Übersicht
AlSi12-Pulver ist ein Aluminiumlegierungspulver mit einem Siliziumgehalt von etwa 12%. Es wird in der Regel als Pulver für additive Fertigungsverfahren wie selektives Laserschmelzen (SLM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) zur Herstellung von Metallteilen verwendet.
Einige wichtige Eigenschaften und Merkmale von AlSi12-Pulver:
- Aluminiumlegierung mit Siliziumgehalt 11-13%
- Fließfähiges kugelförmiges Pulver, ideal für die Pulverbettschmelze
- Hohe Fließfähigkeit ermöglicht gleichmäßiges Verteilen des Pulvers
- Gute Wärmeleitfähigkeit
- Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
- Hohe Aufbauraten und geringe Porosität bei gedruckten Teilen
- Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
- Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
- Weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie und in industriellen Anwendungen
AlSi12-Pulvertypen
| Typ | Beschreibung | Merkmale |
|---|---|---|
| Zerstäubtes Gas | Hergestellt im Inertgas-Zerstäubungsverfahren | Sphärische Form, gute Fließfähigkeit, optimierte Partikelgrößenverteilung |
| Plasma zerstäubt | Hergestellt durch Plasmazerstäubung | Kugelförmigere, glattere Oberfläche, bessere Fließfähigkeit als bei Gaszerstäubung |
| Recycelt | Wiederverwendetes Pulver aus früheren Drucken | Unregelmäßige Formen, Satellitenpartikel, Verunreinigungen |
| Gemischt | Gemisch aus neuem und wiederverwendetem Pulver | Kontrollierte Partikelgrößenverteilung |
Eigenschaften von AlSi12-Pulver
| Parameter | Typischer Wert |
|---|---|
| Siliziumgehalt | 11-13 wt% |
| Partikelform | Sphärisch |
| Partikelgröße | 15-45 μm |
| Scheinbare Dichte | 1,8-2,5 g/cc |
| Dichte des Gewindebohrers | 2,2-3,0 g/cc |
| Fließfähigkeit | Ausgezeichnet |
| Restsauerstoffgehalt | <0,2 wt% |
| Reststickstoffgehalt | <0,04 wt% |
AlSi12-Pulver Anwendungen
| Industrie | Verwendet |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Motorkomponenten, Strukturteile, Halterungen |
| Automobilindustrie | Kolben, Pleuelstangen, Turbolader |
| Industriell | Wärmetauscher, Werkzeuge, Vorrichtungen |
| Medizinische | Orthopädische Implantate, Prothetik |
| Verteidigung | Leichte Panzerung, Rohre |
Wie man AlSi12-Pulver auswählt
Bei der Auswahl von AlSi12-Pulver für die additive Fertigung müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:
Pulver Typ
- Unverdünnte gaszerstäubte und plasmagestäubte Pulver bieten optimale Eigenschaften
- Recycelte und gemischte Pulver sind wirtschaftlicher
- Plasmagestäubtes Pulver wird für kritische Anwendungen bevorzugt, die hervorragende Eigenschaften erfordern.
Partikelgrößenbereich
- Ein typischer Bereich ist 15-45 μm
- Größenverteilung beeinflusst Packungsdichte, Porosität, Oberflächenbeschaffenheit
- Feinere Partikel unter 10 μm können Staubprobleme verursachen
- Gröbere Partikel über 45 μm verringern die Auflösung
Scheinbare Dichte
- Höhere Dichte über 2,0 g/cc verbessert die Pulverbettdichte
- Geringere Dichte unter 1,5 g/cc verursacht Probleme bei der Ausbreitung des Pulvers
Merkmale der Strömung
- Durchflussraten von 18-23 s/50 g bevorzugt mit Hall-Durchflussmesser
- Geringere Fließfähigkeit kann die gleichmäßige Verteilung des Pulvers stören
Zusammensetzung
- Aluminiumgehalt über 85 Gew.-%%
- Silizium 11-13 wt% für Ausscheidungshärtung
- Niedriger Sauerstoff- und Stickstoffgehalt entscheidend für mechanische Eigenschaften
Hersteller Reputation
- Beziehen Sie Pulver von etablierten, renommierten Herstellern
- Strenge Qualitätskontrolle und Konsistenz zwischen den Chargen gewährleisten
Wo kann man AlSi12-Pulver kaufen?
