broos steengoed.
• Het beheersen van hoe poreus een onderdeel wordt, is essentieel om ervoor te zorgen dat het niet structureel faalt.
• De geavanceerde productie van titanium maakt het meestal duurder dan andere bekende aluminiumlegeringen.

Om deze problemen te verminderen zijn een geschikte warmtebehandeling en de optimale keuze van gietinstellingen nodig. Het is ook mogelijk om de effecten van krimp en porositeit te zien voordat er echt gegoten wordt met verhoogde simulatiesoftware.

Toekomstperspectief

Omdat meer bedrijven sterke en toch lichte producten nodig hebben, zal het gebruik van AlSi10Mg naar verwachting toenemen en dit zal vooral worden geholpen door additieve productie. Recente vooruitgang in poedermetallurgie, nabewerking en warmtebehandelingen verhoogt de betrouwbaarheid en bruikbaarheid van dit materiaal.

Er zijn experimenten gaande met nano-geprecipiteerde AlSi10Mg-legeringen waaraan keramiek of grafeen is toegevoegd om ze te versterken en duurzamer te maken voor vele cycli. De innovaties kunnen gebieden verbinden zoals defensie, het lanceren van objecten naar de ruimte en het ontwikkelen van innovatieve medische apparatuur.

Conclusie

De AlSi10Mg-kwaliteit combineert geweldige mechanische prestaties, een lichtgewicht structuur en uitzonderlijke thermische kwaliteiten. Omdat het betrouwbaar is op vele gebieden, van lucht- en ruimtevaart tot elektronica, en weinig weegt, is het nog steeds een ideaal materiaal voor ingenieurs en ontwerpers. Bedankt Dankzij de kenmerkende AlSi10Mg eigenschappen, de unieke AlSi10Mg dichtheid en de sterke prestaties als AlSi10Mg legering, is deze samenstelling stevig aanwezig in de moderne industrieën. Zowel bij het ontwerpen van cruciale onderdelen voor de ruimtevaart als bij artistieke 3D-geprinte modellen loopt AlSi10Mg voorop in het verleggen van nieuwe grenzen voor de materiaalwetenschap. Naarmate er nieuwe ontwikkelingen komen, kunnen we verwachten dat data-analyse een nog grotere rol gaat spelen en op veel meer plaatsen gebruikt gaat worden.

FAQs 

Waarvoor dient AlSi10Mg?

Zijn lichtheid, duurzaamheid en goede thermische eigenschappen maken AlSi10Mg geschikt voor toepassingen in de ruimtevaart, auto-industrie, robotica en elektronica. Velen gebruiken de kunststof bij het gieten en 3D-printen, waar stabiliteit en precisie van groot belang zijn.

Welke eigenschappen zijn het belangrijkst bij het bestuderen van AlSi10Mg materialen?

Materialen gemaakt van AlSi10Mg hebben een hoge treksterkte (tot 450 MPa), zijn goede warmtegeleiders, corroderen niet snel en hebben een gemiddelde hardheid. Daarom is dit materiaal goed voor gebieden waar grote krachten op worden uitgeoefend.

Hoe dicht is AlSi10Mg?

Met een dichtheid van 2,68 g/cm³ is AlSi10Mg lichter dan staal en heeft het de sterkte die nodig is voor ontwerpen waarbij gewicht belangrijk is.

Is het mogelijk om AlSi10Mg een warmtebehandeling te geven?

AlSi10Mg legering kan een warmtebehandeling krijgen die het sterker en harder maakt. De meest voorkomende behandelingen zijn gloeien en veroudering.

Is AlSi10Mg een goede keuze voor additieve productie?

Absoluut. AlSi10Mg wordt veel gebruikt bij 3D metaalprinten en in het bijzonder bij selectief lasersmelten (SLM), omdat het een soepele vloei, sterke prestaties en fijne structuur heeft.