Überblick über Al 3104-Pulver

Al 3104 Pulver ist ein Pulver aus einer Aluminiumlegierung, das in verschiedenen additiven Metallherstellungsverfahren wie dem Laser-Pulverbettschmelzen und dem Binder-Jetting verwendet wird. Es hat hervorragende mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit. Zu den wichtigsten Eigenschaften und Anwendungen von Al 3104-Pulver gehören:

Al 3104 Pulvertypen und Eigenschaften

Pulver TypMerkmale
Zerstäubtes GasSphärische Morphologie, gute Fließfähigkeit, üblich für AM
Zerstäubtes WasserUnregelmäßige Form, Satellitenpartikel, billiger
Plasma zerstäubtSehr kugelförmig, glatte Oberfläche, ausgezeichneter Fluss

Al 3104 Pulvergrößenbereich

Größe des PulversTypischer Bereich
Partikelgrößenverteilung15 - 45 Mikrometer
Mittlere Partikelgröße25-35 Mikrometer

Al 3104 Pulver Anwendungen

AnmeldungEinzelheiten
Luft- und RaumfahrtMotorenteile, strukturelle Komponenten
AutomobilindustrieFahrgestell, Getriebeteile
MedizinischeImplantate, Prothetik
KonsumgüterSportgeräte, Elektronik

Spezifikationen für Al 3104-Pulver

ParameterSpezifikation
Dichte2,73 g/cc
SchmelzpunktEtwa 615°C
ZusammensetzungAl 97,5%, Mn 0,5-1,5%, Cu 0,8-1,3%
Durchflussmenge>25 Sekunden für 50 g (Hall-Durchflussmesser)
Dichte des Gewindebohrers>80% der theoretischen Dichte
Feuchtigkeitsgehalt<0,2 wt%

Al 3104 Pulver Lieferanten

AnbieterStandortPreisspanne
AP&CKanada$50-$150/kg
SchreinerUSA$75-$200/kg
EOSDeutschland$100-$250/kg
LPW-TechnologieUK$60-$180/kg

Die Preisspanne hängt von der Bestellmenge und der geografischen Lage ab. Sonderlegierungen sind teurer.

Al 3104 Pulver

Installation und Betrieb von Al 3104-Pulverdruckern

Die Installation, der Betrieb und die Nachbearbeitung hängen von dem verwendeten AM-Verfahren ab:

ProzessInstallationsbedürfnisseOperationNachbearbeitung
BindemittelausstoßStabile Plattform, Auspuff, SoftwareVersuche zur ParameteroptimierungAushärtung, Sinterung, Infiltration
DEDStromversorgung, Positionierungssystem, GehäuseKalibrierung, Abstimmung der GebäudeparameterSchneiden, Bearbeiten, Wärmebehandlung
PBFLaserausrüstung, Kammer, SiebsystemParameterauswahl, OptimierungUnterstützung beim Abbau, Stressabbau, heiße Iso

Al 3104 Pulverdrucker Wartung

TätigkeitFrequenzEinzelheiten
LagerungImmerIn verschlossenen Behältern kühl und trocken lagern
SiebungVor der Wiederverwendung150-250 Mikron Maschenweite zur Entfernung großer Partikel
MischenNach BedarfHomogenisierung und Beseitigung der Segregation
Pulver-RecyclingBis zu 10 MalWiederverwendung gemischt mit Frischpulver für gleichbleibende Qualität

Die Wahl des richtigen Herstellers von Al 3104-Pulver

Bei der Auswahl eines Lieferanten für Al 3104-Pulver sollten Sie die folgenden Kriterien berücksichtigen:

  • Aufzeichnungen zur Qualitätskontrolle und Konsistenz der Pulvermorphologie und -zusammensetzung
  • Technisches Fachwissen und Kundendienst im Zusammenhang mit Metal AM
  • Fähigkeit zur Anpassung von Legierungen und zur Durchführung von Qualitätsprüfungen
  • Umfang der Produktionskapazität und Vorlaufzeiten
  • Wettbewerbsfähige Preise und Mindestbestellmengen
  • Ansehen und Erfahrung in der AM-Industrie
  • Nähe und Logistik für Transport und Versand

Vor- und Nachteile der Verwendung von Al 3104-Pulver

VorteileBenachteiligungen
Ausgezeichnetes Verhältnis von Stärke zu GewichtNiedrigere Höchsttemperatur als bei Stahllegierungen
Gute KorrosionsbeständigkeitNachbearbeitung kann Eigenschaften verändern
schweißbar durch SchmelzschweißenBei AM-Aufbauten können Porositätsfehler auftreten
Vergleichsweise billiger als TitanlegierungenGeringere Härte und Verschleißfestigkeit als Stähle
Leicht erhältlich bei einer Reihe von AnbieternRecycling kann im Laufe der Zeit zu Verunreinigungen führen
Al 3104 Pulver

