Überblick über Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
Aluminium 7050 ist eine hochfeste Aluminiumlegierung, die häufig in Luft- und Raumfahrtanwendungen verwendet wird. Wichtige Details zum 7050-Aluminiumlegierungspulver:
- Enthält Zink, Magnesium, Kupfer als primäre Legierungselemente.
- Weist ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Korrosionsbeständigkeit auf.
- Wird für kritische Strukturteile, Fahrwerke und Rumpfkomponenten in der Luft- und Raumfahrt verwendet.
- Erhältlich in Pulverform für additive Fertigungsverfahren wie selektives Laserschmelzen (SLM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM).
- Zu den Methoden der Pulverherstellung gehören Gaszerstäubung, Plasmazerstäubung und Kryomahlen.
- Für AM optimierte Pulvereigenschaften wie Partikelgrößenverteilung und Morphologie.
Typische Anwendungen von 7050-Aluminiumteilen
| Kategorie | Anwendungen |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Strukturelle Flugzeugkomponenten, Fahrwerke, Raketen |
| Automobilindustrie | Räder, Querlenker, Antriebsstrangteile |
| Industriell | Robotik, Werkzeugvorrichtungen und Vorrichtungen, Instrumentierung |
| Marine | Propeller, Antriebswellen, Pumpen, Ventile |
Die geringe Festigkeit von 7050 macht es für Hochleistungsstrukturteile in allen Branchen geeignet.
Spezifikationen für Aluminium 7050-Pulver
| Parameter | Typischer Wert | Rolle |
|---|---|---|
| Partikelgröße | 20-63 μm | Beeinflusst Packungsdichte und Durchfluss |
| Morphologie | Sphärisch | Verbessert den Pulverfluss in AM-Maschinen |
| Zusammensetzung der Legierung | Zn – 6%, Mg – 2%, Cu – 2.3% | Bestimmt Eigenschaften |
| Scheinbare Dichte | 1,7–2,0 g/cm³ | Beeinflusst die endgültige Teiledichte |
| Hall-Durchflussmenge | <30 s/50g | Der schnelle Fluss sorgt für gleichmäßige Schichten |
| Feuchtigkeitsgehalt | <0,1% | Minimiert die Pulveroxidation |
Die Beibehaltung gleichbleibender Pulvereigenschaften ist für eine qualitativ hochwertige AM-Verarbeitung von entscheidender Bedeutung.
Ausrüstung für die Herstellung und Handhabung von Aluminiumpulver
| Ausrüstung | Beschreibung |
|---|---|
| Zerstäuber | Wandeln Sie geschmolzene Legierungen mithilfe von Gas- oder Plasmaenergie in feines Pulver um |
| Mühlen | Durch mechanisches Mahlen werden die Partikelgröße und Morphologie des Pulvers reduziert |
| Siebe | Klassifizieren Sie Pulver in enge Größenbereiche, die für AM geeignet sind |
| Mixer | Mischpulver gleichmäßig homogenisieren |
| Hopper | Pulver lagern und an Drucker liefern |
| Recycler | Entfernen Sie Verunreinigungen aus wiederverwendetem Pulver und verbessern Sie den Durchfluss |
Zur Vermeidung von Oxidation und Kontamination sind spezielle Pulverhandhabungsgeräte erforderlich.
Lieferanten von 7050 Aluminiumpulver
| Anbieter | Einzelheiten | Preisgestaltung |
|---|---|---|
| Lieferant 1 | Große Auswahl an Aluminiumlegierungen. | $80-100/kg |
| Lieferant 2 | Entwicklung kundenspezifischer Legierungen. | $100-150/kg |
| Lieferant 3 | Hochreine Medizin-/Luftfahrtqualitäten. | $150-300/kg |
Der Preis hängt von Reinheit, Verteilung, Losgröße, Qualität und anderen Parametern ab. Kleine F&E-Chargen sind in der Regel teurer.
So wählen Sie einen Lieferanten für 7050-Aluminiumpulver aus
Schlüsselfaktoren bei der Auswahl eines Lieferanten für 7050-Aluminiumpulver:
- Erleben Sie – Suchen Sie nach einem etablierten Lieferanten mit umfassender technischer Erfahrung mit Aluminiumlegierungspulvern. Dies führt zu höherer Qualität und Konsistenz.
