Aliaje de aluminiu în proiectarea mecanică personalizată – Materiale cheie, proprietăți și aplicații

Avantajele principale ale aliajelor de aluminiu în proiectarea mecanică personalizată

• Greutate ușoară și rezistență ridicată : Cu o densitate de aproximativ 2,7 g/cm³, aluminiul are doar o treime din densitatea oțelului. Totuși, prin aliere și tratament termic, rezistența sa poate fi semnificativ îmbunătățită, permițând dezvoltarea unor echipamente ușoare fără a compromite integritatea structurală.
• Rezistență excelentă la coroziune : Pe suprafața aliajelor de aluminiu se formează în mod natural un strat dens de oxid, oferind o protecție intrinsecă împotriva oxidării, acizilor și alcaliilor. Această proprietate le face potrivite pentru utilizare în medii severe, cum ar fi umiditatea și expunerea la substanțe chimice.
• Prelucrabilitate superioară : Aliajele de aluminiu sunt foarte maleabile și pot fi prelucrate prin turnare, extrudare, laminare, sudare și aşchiere. Această flexibilitate permite crearea unor forme și structuri complexe, adaptându-se la nevoile diverse de proiectare ale mașinilor personalizate.
• Conductivitate termică și electrică eficientă : Al doilea ca conductivitate termică după cupru, aliajele de aluminiu sunt ideale pentru fabricarea componentelor de disipare a căldurii, cum ar fi radiatoarele și dissipatoarele de căldură. Bună conductivitate electrică le face potrivite și pentru piese electrice și electronice.
• Opțiuni diverse de tratament superficial : Aliajele de aluminiu pot fi supuse anodizării, electroforezei, acoperirii cu pulberi, sablării și anodizării dure. Aceste tratamente nu numai că îmbunătățesc rezistența la uzură și la coroziune, dar și accentuează estetica produselor.

Note comune de aliaj de aluminiu și aplicațiile lor în proiectarea mecanică personalizată

1. Aliaj de aluminiu 5052 – Campionul rezistenței la coroziune

• Proprietăți cheie : Ca aliaj din seria Al-Mg, 5052 este unul dintre cele mai bune tipuri de aluminiu rezistent la coroziune. Se remarcă prin rezistență excepțională la coroziunea provocată de apa sărată, rezistență ridicată la oboseală și o formabilitate excelentă, fiind ușor de îndoit, tanșat și sudat.
• Tratamente superficiale tipice : Anodizare (pentru o rezistență sporită la coroziune), nichelare autocatalitică (pentru creșterea durității și esteticii suprafeței), sablare (pentru un aspect mat) și acoperire electrophoretică (combinând protecția anticorozivă cu decorativitatea).
• Tratamentul termic : Poate fi recristalizat (starea O) pentru a îmbunătăți formabilitatea sau poate fi supus unui tratament de stabilizare după întărirea prin deformare (starea H32). În mod semnificativ, nu poate fi întărit prin tratament termic.
• Aplicații : Ideal pentru piese din tablă care necesită rezistență la coroziune, cum ar fi carcasele echipamentelor marine, componente navale, panouri interioare ale vehiculelor și carcase electrice. Are o comportare excepțională în medii umede și corosive.

2. Aliajul de aluminiu 6061 – Varianta universală

• Proprietăți cheie : 6061 este un aliaj de aluminiu extrudat utilizat pe scară largă, cu performanțe echilibrate. Oferă rezistență moderată, prelucrabilitate excelentă, rezistență bună la coroziune și rezultate remarcabile la anodizare, fiind astfel o alegere versatilă pentru diverse aplicații.
• Tratamente superficiale tipice : Anodizare (disponibilă în culori precum argintiu, verde iarbă, albastru regal și negru), lustruire chimică (pentru un aspect lucios tip oglindă), anodizare sablată (pentru o suprafață mată uniformă) și placare electrochimică (pentru creșterea durității și rezistenței la uzură).
• Tratamentul termic : Tratament T6 (tratament de solubilizare + îmbătrânire artificială) pentru rezistență maximă, tratament T4 (îmbătrânire naturală) și recoacere pentru eliminarea tensiunilor generate în urma prelucrării.
• Aplicații : Potrivit pentru scenarii care necesită atât rezistență, cât și calitate, cum ar fi cadre pentru brațe robotice, componente structurale pentru echipamente automate, cadre de biciclete și baze pentru instrumente de precizie.