AlSi12-Pulver kann von den folgenden großen Anbietern bezogen werden:
Hersteller von Pulvern
| Unternehmen | Beschreibung |
|---|---|
| AP&C | Führender Hersteller von Titan-, Aluminium- und Nickellegierungen |
| Zimmerer-Zusatzstoff | Bietet gasverdüstes AlSi12-Pulver |
| ECKA-Granulat | Globaler Anbieter von Metallpulvern mit Sitz in Deutschland |
| Erasteel | Hersteller von kugelförmigem, gaszerstäubtem AlSi12 |
| LPW-Technologie | Liefert kundenspezifische Aluminiumlegierungspulver |
| Praxair | Gas- und Plasmazerstäubung, breites Angebot an Legierungen |
| Sandvik Fischadler | Globaler Pulverlieferant, einschließlich AlSi12 |
Pulver Verteiler
| Unternehmen | Standort |
|---|---|
| 3DXtech | Grand Rapids, MI, USA |
| Moderne Pulver und Beschichtungen | Quebec, Kanada |
| CNPC-Pulver-Gruppe | Schanghai, China |
| Höganäs | Schweden |
| LPW-Technologie | Cheshire, Großbritannien |
| Innovationen in der Werkstofftechnik | Singapur |
| Sigma Aldrich | Globale Standorte |
Preise für AlSi12-Pulver
| Pulver Typ | Preisspanne |
|---|---|
| Unverdünntes Gas zerstäubt | $60-100 pro kg |
| Virgin Plasma zerstäubt | $80-150 pro kg |
| Recycelt | $30-60 pro kg |
| Gemischt | $40-80 pro kg |
Die Preise variieren je nach Auftragsvolumen, Standort, Hersteller und Kauf über Händler oder direkt. Für plasmagestäubtes Pulver werden höhere Preise verlangt als für gasgestäubtes.
Installation und Betrieb des AlSi12-Pulvervorrats
Die Verwendung von AlSi12-Pulver als Ausgangsmaterial für die additive Fertigung erfordert eine ordnungsgemäße Lagerung, Handhabung, Beladung und Siebung:
Lagerung von Pulver
- Ungeöffnete Behälter in einer trockenen, kühlen Umgebung aufbewahren
- Vermeiden Sie Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit, die zu Verklumpungen führen können.
- Begrenzen Sie die Exposition gegenüber Sauerstoff durch Verwendung eines versiegelten Behälters
- Originalverpackung oder mit Inertgas gespülte Behälter verwenden
Handhabung von Pulver
- Tragen Sie Nitrilhandschuhe, um Hautkontakt und Kontamination zu vermeiden.
- Schütten Sie das Pulver langsam, um die Staubentwicklung zu minimieren.
- Antistatische Werkzeuge und Absaugung für verschüttete Flüssigkeiten verwenden
Beladen der Maschine
- Nivellieren Sie das Pulverbett und verteilen Sie es gleichmäßig mit dem Rückstreichmechanismus.
