Produzione additiva di leghe di alluminio

R: La lega di alluminio è una miscela di metalli in cui l'alluminio è il componente principale. Altri elementi che tipicamente vengono aggiunti all'alluminio includono: Rame, Magnesio, Manganese, Silicio, Stagno, Nichel, Zinco.

L'alluminio è usato raramente nella sua forma pura perché è morbido e debole. Gli altri elementi ne migliorano le proprietà meccaniche e lo rendono adatto a diverse applicazioni.

R: Nel settore manifatturiero, l’alluminio raramente è puro. Invece, i produttori creano leghe che aumentano notevolmente la resistenza e la rigidità dell'alluminio, pur mantenendo le altre proprietà desiderabili. Sia i professionisti che i non professionisti fanno spesso paragoni tra l'alluminio e l'acciaio, perché i due metalli sono entrambi utilizzati per un'ampia varietà di prodotti.

Ma paragonare l’alluminio all’acciaio è un po’ come paragonare le mele alle arance: l’acciaio è già una lega, mentre l’alluminio è un elemento. L'acciaio al carbonio, una lega di acciaio di base, è composto da ferro (Fe) e carbonio (C). L’alluminio puro, nonostante le sue numerose proprietà vincenti, è troppo morbido e non abbastanza resistente per la maggior parte delle applicazioni industriali. Ma le leghe di alluminio possono essere trenta volte più resistenti dell’alluminio puro e superano regolarmente l’acciaio nel rapporto resistenza/peso.

R:Alluminio vs acciaio inossidabile: differenze chiave

• Forza

L'acciaio inossidabile è più pesante e resistente dell'alluminio. Infatti, l’alluminio pesa circa 1/3 dell’acciaio. Anche se l’acciaio inossidabile è più resistente, l’alluminio ha un rapporto resistenza/peso molto migliore rispetto all’acciaio inossidabile.

• Conduttività

L'acciaio è un cattivo conduttore di elettricità a causa del suo denso strato protettivo di ossido. D'altra parte, l'alluminio è un ottimo conduttore elettrico e termico.

• Costo

L’alluminio è più costoso dell’acciaio inossidabile se si guarda il prezzo in base al peso. Ma, se consideri il prezzo in base al volume, l’alluminio è più conveniente perché ottieni più prodotto.

• Resistenza al calore

Confrontando l'acciaio inossidabile con l'alluminio, l'acciaio inossidabile ha una resistenza al calore molto migliore con un punto di fusione di 2500 ℉, mentre l'alluminio diventa molto morbido intorno a 400 ℉ con un punto di fusione di 1220 ℉. Tuttavia, l’alluminio ha il vantaggio rispetto all’acciaio a basse temperature. Al diminuire della temperatura, la resistenza alla trazione dell'alluminio aumenta, mentre l'acciaio diventa fragile alle basse temperature.

• Resistenza alla corrosione

L'alluminio non arrugginisce; tuttavia, si corrode se esposto al sale. L'acciaio inossidabile è altamente resistente alla corrosione e non arrugginisce facilmente. Inoltre, l’acciaio inossidabile non è poroso e questo gli conferisce una maggiore resistenza alla corrosione.

• Impatto ambientale, riciclabilità

L'acciaio inossidabile è noto per la sua buona riciclabilità. Secondo Napa Recycling l’acciaio è il materiale più riciclato al mondo. Ha proprietà magnetiche distinte che lo rendono un materiale facile da recuperare dal flusso di rifiuti per il riciclaggio. Inoltre, le proprietà dell’acciaio rimangono invariate indipendentemente da quante volte l’acciaio viene riciclato.

Anche se l’acciaio è il materiale più riciclato, l’alluminio è il più riciclabile tra tutti i materiali. È un dato di fatto, l’alluminio scartato è più prezioso di qualsiasi altro materiale nel contenitore per il riciclaggio. Quasi il 75% di tutto l’alluminio prodotto negli Stati Uniti è ancora in uso oggi perché l’alluminio può essere riciclato più e più volte in un vero e proprio circuito chiuso. Per saperne di più sul riciclaggio dell'alluminio, visitare l'Aluminium Association.

