Überblick über 6061 Aluminium-Legierungspulver
6061 Aluminiumlegierungspulver ist eine der am häufigsten verwendeten Aluminiumlegierungen für pulvermetallurgische Anwendungen. Einige der wichtigsten Eigenschaften von 6061 Aluminiumlegierungspulver sind:
- Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit
- Gute mechanische Eigenschaften und gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
- Vielseitige Legierung, die durch Wärmebehandlung verstärkt werden kann
- Weithin verfügbar und kostengünstig
Pulver aus der Legierung 6061 kann zur Herstellung von Hochleistungskomponenten durch pulvermetallurgische Verfahren wie Metallspritzguss (MIM), kaltisostatisches Pressen (CIP), additive Fertigung sowie herkömmliche Press- und Sinterverfahren verwendet werden. Aus 6061-Pulver hergestellte Teile weisen Eigenschaften auf, die mit denen der 6061-Knetlegierung vergleichbar oder sogar besser sind.
Arten von 6061 Aluminium-Legierungspulver
Es gibt verschiedene Arten von Pulver aus der Aluminiumlegierung 6061, die sich nach Partikelgröße, Form und Produktionsverfahren unterscheiden:
| Typ | Beschreibung | Typische Partikelgröße | Form | Produktionsverfahren |
|---|---|---|---|---|
| Zerstäubt | Unregelmäßige kugelförmige Partikel, die durch Gas- oder Wasserzerstäubung erzeugt werden | 10 – 150 μm | Abgerundet | Gaszerstäubung oder Wasserzerstäubung |
| Sphärisch | Durch Plasmazerstäubung hergestelltes hochsphärisches Pulver | 5 – 45 μm | Hochgradig kugelförmig | Plasma-Zerstäubung |
| Abgeflacht | Abgeflachte Partikelmorphologie mit hoher Fließfähigkeit | 5 – 150 μm | Abgeflacht, kantig | Mechanische Zerkleinerung |
| Gemischt | Gemisch von Partikelgrößen und -formen | 5 – 150 μm | Gemischt | Mischen von zerstäubten und zerkleinerten Pulvern |
Zerstäubte Pulver mit kugelförmigen Partikeln haben in der Regel bessere Fließ- und Packungseigenschaften. Sphärische und abgeflachte Pulver verbessern das Verhalten beim Pulverspritzgießen. Gemischte Pulver bieten ein ausgewogenes Verhältnis von Eigenschaften und Kosten.
Merkmale und Eigenschaften des Aluminiumpulvers 6061
Das Pulver aus der Aluminiumlegierung 6061 bietet eine vielseitige Mischung von Eigenschaften, die es für eine breite Palette von Anwendungen geeignet machen.
| Eigentum | Beschreibung |
|---|---|
| Zusammensetzung | Al-Mg-Si-Legierung mit Cu- und Cr-Zusätzen |
| Dichte | 2,7 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 582°C |
| Stärke | 190 – 310 MPa |
| Härte | 55 – 100 HB |
| Korrosionsbeständigkeit | Ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit in verschiedenen Umgebungen |
| Wärmeleitfähigkeit | 167 W/m-K |
| Elektrische Leitfähigkeit | 41% INVEKOS |
| Ermüdungsfestigkeit | 100 – 155 MPa |
| Dehnung | 8 – 15% |
| Verarbeitbarkeit | Hervorragende Verformbarkeit im erweichten Zustand |
| Wärmebehandelbarkeit | Kann auf hohe Festigkeit wärmebehandelt werden – T4- und T6-Zustände |
| Schweißeignung | Ausgezeichnete Schweißbarkeit mit den meisten Techniken |
| Bearbeitbarkeit | Gute Bearbeitbarkeit, aber hohe Geschwindigkeiten und Vorschübe erforderlich |
Die Eigenschaften von Sinterteilen können durch die Eigenschaften des 6061-Pulvers, die Prozessparameter und die Wärmebehandlung maßgeschneidert werden. Eine ordnungsgemäße Steuerung gewährleistet hohe Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit.
Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von 6061 Aluminium-Legierungspulver
Dank seiner vielseitigen Eigenschaften eignet sich die Pulverlegierung 6061 für die Herstellung von leichten, leistungsstarken Komponenten in vielen Branchen:
Transport: Motorhalterungen, Achsschenkel, Querlenker, Räder
Luft- und Raumfahrt: Flugzeugarmaturen, Hubschrauberrotoren und Getriebeteile
Militär: Granaten, Patronenhülsen, Waffenteile
Marine: Zahnräder, Wellen, Armaturen, Befestigungselemente, Pumpen
Elektronik: Kühlkörper, Verpackungen, Gehäuse, Abschirmungen
Industriell: Flansche, Kupplungen, Ventile, Werkzeugvorrichtungen, Zahnräder
Verbraucher: Elektrowerkzeuge, Sportartikel, Eisenwaren, Haushaltsgeräte
Medizinisch: Orthopädische Implantate, Zahnimplantate, medizinische Instrumente
6061 wird häufig anstelle der Legierungen 2014 und 7075 verwendet, wenn keine sehr hohe Festigkeit erforderlich ist. Es bietet die beste Balance zwischen Kosten, Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften.
Spezifikationen für 6061 Aluminium-Pulver
Pulver aus der Aluminiumlegierung 6061 müssen je nach Anwendungszweck bestimmte Spezifikationen in Bezug auf Chemie, Partikelgrößenverteilung, Fließgeschwindigkeit und andere Eigenschaften erfüllen:
| Parameter | Spezifikation | Test Method |
|---|---|---|
| Aluminiumgehalt | Waage | ASTM E539 |
| Magnesium | 0,8-1,2 Gew.-% | ASTM E539 |
| Silizium | 0,4-0,8 Gew.-% | ASTM E539 |
| Eisen | Maximal 0,7 Gew.-%. | ASTM E539 |
| Kupfer | 0,15-0,4 Gew.-% | ASTM E539 |
| Mangan | Maximal 0,15 Gew.-% | ASTM E539 |
| Chrom | 0,04-0,35 Gew.-% | ASTM E539 |
| Zink | Maximal 0,25 Gew.-% | ASTM E539 |
| Titan | Maximal 0,15 Gew.-% | ASTM E539 |
| Partikelgröße | 10 - 150 μm | ASTM B822 |
| Durchflussmenge | Mindestens 25 s/50 g | ASTM B213 |
| Scheinbare Dichte | Mindestens 2,5 g/cm3 | ASTM B212 |
| Zapfstellendichte | Mindestens 75% der Legierungsdichte | ASTM B527 |
Die Partikelform, die Größenbereiche, die Fließfähigkeit und die chemische Zusammensetzung müssen auf die spezifischen Anforderungen des Bauteils und den Herstellungsprozess abgestimmt werden.
Konstruktionsüberlegungen für 6061 Aluminium-Pulverteile
Die richtige Konstruktion ist der Schlüssel zum Erreichen optimaler Eigenschaften von gesinterten Teilen aus der Legierung 6061:
- Wandstärke: Mindestens 2-3 mm. Bei dünneren Wänden besteht die Gefahr einer geringeren Festigkeit.
- Filets und Ecken: Fügen Sie Verrundungen hinzu, um Spannungskonzentrationen zu minimieren. Vermeiden Sie scharfe Ecken.
- Entnahmewinkel: Berücksichtigen Sie Entformungswinkel von ≥ 1-2°, um das Auswerfen der Teile zu erleichtern.
- Oberflächengüte: Ein feineres Pulver und eine feinere Schlichtung können die Oberflächengüte verbessern. Eventuell sind Nachbearbeitungen erforderlich.
- Abmessungstoleranzen: ±0,5 % sind erreichbar, aber ±0,2 % für Hochpräzisionskomponenten.
- Die Dichte: Streben Sie eine Dichte von ≥ 97% der theoretischen Dichte an, um höchste mechanische Eigenschaften zu erzielen.
- Wärmebehandlung: Die Wärmebehandlung T4 und T6 erhöht die Festigkeit der Teile erheblich.
- Sekundäre Operationen: Für kritische Merkmale kann eine maschinelle Bearbeitung, Bohren, Fräsen oder Schleifen erforderlich sein.
Die sorgfältige Kontrolle dieser Aspekte während der Konstruktion ermöglicht eine optimale Leistung des endgültigen Teils.