- Einstellen der Streugeschwindigkeit, des Schaufelabstands und der Pulverschichtdicke
- Sicherstellung einer gleichmäßigen Ablagerung für konsistente Schmelzbäder
Pulversiebung
- Pulver zwischen den Drucken sieben, um Agglomerate aufzubrechen
- Verwenden Sie eine Maschenweite von etwa 40 μm für eine effektive Siebung
- Gesiebtes Pulver getrennt von ungesiebten Mengen sammeln
Umweltkontrolle
- Umgebungstemperaturen von 15-25°C und Luftfeuchtigkeit 20-50% aufrechterhalten
- Verwendung von Inertgas-Spülsystemen zur Vermeidung von Oxidation
- Installation von Verschmutzungskontroll- und Entlüftungssystemen
Sicherheitsausrüstung
- Geeignete Atemschutzgeräte, Staubmasken und Schutzkleidung verwenden
- Pulvermengen über 2 lbs erfordern möglicherweise geerdete Geräte
- Befolgen Sie alle Sicherheitsmaßnahmen gemäß OSHA und SDS
AlSi12 Druckparameter
Optimierte Druckparameter sind entscheidend für qualitativ hochwertige AlSi12-Teile:
Laser-Pulverbett-Schmelzparameter
| Parameter | Typischer Wert |
|---|---|
| Schichtdicke | 20-50 μm |
| Abstand zwischen den Luken | 100-150 μm |
| Scan-Geschwindigkeit | 700-1100 mm/s |
| Laserleistung | 190-350 W |
| Durchmesser des Strahls | 50-100 μm |
| Pulverbetttemperatur | 100-220°C |
Parameter für das Elektronenstrahlschmelzen
| Parameter | Typischer Wert |
|---|---|
| Schichtdicke | 50-100 μm |
| Zeilenversatz | >50 μm |
| Scan-Geschwindigkeit | 1000-3000 mm/s |
| Strahlleistung | 3-7 kW |
| Balkengröße | 100-300 μm |
| Pulverbetttemperatur | 650-1100°C |
Wichtige Druckrichtlinien
- Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur im gesamten Pulverbett
- Verwendung höherer Temperaturen für eine bessere Sinterung des Pulvers
- Parameter anpassen, um Balling, Porosität und Rissbildung zu vermeiden
- Optimierung von Scanmustern und Stützstrukturen
- Skalierung der Parameter auf der Grundlage von Teilegröße und Geometrie
AlSi12 Nachbearbeitung
Gängige Nachbearbeitungsmethoden für gedruckte AlSi12-Teile sind:
- Entfernung des Pulvers - Verwenden Sie Bürsten, Druckluft oder Vibration, um loses Pulver zu entfernen.
- Stressabbau - Wärmebehandlung bei 300°C für 2 Stunden zum Abbau von Eigenspannungen
- Heißisostatisches Pressen - Anwendung hoher Temperatur und hohen Drucks, um innere Hohlräume und Porosität zu schließen
- Oberflächenbearbeitung - CNC-Fräsen, Drehen, Bohren zur Verbesserung von Oberflächengüte und Toleranzen
- Läppen und Polieren - Oberflächen mit Schleifmitteln und Polierpasten glätten
- Beschichtung - Aufbringen metallischer Beschichtungen wie Nickel oder Kupfer zur Verbesserung von Ästhetik und Leitfähigkeit
- Anstriche und Beschichtungen - Verwendung von Farbeindringmitteln, Grundierungen und Anstrichen für den Farb- und Korrosionsschutz
Die richtige Nachbearbeitung ist entscheidend für die Verbesserung der funktionalen Leistung von additiv gefertigten AlSi12-Bauteilen. Die verwendeten Methoden hängen von den Anwendungsanforderungen, den Kosten, der Vorlaufzeit und den gewünschten Eigenschaften ab.
AlSi12 Materialeigenschaften
AlSi12 weist die folgenden mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften auf:
Mechanische Eigenschaften
| Eigentum | Wie gedruckt | Geschmiedetes AlSi12 |
|---|---|---|
| Dichte | 2,66-2,72 g/cc | 2,66-2,68 g/cc |
| Härte | 110-150 HB | 85-105 HB |
| Zugfestigkeit | 400-480 MPa | 220-300 MPa |
| Streckgrenze | 250-350 MPa | 140-240 MPa |
| Dehnung bei Bruch | 1-5% | 8-10% |
| Elastizitätsmodul | 80-90 GPa | 72-77 GPa |
Physikalische Eigenschaften
| Eigentum | Typischer Wert |
|---|---|
| Schmelzpunkt | ~600°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 130-160 W/m-K |
| Elektrischer Widerstand | 4-8 μΩ-cm |
| CTE | 20-23 x10-6 °C-1 |
Chemische Eigenschaften
- Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen
- Gute chemische Stabilität für industrielle Anwendungen
- Anfällig für galvanische Korrosion bei Kontakt mit ungleichen Legierungen
Anwendungen von AlSi12-Teilen
Zu den wichtigsten Anwendungen von additiv gefertigten AlSi12-Bauteilen gehören:
Luft- und Raumfahrtanwendungen
- Motorhalterungen, -befestigungen, -gehäuse, -kanäle
- Strukturelle Gerüste, Flugzeugrahmen, Tragflächen, Leitwerke
- Leichte Satelliten- und Drohnenkomponenten
- Rotorblätter, Motorblätter und Laufräder
Automobilanwendungen
- Räder und Gehäuse für Turbolader
- Kolben, Bremsscheiben, Teile für den Antriebsstrang
- Leichtgewichtige Komponenten für Fahrwerk, Getriebe und Antriebsstrang
- Wärmetauscher, Öltanks, Pumpen
Industrielle Anwendungen
- Presswerkzeuge, Vorrichtungen, Lehren
- Robotik, UAVs, Drohnenteile
- Kühlkörper, Gehäuse, Hydraulikverteiler
- Kundenspezifische Greifer, Hebel, Gehäuse
Mit Eigenschaften wie hoher Festigkeit, geringem Gewicht, Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit eignet sich AlSi12 für robuste Funktionskomponenten in den Bereichen Automobil, Luft- und Raumfahrt, Industrie und Konsumgüter.