- Produktionsfähigkeit – Der Lieferant sollte in der Lage sein, konsistente Chargen zu produzieren, die einer bestimmten Größenverteilung, Morphologie, Reinheit usw. entsprechen.
- Qualitätssysteme – Die ISO 9001- oder AS9100-Zertifizierung steht für zuverlässige Qualitätskontrolle und -sicherung.
- Technisches Fachwissen – Die Pulverherstellung erfordert umfangreiche Kenntnisse in Metallurgie und Materialwissenschaften. Stellen Sie sicher, dass die Lieferanten darüber verfügen.
- Testmöglichkeiten – Der Lieferant sollte alle Pulverchargen vollständig testen und detaillierte Zertifizierungsdaten bereitstellen.
- Empfänglichkeit – Sie sollten schnell auf Anfragen, Angebotsanfragen, Muster usw. reagieren.
- Kundendienst – Wählen Sie einen Lieferanten, der gute technische Beratung und Anwendungsunterstützung bietet.
Wählen Sie einen Lieferanten, der mit den Bedürfnissen der AM-Branche und Ihren spezifischen Anwendungsanforderungen vertraut ist.
So optimieren Sie 7050-Pulver für die AM-Verarbeitung
Befolgen Sie diese Richtlinien, wenn Sie 7050-Aluminiumpulver für die additive Fertigung vorbereiten:
- Beginnen Sie mit hochreinem gaszerstäubtem Pulver mit kontrollierter Partikelgrößenverteilung (z. B. 20–45 μm).
- Verwenden Sie die kugelförmige Pulvermorphologie für optimale Packungsdichte und Verteilung. Vermeiden Sie Satellitenpartikel.
- Lagern Sie das Pulver ordnungsgemäß in versiegelten, inerten Umgebungen, um Oxidation zu verhindern. Möglicherweise ist eine Trockentrocknung erforderlich.
- Charakterisieren Sie neue Pulverchargen konsistent – Zusammensetzung, Größenverteilung, Morphologie, Fließgeschwindigkeit, Oxidgehalt.
- Mischen Sie alle Legierungselemente homogen ein, um Zusammensetzungsgradienten in gedruckten Teilen zu vermeiden.
- Verwenden Sie für SLM Mindestschichtdicken, die dem 8- bis 12-fachen der Pulverpartikelgröße entsprechen.
- Passen Sie die Laserleistung an, um ein vollständiges Schmelzen und eine vollständige Dichte ohne übermäßige Verdunstung zu erreichen.
- Minimieren Sie den Kontakt zwischen Pulver und Sauerstoff/Feuchtigkeit während des Druckens, um Oxidation zu reduzieren.
- Erwägen Sie die Klassifizierung und Siebung des recycelten Pulvers, um die Größenverteilung und Fließfähigkeit aufzufrischen.
Arbeiten Sie mit Ihren Pulver- und AM-Maschinenlieferanten zusammen, um ideale Pulvereigenschaften und Druckparameter zu ermitteln.
Designprinzipien für AM-Teile aus Aluminium 7050
Beachten Sie beim Entwerfen von Teilen aus Aluminium 7050 für die additive Fertigung die folgenden Richtlinien:
- Verwenden Sie Mindestwandstärken von 1-2 mm, um eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten. Bei dünneren Wänden besteht die Gefahr von Rissen.
- Design mit eckigen Übergängen statt scharfen Ecken, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren.
- Vermeiden Sie Überhänge von mehr als 45°, um zusätzliche Stützen zu vermeiden.
- Positionieren Sie die Teile so, dass der Stützbedarf minimiert und Kollisionen mit der Beschichterklinge vermieden werden.
- Aufgrund der Anisotropie des schichtbasierten Aufbaus ist die horizontale gegenüber der vertikalen Festigkeit um 20-50% geringer.
- Ermöglichen Sie die Entfernung von 0,3–0,5 mm des Rohmaterials nach der Bearbeitung, um die Oberflächengüte zu verbessern.
- Konsolidieren Sie Unterbaugruppen nach Möglichkeit in einem einzigen gedruckten Teil, um das Gewicht zu reduzieren und die Anzahl der Befestigungselemente zu minimieren.
- Sehen Sie Entlüftungslöcher in geschlossenen Räumen vor, um einen Druckaufbau während der Verarbeitung zu verhindern.