• Diverse applicazioni di alluminio e acciaio

Alluminio e acciaio sono ovunque. Se ti guardi intorno in un dato posto, è probabile che vedrai qualcosa che contiene uno di questi metalli. Di seguito sono riportate alcune applicazioni comuni dell'acciaio inossidabile e dell'alluminio.

R: Pro e contro dell'alluminio

Professionisti

• È un'opzione più economica
• Inodore e impermeabile
• Riflettività e flessibilità
• Elevata lavorabilità e riciclabilità
• Resistenza alla corrosione
• Elevata conduttività termica e conduttività elettrica

Contro

• Processo di saldatura difficile
• Si corrode rapidamente in acqua salata
• Potrebbe alterare il gusto degli alimenti confezionati

R: Sebbene l'alluminio e il titanio siano scelte eccellenti per un'ampia varietà di applicazioni, non sono adatti a tutti i progetti. Prima di scegliere un metallo per le tue applicazioni uniche, devi considerare diversi fattori, tra cui:

Applicazioni

Le rispettive proprietà del titanio e dell'alluminio li rendono ideali per varie applicazioni. Ad esempio, il titanio è perfetto per applicazioni che richiedono materiali resistenti al calore. Questi includono applicazioni mediche, componenti satellitari, componenti marini e dispositivi.

Nel frattempo, l’alluminio è adatto per telai di veicoli e biciclette, dissipatori di calore, conduttori elettrici, piccole imbarcazioni e altre applicazioni che richiedono un’elevata conduttività termica.

Processi di lavorabilità opzionali

Il materiale che scegli per il tuo progetto determina la geometria dei tuoi prodotti finali. Inoltre, determina il metodo di lavorazione utilizzato per il materiale durante la produzione delle parti. L’alluminio è più compatibile con un’ampia gamma di processi. Fornisce componenti di alta qualità nei casi in cui è necessario realizzare parti rapidamente.

Inoltre, questo materiale è più facile da lavorare rispetto al titanio ed è l'opzione migliore per realizzare parti complesse con requisiti di tolleranza ristretti.

Costo

Il costo di produzione è uno dei fattori fondamentali che devi considerare quando scegli un metallo per il tuo progetto. In generale, l’alluminio è un metallo economico utilizzato per lavorazioni meccaniche di precisione e molti altri processi di prototipazione. La fabbricazione di componenti è spesso più economica con l'alluminio che con il titanio.

Il titanio ha costi di estrazione e fabbricazione elevati rispetto all’alluminio. Il suo prezzo elevato ne limita l'applicazione. Tuttavia, il titanio è un materiale ideale per i tuoi scopi di lavorazione se il costo di lavorazione del titanio non è una sfida.

Peso e forza

Il peso e la resistenza del titanio rispetto all'alluminio sono altre differenze tra questi metalli. Il titanio ha una densità di 4500 kg/m3 contro i 2712 kg/m3 dell'alluminio. Di conseguenza, il titanio è più pesante rispetto all’alluminio. Ciò significa che è necessario meno titanio nella lavorazione per avere un prodotto leggero.

Il titanio è la scelta migliore quando si tratta di resistenza. La sua resistenza alla trazione varia da 230 MPa a 1400 MPa rispetto all'alluminio, che ha un margine da 90 MPa a 690 MPa. Il titanio puro ha una bassa potenza, mentre l'alluminio puro è più debole. Tuttavia, puoi combinare l'alluminio con altre leghe metalliche per migliorarne la resistenza in base alle tue esigenze.

Rifiuti prodotti

Gli scarti di lavorazione sono un altro fattore cruciale nella gestione di progetti geometrici di progettazione complessi. Geometrie di progettazione complesse possono limitare il metodo di lavorazione indipendentemente dal materiale scelto. Di conseguenza, la fresatura del materiale in eccesso diventa inevitabile. A volte, la maggior parte dei produttori utilizza l'alluminio per la prototipazione e il titanio viene utilizzato per la produzione in piccoli lotti di prodotti per scopi speciali. Nella maggior parte dei casi, è consigliabile scegliere l’alluminio economico rispetto al titanio poiché aiuta a ridurre i costi complessivi.