Anwendungen von Al 3104-Pulver in der additiven Fertigung

Al 3104 wird üblicherweise für den 3D-Druck von Komponenten verwendet:

  • Luft- und Raumfahrt: Motorhalterungen, Hydraulikverteiler, UAV-Teile
  • Automobilindustrie: Bremsscheiben, Komponenten für den Antriebsstrang, Fahrwerksteile
  • Industriell: Roboterarme, Schablonen, Vorrichtungen, Prozessausrüstung
  • Architektur: Dekorative Gitterstrukturen, Verkleidungsplatten
  • Medizinisch: Zahnkronen, Schädelimplantate, Prothetik
  • Verbraucher: Elektronikgehäuse, Sportartikel, Drohnengehäuse

Dank seiner ausgezeichneten Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit eignet sich Al 3104 für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Branchen. Teile können mit leichten Gitterkonstruktionen optimiert werden. Das Material ist billiger als exotische Legierungen für Prototypen.

Al 3104 Pulver-Zusammensetzung

Die typische Zusammensetzung von Al 3104-Pulver, das für AM verwendet wird, ist:

  • Aluminium: 97,5 %
  • Mangan: 0,5 - 1,5%
  • Kupfer: 0,8 - 1,3%

Mangan erhöht die Festigkeit durch Mischkristallverfestigung. Kupfer verbessert die Bearbeitbarkeit. Andere Legierungselemente wie Magnesium, Silizium, Zink und Titan können ebenfalls in Spuren vorhanden sein. Die Pulverhersteller achten auf eine strenge Kontrolle der Zusammensetzung, um gleichbleibende Eigenschaften zu gewährleisten.

Wie Legierungselemente die Eigenschaften von Al 3104 beeinflussen

Legierungselemente in Al 3104-Pulver beeinflussen die Mikrostruktur und die Eigenschaften bei der Verarbeitung durch AM:

  • Mangan erhöht die Streckgrenze und die Härte durch Mischkristallverfestigung. Es verbessert auch die Verarbeitbarkeit.
  • Kupfer erhöht die Festigkeit und erleichtert die Wärmebehandlung durch Ausscheidungshärtung. Es senkt die Korrosionsbeständigkeit geringfügig.
  • Magnesium steuert die Alterungskinetik während der künstlichen Alterung und erhöht die Festigkeit. Es unterstützt auch die Schweißbarkeit.
  • Silizium modifiziert die eutektische Phase und verbessert die Fließfähigkeit beim Schmelzschweißen. Es verursacht Versprödung, wenn es in größeren Mengen vorhanden ist.

Mikrostruktur von as-gedruckten Al 3104 Teilen

Das Mikrogefüge von Al 3104-Teilen, die mit PBF-Verfahren wie DMLS und SLM gedruckt wurden, besteht aus:

  • Feinzellige Subkornstruktur aus schneller Erstarrung und epitaktischem Wachstum
  • Kleine gleichachsige Körner im Inneren von Schmelzbecken, umgeben von säulenförmigen Körnern
  • Hohe Versetzungsdichte und elementare Entmischung entlang der Zellgrenzen
  • Ausfällung von Legierungselementen wie CuAl2 und Al-Mn-Phasen
  • Fehlende langfristige Ordnung aufgrund von Nicht-Gleichgewichts-Erstarrung

Nachbearbeitungen wie heißisostatisches Pressen und Wärmebehandlung können die Kornstruktur und die Verteilung der Legierungselemente erheblich verändern.

Al 3104 Pulver

Wie die Partikelform die Leistung von Al 3104-Pulver beeinflusst

  • Sphärische Partikel mit glatter Oberflächenmorphologie weisen eine gute Fließfähigkeit, Verteilbarkeit und Packungsdichte auf. Dies führt zu einer gleichmäßigen Schichtdicke und einem gleichmäßigen Schmelzen.
  • Unregelmäßige Pulverpartikel mit Satellitenbildung haben eine schlechtere Fließgeschwindigkeit. Dies führt zu Streuverlusten bei der Abscheidung und unsachgemäßem Schmelzen.
  • Eine Partikelgrößenverteilung mit einer Mischung aus feinen und groben Partikeln verringert das Einschließen von ungeschmolzenen Pulvern. Breitere Verteilungen über 30 Mikrometer können eine schlechte Oberflächenqualität verursachen.
  • Bis zu 10-mal bessere Rezyklierbarkeit des Pulvers bei kugelförmigen Al 3104-Partikeln im Vergleich zu unregelmäßigen Formen, die dazu neigen, Verunreinigungen anzusammeln und sich bei der Wiederverwendung zu verformen.

