Inleiding: Als een aluminium-mangaanlegering uit de 3-serie beschikt de 3003-aluminiumlegering over relatief goede verwerkbaarheidseigenschappen. Veelgebruikte bewerkingsprocessen zijn onder meer aluminiumprofiel, warmwalsen, gietwalsen en CNC-bewerking. De keuze van de bewerkingsmethode voor dit materiaal hangt af van de prestatie-eisen die aan de onderdelen worden gesteld, zoals warmteafvoer, precisie, verdere oppervlaktebehandeling, enz. Hieronder zal ik een gedetailleerde toelichting geven op de bewerking van 3003-aluminium.
3003 Chemische samenstelling
Volgens de informatie over de materiaalsamenstelling die door leveranciers van aluminiumlegeringen is verstrekt, zijn de belangrijkste bestanddelen en gehaltes van de 3003-aluminiumlegering als volgt.
| Element | Inhoud (%) |
|---|---|
| Silicium (Si) | ≤0,60% |
| IJzer (Fe) | ≤0,70% |
| Koper (Cu) | 0,05%～0,20% |
| Mangaan (Mn) | 1,00%～1,50% |
| Zink (Zn) | ≤0,10% |
| Overige elementen (totaal) | ≤0,15% |
| Aluminium (Al) | