AlSi10Mg - популярный алюминиевый сплав, используемый в металлической 3D-печати, предлагающий хорошее сочетание механических свойств, веса, коррозионной стойкости и возможности печати. В этой статье представлен полный обзор AlSi10Mg, включая его состав, свойства, параметры печати, области применения, поставщиков и многое другое для принятия решений в области металлической AM-печати.
Обзор Сплав AlSi10Mg
AlSi10Mg - алюминиевый литейный сплав, обладающий превосходной прочностью, свариваемостью и коррозионной стойкостью. Обладая низкой плотностью по сравнению со сталями, он позволяет изготавливать детали меньшего веса. Добавление кремния и магния обеспечивает хорошие характеристики текучести, что делает AlSi10Mg широко используемым сплавом в различных процессах 3D-печати металлов.
Основные свойства и характеристики:
- Алюминиевый сплав с 10% кремния, 0,3% магния
- Низкая плотность - 2,68 г/см3
- Хорошая прочность и твердость
- Отличная коррозионная стойкость
- Хорошая свариваемость и обрабатываемость
- Широко доступны, относительно низкая стоимость
- Требуется термообработка для достижения оптимальных механических свойств
Процессы 3D-печати по металлу: Селективное лазерное плавление (SLM), электронно-лучевое плавление (EBM), прямое лазерное спекание металлов (DMLS)
Приложения: Аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, автоспорт, промышленные компоненты, здравоохранение
Стандарты: AMS 4150, AlSi10Mg(Fe)
Механические свойства деталей из AlSi10Mg
AlSi10Mg закален осаждением для достижения оптимальной прочности и твердости путем термообработки. Точные значения свойств зависят от параметров сборки, ориентации и последующей обработки.
Механические свойства AlSi10Mg
| Недвижимость | As-Built | Термическая обработка |
|---|---|---|
| Предельная прочность на разрыв | ~300 МПа | ~420 МПа |
| Предел текучести (смещение Rp 0,2%) | ~160 МПа | ~290 МПа |
| Удлинение при разрыве | ~8% | 3-5% |
| Твердость | ~80 HBW | ~130 HBW |
Факторы, влияющие на свойства: Ориентация сборки, толщина слоя, параметры лазера, термообработка, механическая обработка
Термическая обработка: Термическая обработка раствором с последующим старением
Ключевые преимущества: Более высокое соотношение прочности и веса по сравнению со сталью, хорошая коррозионная стойкость
Печать AlSi10Mg для 3D-печати металлов
Для получения полностью плотных деталей с хорошими механическими характеристиками AlSi10Mg требуются оптимизированные параметры печати, адаптированные к процессу 3D-печати по металлу.
Печать AlSi10Mg: Сравнение процессов
| SLM | EBM | DMLS | |
|---|---|---|---|
| Постройте камеру | Инертный аргон | Вакуум | Инертный аргон |
| Источник тепла | Волоконный лазер | Электронный луч | иттербиевый лазер |
| Прогиб балки | Гальвосканер | Магнитные катушки | Гальвосканер |
| Толщина слоя (мкм) | 20 - 100 | 50 - 200 | 20 - 100 |
| Типичная скорость сканирования (м/с) | До 10 | До 10 | До 7 |
| Фокус луча (мкм) ≤100 | ≥200 | ≤100 | |
| **Минимальный размер детали (мм)**≤1 | ≥2 | ≤1 | |
| Качество поверхности (Ra) | 8 - 15 мкм | 15 - 25 мкм | 8 - 15 мкм |
Ключевые рекомендации по печати:
- Поддерживайте постоянную теплоотдачу между слоями
- Используйте опорные конструкции для свесов >45°
- Ориентируйте детали для уменьшения остаточных напряжений
- Равномерная толщина слоя и расстояние между люками
Постобработка: Термообработка, горячее изостатическое прессование (HIP), механическая обработка, шлифовка, полировка
Применение AlSi10Mg в 3D-печати
Легкий, прочный и коррозионностойкий сплав AlSi10Mg находит широкое применение в аэрокосмической, автомобильной, промышленной и медицинской отраслях.
| Промышленность | Приложения | Преимущества |
|---|---|---|
| Аэрокосмическая промышленность | Конструктивные кронштейны, элементы планера, теплообменники | ● Облегчение ● Хорошая прочность при повышенных температурах ● Коррозионная стойкость |
| Автомобильная промышленность | Облегченное шасси, детали трансмиссии, индивидуальная отделка | ● Облегчение ● Высокая прочность по отношению к весу |
| Промышленность | Легкие конструкции, коллекторы, теплоотводы | ● Коррозионная стойкость ● Теплопроводность ● Экономичность |
| Здравоохранение | Нестандартные ортопедические имплантаты, хирургические инструменты | ● Биосовместимость ● Легкий вес ● Высокая точность |
- AlSi10Mg позволяет создавать легкие конструкции, которые невозможно изготовить обычными методами
- Возможность консолидации деталей и оптимизации топологии позволяет увеличить производительность
- 3D-печать позволяет производить небольшие объемы продукции по индивидуальному заказу по сравнению с процессами литья
Где купить Порошок AlSi10Mg для аддитивного производства
Высокочистый порошок AlSi10Mg, предназначенный для процессов AM, можно приобрести у ведущих поставщиков металлических порошков:
Поставщики порошка AlSi10Mg
| Поставщик | Назначение изделия | Морфология порошка |
|---|---|---|
| Met3DP | AlSi10Mg | Сферическая |
| Sandvik Osprey | Osprey AlSi10Mg | Сферическая |
| Столярная присадка | AlSi10Mg | Атомизированный |
| AP&C | Характеристики AlSi10Mg | Сферическая |
| Решения SLM | AlSi10Mg | Сферическая |
- Диапазон цен $100-150 USD/кг
- Покупайте у надежных поставщиков, предоставляющих полную информацию о составе и гранулометрическом составе
- Используйте мелкий порошок (~25-45 мкм) с хорошей текучестью и высокой плотностью
Основные свойства порошка:
- Сферичность >85% оптимальна, текучесть >25s/50g с использованием воронки-флоуметра Холла
AlSi10Mg порошок цена за килограмм
Цена порошка AlSi10Mg для металлической 3D-печати зависит от таких факторов, как:
- Качество и сферичность порошка
- Количество закупок
- Марка поставщика
Типичный диапазон цен: $100 - $150 за кг.