Validieren Sie Entwürfe mithilfe von Finite-Elemente-Analysesimulationen und tatsächlichen AM-Bauversuchen.
Nachbearbeitung von Teilen aus Aluminium 7050 AM
Zu den gängigen Nachbearbeitungstechniken für Aluminium 7050-Komponenten im gedruckten Zustand gehören:
- Unterstützen Sie die Entfernung mit Handwerkzeugen oder lösen Sie sie in ätzenden Lösungen auf.
- Spannungsabbauende Wärmebehandlung bei 300 °C für 2 Stunden. Verhindert Rissbildung.
- Bearbeitung – CNC-Fräsen und Drehen zur Verbesserung der Maßgenauigkeit und Oberflächengüte. Verwenden Sie starre Aufbauten und scharfe Werkzeuge.
- Durch Strahlen oder Schleifen wird die Oberflächenrauheit verringert. Medien müssen kontrolliert werden, um ein Einbetten zu verhindern.
- Durch das Gleitschleifen werden Oberflächen geglättet und anhaftende Partikel entfernt.
- Eloxieren erhöht die Härte und Korrosionsbeständigkeit.
- Die Metallbeschichtung verbessert die Verschleißfestigkeit oder Leitfähigkeit.
- Fügeverfahren wie Schrauben oder Nieten zur Montage von Bauteilen. Auch Kleben möglich.
Setzen Sie bei allen Nachbearbeitungsschritten qualifiziertes Personal ein, das mit Aluminiumlegierungen vertraut ist.
Integrieren gedruckter 7050-Teile in Baugruppen
Um 3D-gedruckte Teile aus Aluminium 7050 erfolgreich in Baugruppen und Produkte für den Endverbrauch zu integrieren:
- Reinigen Sie die Oberflächen gründlich von Pulverrückständen, Oxidationsschichten und anderen Verunreinigungen. Verwenden Sie bei Bedarf eine chemische oder thermische Entgratung.
- Tragen Sie nach Bedarf Schutzbeschichtungen auf – Eloxieren, Lackieren, Pulverbeschichten – alles geeignet. Verbessert die Haltbarkeit.
- Berücksichtigen Sie bei der Gestaltung von Schnittstellen und Verbindungen die geringere Duktilität im Vergleich zu gegossenem oder geschmiedetem Aluminium.
- Berücksichtigen Sie Unterschiede in der Wärmeausdehnung, wenn Sie AM-Komponenten mit Teilen aus anderen Materialien verbinden.
- Wählen Sie optimale Verbindungstechniken – je nach Belastung können Klebstoffe, Verbindungselemente, Löten und Schweißen eingesetzt werden.
- Während der Integration kann eine Wärmebehandlung erforderlich sein – beispielsweise spannungsarm geglühte AlSi10Mg-Stützstrukturen.
- Validieren Sie die Funktionalität der Baugruppe unter den erwarteten Nutzungsbedingungen durch Prototyping und Tests.
Arbeiten Sie während des gesamten Integrationsprozesses mit Fertigungsingenieuren zusammen, um sicherzustellen, dass die Leistungsanforderungen erfüllt werden.
Betrieb und Wartung bedruckter Teile aus Aluminium 7050
Um die beste Leistung von additiv gefertigten Aluminium 7050-Komponenten im Betrieb zu erzielen:
- Arbeiten Sie innerhalb der empfohlenen Hochtemperaturgrenzen basierend auf den Legierungsspezifikationen. Eine längere Einwirkung von über 120 °C beschleunigt die Aushärtung.
- Vermeiden Sie übermäßige Belastungen, die zu Nachgeben, Verformung oder Ermüdungsversagen führen. AM-Teile weisen eine geringere Duktilität auf.
- Verwenden Sie in korrosiven Umgebungen schützende eloxierte oder lackierte Beschichtungen. 7050 ist ohne Schutz korrosionsanfällig.
- Überprüfen Sie regelmäßig kritische Abmessungen und Parameter auf Verschleiß, Risse oder Verformungen, die auf ein Problem hinweisen.
- Demontieren Sie die Mechanismen und tragen Sie bei Bedarf frisches Fett/Öl auf – verhindern Sie so ein Festfressen im Laufe der Zeit.
- Ersetzen Sie vorbeugend alle Komponenten, deren erwartete Lebensdauer erreicht ist.