3. Aliajul de aluminiu 6063 – Specialistul în profile

• Proprietăți cheie : 6063 este cel mai utilizat aliaj pentru profile din aluminiu. Se remarcă printr-o excelentă performanță la extrudare, permițând producerea unor profile cu secțiuni transversale complexe. De asemenea, oferă rezultate bune la prelucrarea suprafeței și o rezistență bună la coroziune.
• Tratamente superficiale tipice : Anodizare (tratare standard pentru profile), acoperire electrolitică (utilizată frecvent pentru profile), vopsire în pulbere (diverse culori și rezistență bună la intemperii) și transfer de model lemn (tratare decorativă).
• Tratamentul termic : Tratarea T5 (îmbătrânire artificială după extrudare) pentru cerințe obișnuite de rezistență, și tratarea T6 pentru necesități mai mari de rezistență.
• Aplicații : Ideal pentru cadre din profile de aluminiu industrial, carcase de protecție pentru echipamente, uși și ferestre arhitecturale, precum și pentru rafturi de afișaj care necesită secțiuni transversale complexe și un aspect estetic.

4. Aliaj de aluminiu 7075 – Reprezentantul cu rezistență ultra-ridicată

• Proprietăți cheie : 7075 este una dintre cele mai puternice aliaje de aluminiu comerciale, având o rezistență apropiată de cea a oțelului. Prezintă o excelentă rezistență la oboseală, dar o rezistență slabă la coroziune, necesitând protecție de suprafață în majoritatea aplicațiilor.
• Tratamente superficiale tipice : Anodizare dură (pentru îmbunătățirea semnificativă a durității suprafeței), oxidare cu microarc (formarea unui strat ceramic pentru rezistență la uzură și coroziune), galvanizare/acoperire cu crom (pentru protecție sporită împotriva coroziunii) și acoperire cu rășină epoxidică (integrarea protecției și decorului).
• Tratamentul termic : Tratament T6 pentru rezistență maximă, tratament T73 pentru îmbunătățirea rezistenței la coroziunea prin tensiune și tratament T76 pentru rezistență la coroziunea laminară.
• Aplicații : Proiectat pentru cerințe de înaltă rezistență, cum ar fi componente aero-spațiale, echipamente sportive premium, piese cheie ale roboților și matrițe.

5. Aliajul de aluminiu 2A12 – Opțiunea tradițională de înaltă rezistență

• Proprietăți cheie : 2A12 este un aliaj vechi de duraluminiu cu înaltă rezistență. Oferă o rezistență mare și o bună rezistență la căldură, dar are o rezistență slabă la coroziune și performanțe medii la sudare.
• Tratamente superficiale tipice : Anodizare (obligatorie pentru protecția anticorozivă), oxidare conductivă chimică (potrivită pentru piese electrice) și vopsire prin pulverizare (o metodă economică și practică de protecție).
• Tratamentul termic : Tratament de soluționare + îmbătrânire naturală (starea T4) și tratament de soluționare + îmbătrânire artificială (starea T6).
• Aplicații : Utilizat în scenarii tradiționale cu înaltă rezistență, cum ar fi părți structurale ale aeronavelor, cadre cu înaltă rezistență și componente portante.

Principii cheie pentru selectarea aliajelor de aluminiu în proiectarea mecanică personalizată

• Mediu de operare : Pentru medii corozive, se recomandă prioritizarea aliajelor 5052 sau 6061; pentru medii uscate, 2A12 sau 7075 sunt opțiuni viabile; pentru utilizare pe termen lung în exterior, se recomandă 6061 sau 6063 datorită rezistenței lor la intemperii.
• Cerințe de rezistență : Structurile generale pot utiliza 6061 sau 6063; structurile cu înaltă rezistență necesită 2A12; aplicațiile cu rezistență foarte ridicată necesită 7075; structurile care necesită rezistență la impact beneficiază de 6061.
• Metode de prelucrare : Profilele extrudate sunt mai bine realizate din 6063 sau 6061; piesele din tablă pot fi realizate din 5052 sau 6061; forjurile funcționează bine cu 7075 sau 2A12; piesele prelucrate prin așchiere sunt ideale pentru 6061 sau 7075.
• Considerații Financiare : Pentru proiecte sensibile la cost, se preferă 6063 sau 5052; 6061 oferă cel mai bun raport cost-performanță; 7075 este potrivit pentru aplicații unde performanța este prioritară; 2A12 este o alegere sigură pentru aplicațiile tradiționale.

Concluzie