Normen für Aluminiumlegierungspulver 6061
Das Pulver aus der Aluminiumlegierung 6061 muss die in den nationalen und internationalen Normen festgelegten Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung erfüllen:
| Standard | Region |
|---|---|
| ASTM B295 | USA |
| DE AC-AlSi0,7Mg0,6 | Europa |
| GB/T 3190-2008 | China |
| IS 733 | Indien |
| JIS H2080 | Japan |
In diesen Normen sind auch die Anforderungen an das Verfahren zur Herstellung von Pulver, die Form und Größe der Partikel, die Probenahme, die Prüfung, die Inspektion, die Verpackung und die Kennzeichnung zur Gewährleistung der Qualität festgelegt.
Die Einhaltung von Normen ist für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich, im Transportwesen, bei medizinischen Geräten und in anderen regulierten Branchen unerlässlich. Die Kunden verlangen in der Regel Prüfberichte, die die Konformität belegen.
Lieferanten von 6061 Aluminiumlegierungspulver
Zu den weltweit führenden Anbietern von Pulver aus der Aluminiumlegierung 6061 gehören:
| Anbieter | Pulver-Typen | Partikelgröße | Produktionskapazität |
|---|---|---|---|
| Hoeganaes Gesellschaft | Zerstäubt, AncorMax® sphärisch | 10-150 μm | Hohe Tonnage |
| Kymera International | Gemischt, kugelförmig | 10-150 μm | Hohe Tonnage |
| Sandvik | Osprey® zerstäubt | 5-150 μm | Hohe Tonnage |
| AMC-Pulver | Zerstäubt, kugelförmig | 10-60 μm | Mittlere Tonnage |
| TLS Technik GmbH | Zerstäubtes Gas | 10-100 μm | Niedrige Tonnage |
Die wichtigsten Faktoren, die bei der Auswahl eines Pulverlieferanten zu berücksichtigen sind, sind Produktionskapazität, Pulverqualität, Partikeleigenschaften, Konsistenz von Charge zu Charge und Preis. Um die gewünschten Pulvereigenschaften zu erreichen, können zusätzliche Anpassungen wie Sieben oder Mischen erforderlich sein.
Preisgestaltung für 6061 Aluminiumlegierungspulver
Der Preis für 6061 Aluminiumlegierungspulver kann je nach Art der Legierung stark variieren:
- Art des Pulvers: Sphärisches Pulver ist teurer als gemischtes oder unregelmäßiges Pulver
- Partikelgröße: Feinere Pulver unter 20 μm kosten mehr
- Menge bestellen: Die Preise sind am höchsten bei geringen Mengen und sinken bei Großaufträgen
- Produktionsmethode: Plasmaverdüstes Pulver kostet mehr als gasverdüstes
- Qualität: Flugzeug- oder medizinisches Pulver, das für enge Toleranzen zertifiziert ist, ist teurer.
- Betteln: Premium-Pulver von führenden Anbietern verlangen höhere Preise
Typische Preisspannen sind:
| Pulverqualität | Partikelgröße | Preisspanne |
|---|---|---|
| Unregelmäßig | -150 +10 μm | 15-25 $ pro kg |
| Sphärisch | 15-45 μm | 25-60 $ pro kg |
| Plasma kugelförmig | 15-45 μm | 45-120 $ pro kg |
Für Großbestellungen von mehr als 1 Tonne können reduzierte Preise ausgehandelt werden. Es können auch schwankende Zuschläge für Rohstoffe, Energie und Transportkosten anfallen.
Installation, Betrieb und Wartung von 6061-Pulversystemen
Bei der Verarbeitung von 6061-Pulver müssen die richtigen Praktiken für Lagerung, Handhabung und Verarbeitung befolgt werden:
| Tätigkeit | Anweisungen |
|---|---|
| Lagerung | Versiegelte Pulverbehälter an einem kühlen, trockenen Ort und vor Feuchtigkeit geschützt lagern. First in, first out Bestandsmanagement Vermeiden Sie extreme Temperaturen und Feuchtigkeit |
| Handhabung | PSA verwenden – Atemschutz, Handschuhe, Augenschutz Pulver vorsichtig einfüllen, um Verschütten und Staub zu vermeiden Erden Sie alle Geräte, um statische Aufladung abzuleiten. |
| Verarbeitung | Pulver nicht übermischen oder zu viel Gleitmittel verwenden Sicherstellung einer gleichmäßigen Pulverzufuhr in die Presse oder den Drucker Befolgen Sie die empfohlenen thermischen Entbinderungs- und Sinterungszyklen |
| Wartung | Überprüfen Sie die Geräte zur Handhabung und Verarbeitung von Pulver regelmäßig auf Probleme Reinigen von Matrizen, Werkzeugen und Zubehör nach Produktionsläufen Kalibrierung von kritischen Maßprüfungen und Skalen |
Richtige PSA, Ausrüstungskontrollen und Prozesskontrolle minimieren die Verunreinigung des Pulvers und sorgen für eine gleichbleibende Qualität über lange Produktionsläufe.