Vor- und Nachteile von AlSi12-Pulver
AlSi12-Pulver bietet mehrere Vorteile, aber auch einige Einschränkungen:
Vorteile
- Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
- Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit
- Gute Korrosionsbeständigkeit
- Hohe Aufbauraten und Auflösungen
- Nahezu vollständig dicht gedruckte Teile
- Kostengünstig im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen
- Wiederverwertbarkeit von unbenutztem Pulver
Beschränkungen
- Geringe Duktilität und Dehnung
- Schwierigkeit bei der Herstellung großer Überhänge
- Hohe Eigenspannungen im unbedruckten Zustand
- Erfordert heißisostatisches Pressen zum Spannungsabbau
- Geringere Zerspanbarkeit als Knetlegierung AlSi12
- Begrenzte Verfügbarkeit von plasmagestäubtem Pulver
Insgesamt bietet AlSi12 eine ausgewogene Materialoption für Anwendungen in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt und der industriellen additiven Fertigung, die eine hohe Festigkeit, ein geringes Gewicht und eine hohe thermische Leistung erfordern.
Wie wählt man zwischen AlSi12, AlSi10Mg und Scalmalloy®?
AlSi12, AlSi10Mg und Scalmalloy® sind beliebte Aluminiumlegierungen für das Laser-Pulverbettschweißen. Hier finden Sie einen Vergleich ihrer Eigenschaften und Anwendungen:
| Parameter | AlSi12 | AlSi10Mg | Scalmalloy® |
|---|---|---|---|
| Zusammensetzung | Al-11-13Si | Al-9-11Si | Al-6,2Mg-0,5Sc-0,4Zr |
| Wesentliche Merkmale | Hohe Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit | Ausgezeichnete Festigkeit und Duktilität | Höchste Festigkeit, Härte |
| Dichte | 2,7 g/cc | 2,7 g/cc | 2,67 g/cc |
| Zugfestigkeit | 400-480 MPa | 450-500 MPa | 500-520 MPa |
| Dehnung | 1-5% | 7-10% | 10-13% |
| Passform der Anwendung | Funktionsteile für hohe Temperaturen | Duktile Strukturkomponenten | Beschläge, Halterungen für die Luft- und Raumfahrt |
AlSi12 wird wegen seiner hohen Temperaturstabilität und Wärmeleitfähigkeit bevorzugt. Es eignet sich für industrielle Werkzeuge, Motorenteile für die Luft- und Raumfahrt und Automobilkomponenten.
AlSi10Mg bietet die besten Allround-Eigenschaften. Es eignet sich für leichte Strukturteile in den Bereichen Luftfahrt, Verteidigung und Automobilbau.
Scalmalloy® wird gewählt, wenn maximale Festigkeit und Härte erforderlich sind. Es ist ideal für dünnwandige Halterungen, Luftfahrtarmaturen und Bauteile, die eine hohe Streckgrenze erfordern.
Instandhaltung von AlSi12-Pulver-Feedstock
Um eine optimale Leistung von AlSi12-Pulver zu gewährleisten:
- Versiegelte Pulverbehälter ordnungsgemäß in kühlen, trockenen Räumen lagern, um Verunreinigungen zu vermeiden. Von Temperaturschwankungen fernhalten.
- Überwachen Sie das Pulver auf Veränderungen der Fließfähigkeit, Dichte oder Zusammensetzung im Laufe der Zeit. Testen Sie ältere Pulver vor der Verwendung.
- Das Pulver regelmäßig mit einer Maschenweite von 40-63 μm sieben, um Agglomerate aufzubrechen. Extrem feine Partikel unter 10 μm werden verworfen.