Kritische Prozessparameter für Al 3104 Pulverbett AM

ParameterTypischer BereichAuswirkungen
Schichtdicke20 - 50 μmAuflösung, Bauzeit, Pulverkonsolidierung
Laserleistung100 - 500 WEnergieaufwand, Schmelzen, Defekte
Scan-Geschwindigkeit500 - 2500 mm/sErstarrungskinetik, Porosität
Abstand zwischen den Luken0,08 - 0,12 mmBindung zwischen Spuren, Dichte
Versatz zwischen Schichten~50% der SchichtdickeBindungsstärke zwischen den Schichten

Nachbearbeitungsmethoden für Al 3104 AM-Teile

Die Nachbearbeitung dient dazu, Spannungen abzubauen, die Eigenschaften zu verbessern und die Maßhaltigkeit von Al 3104 AM-Teilen zu erreichen:

MethodeZweckVerfahren
Heißisostatisches PressenPorosität schließen, Struktur verfeinernErhitzen unter Druck bei 550°C
Behandlung der LösungAusfällungen auflösenEintauchen bei 520°C, schnelles Abschrecken
Künstliche AlterungAushärtung durch NiederschlagErhitzen auf 170°C, 10 Stunden halten
T6-WärmebehandlungStärke maximierenLösungsbehandlung, Abschrecken, künstliche Alterung
OberflächenbehandlungVerbesserung der OberflächengüteSandstrahlen, Glasperlenstrahlen, CNC-Polieren
Al 3104 Pulver

FAQs

F: Welche Partikelgröße wird für Al 3104-Pulver in AM empfohlen?

A: Ein Partikelgrößenbereich von 15-45 Mikrometern mit einem Mittelwert von 25-35 Mikrometern ist typisch für Al 3104-Pulver, die in der additiven Fertigung verwendet werden. Dies sorgt für eine gute Packung und Fließfähigkeit.

F: Kann man Al 3104 mit Desktop-Metalldruckern 3D-drucken?

A: Ja, Al 3104-Pulver kann mit Desktop-Binder-Jetting- und PBF-Systemen verwendet werden, sofern sie die Spezifikationen wie Durchflussmenge, Dichte, Partikelgrößenverteilung usw. erfüllen. Es müssen geeignete Druckparameter entwickelt werden.

F: Wie sind die mechanischen Eigenschaften von Teilen aus Al 3104, wie sie gedruckt werden?

A: Im unbedruckten Zustand haben Al 3104-Teile in der Regel eine Zugfestigkeit von 300-350 MPa, eine Streckgrenze von 220-270 MPa, eine Dehnung von 5-8% und eine Härte von etwa 80 HB. Die Eigenschaften können durch Wärmebehandlung weiter verbessert werden.

F: Muss Al 3104-Pulver nach AM heißisostatisch gepresst werden?

A: HIP hilft, innere Hohlräume und Poren in Al 3104-Teilen zu schließen, die mit PBF-Verfahren gedruckt wurden. Es mildert auch Eigenspannungen. HIP wird für ermüdungskritische Anwendungen empfohlen. Für nicht kritische Anwendungen kann es optional sein.

F: Kann man Al 3104 AM-Teile durch Schmelzschweißen schweißen?

A: Ja, Al 3104 lässt sich mit Verfahren wie MIG-, WIG- und Laserschweißen sehr gut schweißen. Es muss darauf geachtet werden, dass Erstarrungsrisse vermieden werden, indem die Wärmezufuhr kontrolliert und ein Schweißzusatzwerkstoff verwendet wird. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann Spannungen abbauen.

F: Wie lange kann unbenutztes Al 3104-Pulver für AM gelagert werden?

A: Unbenutztes Al 3104-Pulver kann in ordnungsgemäß verschlossenen Behältern unter kühlen, trockenen Lagerbedingungen bis zu 1 Jahr lang gelagert werden, wobei Fließfähigkeit und Eigenschaften erhalten bleiben. Eine längere Lagerung kann zu Oxidation und Anbackungen führen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Al 3104 aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften, Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und seines Kostenvorteils gegenüber exotischen Legierungen ein hervorragendes Aluminiumlegierungspulver für anspruchsvolle additive Fertigungsanwendungen in den Bereichen Automobil, Luft- und Raumfahrt, Industrie und Medizin ist. Die richtige Charakterisierung des Pulvers, die Parameter des AM-Prozesses und die Nachbearbeitung sind der Schlüssel zum Erreichen der vollen Materialfähigkeiten für komplexe gedruckte Teile mit dieser Legierung.

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