Requisiti estetici

Alcune parti fresate richiedono spesso l'applicazione di colori specifici per la finitura estetica. Il titanio conferisce alla superficie un aspetto argentato che appare più scuro se esposto alla luce. Nel frattempo, l'alluminio ha un aspetto bianco-argenteo. Il materiale scelto determinerà se il tuo prodotto ha un colore argento o grigio opaco. Tuttavia, entrambi i materiali possono essere sottoposti a varie altre procedure di finitura superficiale del metallo come sabbiatura, lucidatura, cromatura, ecc.

Conclusione

Il titanio e l'alluminio sono metalli con proprietà notevoli, rispettivi vantaggi e applicazioni. Pur avendo qualità quasi simili, hanno applicazioni individuali in cui l'uno è più adatto dell'altro. Mentre il titanio è ideale per applicazioni resistenti al calore, l'alluminio ha la migliore conduttività termica di cui ha bisogno il tuo progetto.

R: Entrambi i metalli possiedono eccezionali proprietà di durabilità e possono essere utilizzati per un lungo periodo. Tuttavia, il titanio è al primo posto in termini di durata e rigidità. I suoi componenti durano anni senza segni di usura o strappi. Il titanio ha un'eccellente resistenza alla corrosione e dura più a lungo perché può sopportare le sollecitazioni.

R: È abbastanza semplice distinguere il titanio dall'alluminio utilizzando i loro colori specifici. Il titanio ha un colore argento scuro, mentre l'alluminio solitamente varia dal bianco argenteo al grigio opaco su diverse superfici. Inoltre, il titanio sembra molto più duro dell’alluminio. L'alluminio di solito si stacca un pezzo di materiale morbido quando viene limato, mentre il titanio no.

R: Il materiale AlSi7Mg ha un effetto di indurimento in soluzione solida più debole a causa della minore frazione di volume di Si, con conseguente minore resistenza alla trazione, minore durezza e maggiore allungamento rispetto al materiale AlSi10Mg. Dopo il trattamento termico, la resistenza alla trazione e allo snervamento di entrambi i materiali è diminuita e l'allungamento è aumentato.

R: AlSi10Mg è una lega di alluminio con eccellenti proprietà meccaniche combinate con bassa densità, resistenza alla corrosione ed eccellente colabilità, offrendo allo stesso tempo opzioni di post-lavorazione leggere e flessibili.

Poiché offre elevata resistenza, durezza relativamente elevata ed elevata conduttività termica, viene utilizzato per parti soggette a carichi elevati.

Le applicazioni includono alloggiamenti e condutture, parti di motori, strumenti di produzione e stampi sia per scopi di prototipazione che di produzione.

R: I fili per saldatura MIG in alluminio più comunemente utilizzati sono ER4043 e ER5356. ER4043 è un filo per saldatura MIG per uso generale utilizzato per saldare le leghe di alluminio 2014, 3003, 3004, 4043, 5052, 6061, 6062 e 6063. Le saldature garantiscono elevata duttilità ed eccellente resistenza alla fessurazione.

R: In generale, le polveri metalliche utilizzate nelle stampanti 3D metalliche includono acciaio per utensili, acciaio inossidabile, acciaio martensitico, titanio puro e leghe di titanio, leghe di alluminio, leghe a base di nichel, leghe a base di rame, leghe di cobalto-cromo, ecc.

R: Lega 3003: la più utilizzata tra tutte le leghe di alluminio. Un alluminio commercialmente puro con aggiunta di manganese per aumentarne la resistenza (20% più resistente del grado 1100). Ha un'eccellente resistenza alla corrosione e lavorabilità. Questo grado può essere imbutito o filato, saldato o brasato.