AlSi10Mg to popularny stop aluminium stosowany w druku 3D z metalu, oferujący dobre połączenie właściwości mechanicznych, wagi, odporności na korozję i drukowalności. Niniejszy artykuł zawiera kompleksowy przegląd stopu AlSi10Mg, w tym jego skład, właściwości, parametry drukowania, zastosowania, dostawców i inne informacje, które pomogą w podjęciu decyzji dotyczących druku 3D z metalu.
Przegląd Stop AlSi10Mg
AlSi10Mg to aluminiowy stop odlewniczy o doskonałej wytrzymałości, spawalności i odporności na korozję. Dzięki niskiej gęstości w porównaniu do stali, umożliwia on uzyskanie lżejszych gotowych części. Dodatek krzemu i magnezu zapewnia dobrą charakterystykę płynięcia, dzięki czemu AlSi10Mg jest szeroko stosowanym stopem w różnych procesach druku 3D z metalu.
Kluczowe właściwości i cechy:
- Stop aluminium z krzemem 10%, magnez 0,3%
- Niska gęstość - 2,68 g/cm3
- Dobra wytrzymałość i twardość
- Doskonała odporność na korozję
- Dobra spawalność i skrawalność
- Powszechnie dostępne, stosunkowo tanie
- Wymaga obróbki cieplnej w celu uzyskania optymalnych właściwości mechanicznych
Procesy druku 3D z metalu: Selektywne topienie laserowe (SLM), topienie wiązką elektronów (EBM), bezpośrednie spiekanie laserowe metali (DMLS)
Zastosowania: Lotnictwo, motoryzacja, sporty motorowe, komponenty przemysłowe, opieka zdrowotna
Standardy: AMS 4150, AlSi10Mg(Fe)
Właściwości mechaniczne części AlSi10Mg
AlSi10Mg jest utwardzany wydzieleniowo w celu osiągnięcia optymalnej wytrzymałości i twardości poprzez obróbkę cieplną. Dokładne wartości właściwości różnią się w zależności od parametrów budowy, orientacji i obróbki końcowej.
AlSi10Mg Właściwości mechaniczne
| Nieruchomość | Powykonawczy | Obróbka cieplna |
|---|---|---|
| Ostateczna wytrzymałość na rozciąganie | ~300 MPa | ~420 MPa |
| Granica plastyczności (przesunięcie Rp 0,2%) | ~160 MPa | ~290 MPa |
| Wydłużenie przy zerwaniu | ~8% | 3-5% |
| Twardość | ~80 HBW | ~130 HBW |
Czynniki wpływające na właściwości: Orientacja konstrukcji, grubość warstwy, parametry lasera, obróbka cieplna, obróbka skrawaniem
Obróbka cieplna: Obróbka cieplna w roztworze, a następnie starzenie
Kluczowe zalety: Wyższy stosunek wytrzymałości do masy niż w przypadku stali, dobra odporność na korozję
Drukowanie AlSi10Mg na potrzeby druku 3D w metalu
AlSi10Mg wymaga zoptymalizowanych parametrów drukowania dostosowanych do procesu druku 3D z metalu, aby uzyskać w pełni zwarte części o dobrych właściwościach mechanicznych.
Drukowanie AlSi10Mg: Porównanie procesów
| SLM | EBM | DMLS | |
|---|---|---|---|
| Budowa komory | Argon obojętny | Próżnia | Argon obojętny |
| Źródło ciepła | Laser światłowodowy | Wiązka elektronów | Laser iterbowy |
| Ugięcie belki | Skaner Galvo | Cewki magnetyczne | Skaner Galvo |
| Grubość warstwy (μm) | 20 - 100 | 50 - 200 | 20 - 100 |
| Typowa prędkość skanowania (m/s) | Do 10 | Do 10 | Do 7 |
| Skupienie wiązki (μm) ≤100 | ≥200 | ≤100 | |
| **Min. rozmiar elementu (mm)**≤1 | ≥2 | ≤1 | |
| Wykończenie powierzchni (Ra) | 8 - 15 μm | 15 - 25 μm | 8 - 15 μm |
Najważniejsze wytyczne dotyczące drukowania:
- Utrzymywanie stałego dopływu ciepła między warstwami
- Używanie konstrukcji wsporczych dla nawisów >45°
- Orientacja części w celu zmniejszenia naprężeń szczątkowych
- Zastosuj jednolitą grubość warstwy i odstępy między kreskowaniami
Przetwarzanie końcowe: Obróbka cieplna, prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP), obróbka skrawaniem, szlifowanie, polerowanie
Zastosowania AlSi10Mg w druku 3D
Lekki, wytrzymały i odporny na korozję stop AlSi10Mg znajduje szerokie zastosowanie w lotnictwie, motoryzacji, przemyśle i służbie zdrowia.
