Wybór odpowiedniego stopu aluminium jest krytycznym krokiem w procesie produkcyjnym. Każdy stop reaguje inaczej na naprężenia, temperaturę i środowisko, w zależności od swojego składu chemicznego i właściwości mechanicznych, dlatego wyboru należy dokonać w oparciu o rzeczywiste wymagania części, a nie samą cenę. W tym artykule porównano dwa odlewane stopy aluminiowe, które często znajdują się na krótkiej liście, 5083 i 2618, przedstawiając ich właściwości, zalety, ograniczenia i zastosowania, w których każdy z nich wygrywa.
Co to jest płyta z odlewanego aluminium?
Odlewana płyta aluminiowa zaczyna się od stopionego aluminium wlewanego do kęsów lub płyt, a nie ciągłego walcowania z cienkiego pasma. Okrągłe kęsy mogą osiągać średnicę około 39 cali, podczas gdy produkowane są płyty o grubości do prawie 39 cali i szerokości około 94 cali. Następnie wlewki poddawane są homogenizacji w dużych piecach, czyli kontrolowanemu wygrzewaniu-w wysokiej temperaturze, które powoduje redystrybucję pierwiastków stopowych, które w przeciwnym razie pozostałyby uwięzione na granicach ziaren powstałych podczas krzepnięcia. Homogenizacja zapewnia gotowej płycie jednolite właściwości mechaniczne i fizyczne na całej grubości.
Po homogenizacji płyty są-przycinane piłą do grubości nominalnej i, jeśli wymaga tego zastosowanie, poddawane precyzyjnej obróbce po obu stronach. Jest to szczególnie ważne w przypadku odlewanej płyty narzędziowej 5083 o grubości do 4 cali, gdzie płaskość i jednorodność grubości bezpośrednio wpływają na dokładność wykonanego z niej narzędzia lub mocowania.
Właściwości płyty aluminiowej 2618
Stop 2618 należy do serii 2000 i jest znany z wysokiej wytrzymałości, wysokiej twardości i podatności na obróbkę cieplną, z miedzią jako głównym pierwiastkiem stopowym wraz z dodatkami magnezu, niklu i żelaza, które zapewniają wytrzymałość w podwyższonej-temperaturze. Jego gęstość wynosi około 0,101 funta/cal3, co odpowiada około 2,80 g/cm3, i ma wyższą przewodność cieplną niż 5083.
Doskonała obrabialność i stabilność wymiarowa w stanie-odlanym.
Akceptuje anodowanie i niklowanie, może być polerowany lub teksturowany w celu uzyskania powierzchni formy.
Homogenizacja zapewnia spójne właściwości w dużych blokach.
Możliwość obróbki cieplnej, chociaż obróbka cieplna może zmniejszyć stabilność wymiarową, co należy uwzględnić, gdy po obróbce wymagane są wąskie tolerancje.
Zachowuje użyteczną wytrzymałość w podwyższonych temperaturach, w przeciwieństwie do stopów serii 5000.
Właściwości płyty aluminiowej 5083
Stop Alloy 5083 należy do serii 5000 i jest ceniony przede wszystkim za spawalność i odporność na korozję, szczególnie w środowiskach morskich i innych agresywnych środowiskach. Magnez jest jego głównym pierwiastkiem stopowym z dodatkami manganu i chromu; jego gęstość wynosząca około 0,096 funta/cal3, w przybliżeniu 2,66 g/cm3, jest niższa niż gęstość 2618, więc części z niego wykonane są lżejsze przy tej samej objętości. Nie jest zalecany do zastosowań-w wysokich temperaturach.
Doskonała spawalność, która pozwala na budowanie gotowych narzędzi i konstrukcji zamiast łączenia ich śrubami.
Wyjątkowa odporność na wodę morską i atmosferę przemysłową.
Niższa gęstość niż 2618, zapewniająca bezpośrednią oszczędność masy w przypadku dużych płyt i osprzętu.
Dobra obrabialność, zgodność z obróbką powierzchniową i jednolite właściwości na całej grubości.
Nie nadaje się do obróbki cieplnej, więc wytrzymałości nie można zwiększyć poprzez obróbkę cieplną po obróbce mechanicznej.