- Mischen Sie nach 5-10 Wiederverwendungszyklen kleine Mengen neuen Pulvers, um wiederverwendetes älteres Pulver aufzufüllen.
- Füllen Sie die vorhandenen Pulvermengen in den Maschinentrichtern nicht auf. Verwenden Sie frische, vorgesiebte Chargen für eine gleichmäßige Ausbringung.
- Erwägen Sie die Verwendung von Feuchtigkeitsregulierung, Inertgas-Handschuhboxen und versiegelten Behältern, um die Oxidation während der Lagerung und Handhabung zu minimieren.
- Alle im Sicherheitsdatenblatt aufgeführten Sicherheitsmaßnahmen befolgen. Bei der Handhabung und beim Beladen der Maschine geeignete PSA verwenden.
Eine ordnungsgemäße Wartung gewährleistet, dass AlSi12-Pulver frei fließend und verformbar bleibt, was zu qualitativ hochwertigeren gedruckten Komponenten mit den erwarteten Materialeigenschaften führt.
FAQs
Wofür wird AlSi12-Pulver verwendet?
AlSi12 wird üblicherweise zur additiven Fertigung hochfester, wärmeleitender Teile für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und industrielle Anwendungen wie Triebwerkskomponenten, Halterungen, Turbomaschinen und Wärmetauscher verwendet.
Ist für AlSi12-Pulver eine Wärmebehandlung erforderlich?
Im unbedruckten Zustand weisen AlSi12-Bauteile hohe Eigenspannungen auf. Eine Wärmebehandlung wie das Spannungsarmglühen bei 300 °C für 2 Stunden oder das heißisostatische Pressen hilft, die inneren Spannungen zu reduzieren und die Duktilität zu verbessern.
Wie wird AlSi12-Pulver hergestellt?
AlSi12 wird durch Inertgas- oder Plasmazerstäubung hergestellt, um ein kugelförmiges Pulver zu erzeugen, das für die additive Fertigung geeignet ist. Die Pulverpartikel verfestigen sich schnell aus geschmolzenem Material mit der gewünschten Legierungszusammensetzung.
Ist AlSi12 stärker als Aluminium?
Ja, AlSi12 ist aufgrund der Ausscheidungshärtung durch den Siliziumgehalt wesentlich fester als reine Aluminiumlegierungen. AlSi12-Pulver hat eine Zugfestigkeit von 400-480 MPa gegenüber nur 90-200 MPa für Aluminium.
Wie hoch ist die Dichte von AlSi12?
Die Dichte von AlSi12-Pulver liegt zwischen 2,66 und 2,72 g/cm3 im unbedruckten Zustand. Dies ist mehr als 20% niedriger als die Dichte von Stahl, so dass leichtere Komponenten gebaut werden können.
Kann man AlSi12 schweißen?
Ja, AlSi12 kann mit Verfahren wie Metall-Inertgas (MIG)-Schweißen und Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißen geschweißt werden. Das Schweißen von AlSi12 erfordert eine kontrollierte Wärmezufuhr, um Heißrisse und Verbindungsschwächen zu minimieren.
Was ist die stärkste Aluminiumlegierung?
Unter den Aluminiumgusslegierungen hat A206 die höchste Festigkeit mit einer Zugfestigkeit von über 500 MPa. Bei den Knetlegierungen ist Aluminium 7075 mit einer Zugfestigkeit von über 570 MPa am stärksten. Für die additive Fertigung bietet Scalmalloy® eine Festigkeit von über 520 MPa.
Ist AlSi12 korrosionsbeständig?
AlSi12 weist aufgrund der passiven Oxidschicht, die sich auf seiner Oberfläche bildet, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Es bietet einen guten Korrosionsschutz in verschiedenen Umgebungen und Anwendungen, ohne dass Schutzschichten erforderlich sind.
Was ist der Unterschied zwischen AlSi10Mg und AlSi12?
Der Hauptunterschied ist ihr Siliziumgehalt. AlSi10Mg hat 9-11% Si, während AlSi12 11-13% Si enthält. Der höhere Siliziumgehalt sorgt bei AlSi12-Pulver für eine bessere Verschleißfestigkeit und Zugfestigkeit.