| Przemysł | Zastosowania | Korzyści |
|---|---|---|
| Lotnictwo i kosmonautyka | Wsporniki strukturalne, elementy płatowca, wymienniki ciepła | Lekkość ● Dobra wytrzymałość w podwyższonych temperaturach ● Odporność na korozję |
| Motoryzacja | Lekkie podwozie, części układu napędowego, niestandardowe wykończenia | Lekkość ● Wysoki stosunek wytrzymałości do masy |
| Przemysłowy | Lekkie konstrukcje, kolektory, radiatory | Odporność na korozję ● Przewodność cieplna ● Opłacalność |
| Opieka zdrowotna | Niestandardowe implanty ortopedyczne, narzędzia chirurgiczne | Biokompatybilność ● Lekkość ● Wyższa dokładność |
- AlSi10Mg umożliwia tworzenie lekkich struktur, których nie da się wyprodukować konwencjonalnymi metodami
- Możliwość konsolidacji części i optymalizacji topologii odblokowuje wzrost wydajności.
- Zindywidualizowana produkcja niskoseryjna możliwa dzięki drukowi 3D w porównaniu z procesami odlewania
Gdzie kupić Proszek AlSi10Mg dla produkcji addytywnej
Proszek AlSi10Mg o wysokiej czystości dostosowany do procesów AM jest dostępny u wiodących dostawców proszków metali:
Dostawcy proszku AlSi10Mg
| Dostawca | Oznaczenie produktu | Morfologia proszku |
|---|---|---|
| Met3DP | AlSi10Mg | Kulisty |
| Sandvik Osprey | Osprey AlSi10Mg | Kulisty |
| Carpenter Additive | AlSi10Mg | Rozpylony |
| AP&C | AlSi10Mg Wydajność | Kulisty |
| SLM Solutions | AlSi10Mg | Kulisty |
- Zakres cen $100-150 USD/kg
- Kupuj od renomowanych dostawców zapewniających pełne dane dotyczące składu i rozkładu wielkości cząstek.
- Użyj drobnego proszku (~25-45 μm) o dobrej płynności i wysokiej gęstości.
Kluczowe atrybuty proszku:
- Sferyczność >85% optymalna, Płynność >25s/50g przy użyciu lejka przepływomierza Halla
Cena proszku AlSi10Mg za kilogram
Cena proszku AlSi10Mg do druku 3D z metalu zależy od takich czynników jak:
- Jakość i sferyczność proszku
- Ilość zakupu
- Marka dostawcy
Typowy zakres cen: $100 - $150 za kg
Zamówienia hurtowe >500 kg oferują maksymalną oszczędność kosztów. Małe ilości badawczo-rozwojowe <5 kg są sprzedawane po cenach premium.
Cena AlSi10Mg za kg - porównanie
| Dostawca | Typ proszku | Cena za kg |
|---|---|---|
| Met3DP | AlSi10Mg | $120 |
| Sandvik Osprey | AlSi10Mg Osprey | $130 |
| Carpenter Additive | Rozpylony gaz | $150 |
| SLM Solutions | AlSi10Mg Eiger | $130 |
- Ceny orientacyjne za 1 kg
- Niestandardowe stopy i dokładniejsze przesiewanie dostępne w wyższych cenach
- Ceny w regionie Azji i Pacyfiku niższe o ok. 20%
Wskazówki dotyczące oszczędzania kosztów:
- Porównaj ceny kilku wiodących dostawców
- Zakup większych ilości z rabatem ilościowym do 40% niższa stawka za kg
- Rozważ użycie proszków niższej jakości do prototypowania przed ostatecznym zastosowaniem.