5083 kontra 2618: porównanie-obok-boku
| Nieruchomość | 2618 | 5083 |
|---|---|---|
| Seria i główny pierwiastek stopowy | Seria 2000, miedź | Seria 5000, magnez |
| Gęstość | Około 0,101 funta/cal3 (około. 2.80 g/cm3) | Około 0,096 funta/cal3 (około. 2.66 g/cm3) |
| Obróbka cieplna | Możliwość obróbki cieplnej; wysoka wytrzymałość i twardość | Nie nadaje się do obróbki cieplnej; wytrzymałość dzięki-roztworowi stałemu i utwardzaniu przez zgniot |
| Przewodność cieplna | Wyższa niż 5083 | Niżej |
| Obsługa w podwyższonej-temperaturze | Odpowiednie, w tym narzędzia wysokotemperaturowe- | Niezalecane |
| Odporność na korozję | Umiarkowany; najlepiej po pokryciu | Doskonałe, łącznie z ekspozycją morską |
| Spawalność | Bardziej ograniczone | Doskonały |
| Skrawalność i stabilność | Doskonały w-stanie odlewu | Dobry, o jednolitych właściwościach |
Kompromis-wyraźnie wynika z tabeli: 2618 to stop wytrzymałościowy i temperaturowy, podczas gdy 5083 to stop korozyjny i spawalny. Oddziela je również waga, ponieważ 5083 jest o około pięć procent lżejszy przy tej samej objętości.
Typowe zastosowania i sposób wyboru
Stop 2618 jest stosowany tam, gdzie dominują wytrzymałość, twardość i odporność na wysokie-temperatury. Typowe części obejmują tłoki, bloki silnika i narzędzia wysokotemperaturowe-, takie jak formy obrotowe, formy rozdmuchowe, formy wtryskowe i narzędzia kompozytowe do prac w przemyśle lotniczym, a także wymagające komponenty samochodowe. Jego stabilność wymiarowa w-stanie odlanym sprawia, że jest to praktyczny wybór w przypadku dużych form, które muszą zachować swój kształt w powtarzających się cyklach termicznych.
Stop 5083 jest stosowany tam, gdzie liczy się odporność na korozję, spawalność i płaskość. Występuje powszechnie w formach z tworzyw sztucznych, które są narażone na agresywne środowisko, na przykład w formach z ekspandowanego polipropylenu i polistyrenu dla przemysłu motoryzacyjnego i opakowań. Odlewana płyta narzędziowa o grubości do 4 cali jest precyzyjnie obrobiona w celu sprawdzania osprzętu, zrobotyzowanych płyt podstawowych i komponentów, stołów próżniowych i routerów oraz maszyn pakujących i drukarskich, gdzie niezbędna jest stabilność wymiarowa i płaskość na dużym obszarze.
Praktyczna sekwencja wyboru polega na ustaleniu najpierw temperatury roboczej, ponieważ natychmiast wyklucza ona 5083 z oprzyrządowania na gorąco; następnie przetestuj środowisko pod kątem nasilenia korozji; następnie sprawdź, czy wymagana jest konstrukcja spawana; i dopiero wtedy porównaj siłę-z-masą obu kandydatów. Tam, gdzie oba stopy spełniają wymagania techniczne, decydującymi czynnikami są zwykle waga gotowego narzędzia i ilość spawów w zespole.
Często zadawane pytania
P: Czy numerów 5083 i 2618 można używać zamiennie?
Tylko w wąskim zakresie-zastosowań o małych obciążeniach. 2618 nadaje się do obróbki cieplnej i zapewnia znacznie wyższą wytrzymałość w temperaturze, podczas gdy 5083 zapewnia lepszą odporność na korozję i spawalność. Zastąpienie jednego drugim zmienia przetwarzanie i wydajność.
P: Dlaczego 5083 nie jest zalecany do pracy w wysokich-temperaturach?
Magnez w roztworze stałym może tworzyć fazy kruche, gdy stop jest utrzymywany w podwyższonej temperaturze przez długi czas, dlatego jest on przeznaczony do zastosowań w warunkach otoczenia, morskich i kriogenicznych, a nie do obróbki na gorąco.
P: Czy obróbka cieplna wpływa na płaskość płyty 2618?
Obróbka cieplna może zmniejszyć stabilność wymiarową, dlatego płyty, które po obróbce muszą spełniać wąskie tolerancje, są zwykle obrabiane z naddatkiem, poddawane obróbce, a następnie obrabiane wykańczająco do ostatecznego rozmiaru.
P: Czym jest homogenizacja i dlaczego jest taka istotna?
Jest to nagrzewanie-odlewu w wysokiej temperaturze, które powoduje redystrybucję pierwiastków stopowych uwięzionych na granicach ziaren podczas krzepnięcia. Rezultatem są jednolite właściwości mechaniczne na całej grubości blachy.
P: Który stop zapewnia lepsze wykończenie powierzchni po obróbce?
Obydwa dobrze się obrabiają i akceptują obróbkę powierzchniową i powłoki. Stop 2618 jest ogólnie opisywany jako doskonały w-stanie odlanym, podczas gdy stop 5083 zapewnia dobrą obrabialność i bardzo jednolite właściwości na dużych płytach.