Оптовые заказы >500 кг обеспечивают максимальную экономию. Небольшие объемы НИОКР <5 кг продаются по премиальным ценам.
AlSi10Mg цена за кг - сравнение
| Поставщик | Тип порошка | Цена за кг |
|---|---|---|
| Met3DP | AlSi10Mg | $120 |
| Sandvik Osprey | AlSi10Mg Osprey | $130 |
| Столярная присадка | Распыление газа | $150 |
| Решения SLM | AlSi10Mg Eiger | $130 |
- Цены ориентировочные за 1 кг
- Нестандартные сплавы и более тщательное просеивание доступны по более высоким ценам
- Цены в Азиатско-Тихоокеанском регионе ниже примерно на 20%
Советы по экономии:
- Сравните цены у нескольких ведущих поставщиков
- При покупке больших объемов скидка на количество до 40% ниже ставки за кг.
- Рассмотрите возможность использования порошков более низкого качества для создания прототипов перед окончательным применением
Поэтому при покупке AlSi10Mg для металлической 3D-печати делайте конкурентные предложения и обсуждайте оптимальные спецификации порошка и бюджеты с экспертами AM.
Рекомендации по проектированию и ограничения для деталей из AlSi10Mg
При проектировании деталей из AlSi10Mg учитывайте свойства сплавов и ограничения процесса AM:
Правила проектирования AlSi10Mg
| Характеристика | Правило большого пальца | Причина |
|---|---|---|
| Толщина стенки | 1-2 мм | Предельная пористость, достижимая шероховатость поверхности |
| Углы свесов | > 45° без опоры | Предотвращение деформации, повышение точности |
| Отверстия/цилиндры | >Вертикальный, >Ø 5 мм | Предотвращение неточностей в горизонтальных отверстиях |
| Тонкие черты | >0,5-1 мм | Ограничено разрешением процесса AM |
| Допуски | ± 0,2% или ±150 мкм | Учет усадки, тепловых напряжений |
- Сведите к минимуму большие выступы, незакрепленные геометрические формы
- Включите структурные опоры для предотвращения деформации, сохранения допусков
- Ориентация на снижение остаточных напряжений из-за тепловых градиентов
Постобработка
- Термическая обработка снижает обрабатываемость
- Финишная обработка обычно требуется для получения точных отверстий, подгонки
Ограничения Против литых деталей:
- Более высокая стоимость при небольших объемах <100 единиц
- Максимальный размер детали ограничен размерами принтера
Часто задаваемые вопросы о сплаве AlSi10Mg
Вопрос: Является ли AlSi10Mg легко свариваемым материалом?
О: Да, AlSi10Mg можно сваривать с помощью таких сварочных процессов, как TIG-сварка. Используйте алюминиевый присадочный сплав 4043. Он обладает отличной свариваемостью по сравнению с более прочными алюминиевыми сплавами 2xxx и 7xxx.
Вопрос: Можете ли вы шлифовать/полировать детали из AlSi10Mg?
О: Печатные детали из AlSi10Mg можно шлифовать, обрабатывать, шлифовать и механически или химически полировать для получения гладкой поверхности. Последующую обработку легче проводить перед термообработкой раствором и старением, когда сплав более мягкий.
Вопрос: Является ли AlSi10Mg биосовместимым для медицинских имплантатов?
О: Да, после правильной постобработки AlSi10Mg соответствует стандарту ASTM F3001 для градуированных имплантационных материалов. Перед использованием необходимо убедиться в плотности >99,5% и провести надлежащее тестирование на рост клеток.
Вопрос: Требуется ли термическая обработка AlSi10Mg?
О: Для получения оптимальных механических свойств и твердости в результате закалки осаждением настоятельно рекомендуется термическая обработка раствором (540°C) с последующим старением (150-170°C).
Вопрос: Какой точности и качества поверхности можно достичь при изготовлении деталей из AlSi10Mg?
О: Точность размеров до ±100 мкм возможна для деталей AlSi10Mg AM. Шероховатость поверхности в готовом виде составляет 8-15 мкм (Ra) после финишной обработки среднего качества, улучшаясь до <1 мкм при прецизионной обработке с ЧПУ.