Kupuj więc konkurencyjne oferty i omawiaj optymalne specyfikacje proszku i budżety z ekspertami AM przy zakupie AlSi10Mg na potrzeby druku 3D z metalu.
Wytyczne projektowe i ograniczenia części AlSi10Mg
Podczas projektowania części AlSi10Mg należy wziąć pod uwagę właściwości stopu i ograniczenia procesu AM:
Zasady projektowania AlSi10Mg
| Cecha | Zasada kciuka | Powód |
|---|---|---|
| Grubość ścianki | 1-2 mm | Ograniczenie porowatości, osiągalne wykończenie powierzchni |
| Kąty zwisu | > 45° bez podparcia | Zapobieganie odkształceniom, poprawa precyzji |
| Otwory/cylindry | > pionowy, > Ø 5 mm | Zapobieganie niedokładnościom w otworach poziomych |
| Zaawansowane funkcje | >0,5-1 mm | Ograniczone przez rozdzielczość procesu AM |
| Tolerancje | ± 0,2% lub ±150 μm | Uwzględnienie skurczu i naprężeń termicznych |
- Minimalizacja dużych zwisów i niepodpartych geometrii
- Zawiera podpory konstrukcyjne zapobiegające wypaczeniom, zachowujące tolerancje
- Orientacja w celu zmniejszenia naprężeń szczątkowych spowodowanych gradientami termicznymi
Obróbka końcowa
- Obróbka cieplna zmniejsza skrawalność
- Obróbka wykańczająca powszechnie wymagana do precyzyjnych otworów, pasowań
Ograniczenia vs części odlewane:
- Wyższy koszt dla małych ilości <100 jednostek
- Maksymalny rozmiar części ograniczony wymiarami drukarki
Często zadawane pytania dotyczące stopu AlSi10Mg
P: Czy AlSi10Mg jest łatwo spawalny?
O: Tak, AlSi10Mg można spawać przy użyciu procesów spawalniczych, takich jak spawanie TIG. Należy użyć stopu aluminium 4043. Ma on doskonałą spawalność w porównaniu do stopów aluminium o wyższej wytrzymałości 2xxx i 7xxx.
P: Czy można szlifować/polerować części AlSi10Mg?
Części drukowane ze stopu AlSi10Mg mogą być szlifowane, obrabiane maszynowo, polerowane mechanicznie lub chemicznie w celu uzyskania gładkich wykończeń powierzchni. Obróbka końcowa jest łatwiejsza przed obróbką cieplną i starzeniem, gdy stop jest bardziej miękki.
P: Czy AlSi10Mg jest biokompatybilny z implantami medycznymi?
Tak, po wykonaniu odpowiedniej obróbki końcowej AlSi10Mg jest zgodny z normą ASTM F3001 dla stopniowanych materiałów implantacyjnych. Przed użyciem należy zapewnić gęstość >99,5% i odpowiednie testy wzrostu komórek.
P: Czy AlSi10Mg wymaga obróbki cieplnej?
O: Zdecydowanie zaleca się obróbkę cieplną w roztworze (540°C), a następnie starzenie (150-170°C) w celu uzyskania optymalnych właściwości mechanicznych i twardości w wyniku utwardzania wydzieleniowego.
P: Jaką precyzję i wykończenie powierzchni można uzyskać w przypadku części AlSi10Mg?
O: W przypadku części AlSi10Mg AM możliwa jest dokładność wymiarowa do ±100 μm. Chropowatość powierzchni wynosi 8-15 μm (Ra) po średniej jakości obróbce wykańczającej, poprawiając się do <1 μm w przypadku precyzyjnej obróbki CNC.