Wie wählt man einen 6061 Aluminiumpulver-Lieferanten aus?
Die Wahl des richtigen Aluminiumpulverlieferanten ist entscheidend für die wirtschaftliche Herstellung hochwertiger Bauteile. Hier sind die wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl eines Lieferanten:
- Pulvertypen: Der Lieferant sollte eine Reihe von Pulvertypen anbieten, z. B. kugelförmige, gemischte, zerstäubte usw.
- Produktionskapazität: Sicherstellen, dass der Lieferant gleichbleibende Pulvermengen gemäß dem Produktionsplan liefern kann.
- Qualitätssysteme: Der Lieferant muss über Qualitätszertifizierungen wie ISO 9001 verfügen und seine Prozesse streng kontrollieren.
- Technisches Fachwissen: Suchen Sie nach Lieferanten mit Know-how in Metallurgie und Pulverherstellung, um gemeinsam an der Optimierung der Pulvereigenschaften zu arbeiten.
- Kundenservice: Reaktionsfähigkeit bei Anfragen, technische Unterstützung und Verpackungs-/Logistikdienste sind von entscheidender Bedeutung.
- Preise: Vergleichen Sie die Preise verschiedener Lieferanten und Pulversorten je nach Menge. Holen Sie wettbewerbsfähige Angebote ein.
- Testmöglichkeiten: Der Lieferant sollte in der Lage sein, detaillierte Prüfberichte für jede Pulvercharge vorzulegen.
- Inventar: Erkundigen Sie sich nach Lagerbeständen und Vorlaufzeiten für Bestellungen. Just-in-time-Bestandsfähigkeit wird bevorzugt.
- Standort: Die geografische Nähe trägt dazu bei, die Versandkosten und Verzögerungen zu reduzieren, insbesondere bei häufigen Kleinaufträgen.
Die Auswahl eines Lieferanten, der diese Kriterien umfassend erfüllt, liefert das beständigste und kostengünstigste 6061-Pulver für die Produktion.
Pro und Kontra von 6061 Aluminium-Legierungspulver
Pulver aus der Aluminiumlegierung 6061 bietet mehrere Vorteile, hat aber auch einige Einschränkungen, die zu beachten sind:
Vorteile
- Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen
- Höhere Festigkeit als reines Aluminium und viele andere Legierungen
- Gute Schweißbarkeit mit den meisten Schweißverfahren
- Vielseitige Legierung, die zur Verbesserung der Eigenschaften wärmebehandelt werden kann
- Bessere Duktilität als 2xxx- und 7xxx-Legierungen beim Härten
- Geringere Kosten als die in der Luft- und Raumfahrt verwendeten Speziallegierungen
- Leicht erhältlich bei einer Vielzahl von Pulverlieferanten
Benachteiligungen
- Geringere Festigkeit als 2xxx und 7xxx Aluminiumlegierungspulver
- Nicht empfohlen für Anwendungen bei sehr hohen Temperaturen
- Anfällig für Spannungsrisskorrosion in bestimmten Umgebungen
- Das pulvermetallurgische Verfahren kann teurer sein als die Knetverarbeitung
- Das Erreichen von Zugeigenschaften, die denen von geschmiedetem 6061 entsprechen, kann eine Herausforderung sein.