- Überwachen Sie während routinemäßiger Wartungsintervalle manuell oder durch zerstörungsfreie Tests auf sich entwickelnde Fehler wie Risse.
Entwickeln Sie in Zusammenarbeit mit Konstruktions- und Testingenieuren detaillierte Wartungspläne und Zeitpläne für Teile, um die Leistung im laufenden Betrieb sicherzustellen.
Vor- und Nachteile von Aluminium 7050 AM im Vergleich zu herkömmlichen Methoden
Vorteile der additiven Fertigung mit Aluminium 7050-Pulver:
- Komplexe Geometrien und leichte Gitter können hergestellt werden.
- Für kleine bis mittlere Produktionsmengen sind keine Werkzeuginvestitionen erforderlich.
- Schnelles Prototyping neuer Designs und kundenspezifischer Teile auf Anfrage.
- Reduzierter Abfall – verwenden Sie nur die erforderliche Materialmenge.
- Möglichkeit, Unterbaugruppen zu einzelnen gedruckten Teilen zusammenzufassen.
- Kürzere Entwicklungszeiten im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsmethoden.
Zu berücksichtigende Einschränkungen:
- Höhere Kosten pro Teil bei kleinen Produktionsmengen, obwohl AM-Maßstabseffekte günstig sein können.
- Einschränkungen der maximalen Teilegröße basierend auf dem Druckerbauvolumen.
- Um die endgültigen Materialeigenschaften und Toleranzen zu erreichen, ist häufig eine zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich.
- Anisotrope Eigenschaften durch schichtweisen Druck.
- Beschränkungen der Lieferkette für Pulvermaterial in Luft- und Raumfahrtqualität.
- Geringere Duktilität und Ermüdungslebensdauer als geschmiedetes 7050-Aluminium.
Bewerten Sie die Vor- und Nachteile im Verhältnis zu Produktionsmengen, Kostenzielen, Qualitätsanforderungen und spezifischen Anwendungsanforderungen.
FAQ
F: Welcher Partikelgrößenbereich wird für 7050-Aluminium-AM-Pulver empfohlen?
A: Typischerweise 20–45 Mikrometer, mit einer streng kontrollierten Verteilung. Zu fein führt zu Problemen bei der Handhabung, während sich zu groß negativ auf die Dichte auswirkt.
F: Für welche Anwendungen werden AM-Teile aus 7050-Aluminium verwendet?
A: Hauptsächlich Strukturbauteile in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und Hochleistungsmaschinen, bei denen ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht entscheidend ist.
F: Erfordert Aluminium 7050-Pulver besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Lagerung?
A: Ja, 7050-Pulver ist sehr anfällig für Oxidation. Es muss in vakuumversiegelten Beuteln mit Trockenmittelpackungen und minimaler Lufteinwirkung gelagert werden.
F: Welche Nachbearbeitungsmethoden werden üblicherweise bei 7050 AM-Teilen verwendet?
A: Entfernen des Stützmaterials, Entspannung, maschinelle Bearbeitung, Strahlen, Eloxieren und Plattieren. Führen Sie alle für die Integration erforderlichen Schritte durch, z. B. die Befestigung.
F: Ist für 7050 AM-Teile eine Wärmebehandlung erforderlich?
A: Ja, 7050 wird nach dem Drucken normalerweise 2 Stunden lang bei 300 °C spannungsarm gemacht, um Risse aufgrund innerer Spannungen zu verhindern.
F: Welche Dichte kann mit optimal verarbeiteten 7050-Aluminium-AM-Teilen erreicht werden?
A: Eine Dichte über 99% ist mit sorgfältiger Kontrolle der Pulverqualität und Auswahl idealer SLM/EBM-Parameter erreichbar.
F: Können Komponenten aus Aluminium 7050 AM geschweißt werden?
A: Ja, für Aluminium-AM-Teile wird bei Bedarf Reibrührschweißen empfohlen. Konventionelles Schmelzschweißen verändert lokale Materialeigenschaften.
F: Welche Sicherheitsvorkehrungen sind beim Umgang mit Aluminiumpulvern erforderlich?
A: Verwenden Sie Schutzausrüstung, um Einatmen oder Hautkontakt zu verhindern. Kontrollieren Sie den Staubgehalt, um eine Verbrennungsgefahr zu vermeiden, da Aluminium brennbar ist.