- Oberflächengüte und Maßgenauigkeit können schlechter sein als bei CNC-gefrästen Teilen
- Die Pulverherstellung erfordert den Umgang mit explosiven feinen Aluminiumpartikeln
Für viele kommerzielle Anwendungen, bei denen mäßige Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und angemessene Kosten erforderlich sind, bietet die Pulverlegierung 6061 die besten Kompromisse. Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsanwendungen, die eine sehr hohe Festigkeit erfordern, benötigen spezielle Pulverlegierungen.
Vergleich zwischen den Aluminiumlegierungspulvern 6061, 6063 und 7075
6061-Aluminiumlegierungspulver bietet einen Mittelweg zwischen 6063- und 7075-Legierungen:
| Legierung | Zusammensetzung | Stärke | Korrosionsbeständigkeit | Schweißeignung | Kosten |
|---|---|---|---|---|---|
| 6061 | Al-Mg-Si | Mittel | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet | Mittel |
| 6063 | Al-Mg-Si | Niedrig | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet | Niedrig |
| 7075 | Al-Zn-Mg | Hoch | Gut | Messe | Hoch |
- 6063 hat die geringste Festigkeit, aber die beste Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit. Es wird in der Regel für architektonische Anwendungen verwendet.
- 6061 bietet die beste Kombination aus mittlerer Festigkeit, ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und guter Schweißbarkeit. Es wird häufig für strukturelle Anwendungen in verschiedenen Branchen verwendet.
- 7075 bietet eine sehr hohe Festigkeit, aber eine schlechtere Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit. Es wird vor allem in der hochfesten Luft- und Raumfahrt verwendet.
Für die meisten kommerziellen pulvermetallurgischen Anwendungen bietet 6061 das optimale Gleichgewicht zwischen Eigenschaften und Kosteneffizienz.
FAQ
F: Was sind die wichtigsten Legierungselemente in 6061 Aluminiumpulver?
A: Die wichtigsten Legierungselemente sind Magnesium, Silizium, Kupfer und Chrom. Magnesium- und Siliziumzusätze steuern das Ausscheidungshärtungsverhalten. Kupfer verbessert die Bearbeitungseigenschaften. Chrom trägt zur Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei.
F: Was ist der Unterschied zwischen 6061-T4 und T6?
A: Im Zustand T4 wird 6061 lösungsgeglüht und bis zu einem stabilen Zustand natürlich gealtert. T6 wird nach der Lösungsglühung künstlich gealtert, um die höchste Festigkeit zu erreichen. T6 bietet die höchste Festigkeit in der 6000er Serie.
F: Ist 6061er Aluminiumpulver schweißbar?
A: Ja, 6061-Pulver behält die hervorragende Schweißbarkeit der Knetlegierung 6061 bei. Die meisten Schmelz- und Festkörperschweißverfahren können problemlos auf 6061-Komponenten angewendet werden, die aus Pulver hergestellt wurden. Um Rissbildung zu vermeiden, sollten die richtigen Vorwärmverfahren eingehalten werden.
F: Was sind häufige Anwendungen von 6061-Pulver in der Luft- und Raumfahrt?
A: 6061 wird für eine Vielzahl von nicht kritischen Flugzeugkomponenten wie Beschläge, Halterungen, Fahrwerksteile, Hubschrauberrotorkomponenten, Getriebegehäuse, Hydraulikverteiler und andere Baugruppen verwendet, bei denen mittlere bis hohe Festigkeit und geringes Gewicht erforderlich sind.
F: Wie verhält sich 6061 Aluminiumpulver im Vergleich zu Edelstahlpulver?
A: 6061 hat eine geringere Festigkeit als Edelstahl, bietet aber ein besseres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Es bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Kohlenstoffstahl, ist aber in manchen Umgebungen weniger korrosionsbeständig als rostfreier Stahl. 6061-Pulver kann in den meisten Fällen zu niedrigeren Kosten als Edelstahl hergestellt werden.
F: Welche Vorsichtsmaßnahmen sind bei der Handhabung von Pulver aus der Aluminiumlegierung 6061 erforderlich?
A: Feines Aluminiumpulver ist hochreaktiv und entflammbar. Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören die Erdung der Ausrüstung, das Vermeiden aller Zündquellen, das Tragen geeigneter PSA, das Freihalten der Umgebung von Feuchtigkeit und das Vorhandensein von Feuerlöschsystemen. Es müssen sorgfältige Verfahren zur Handhabung des Pulvers angewendet werden.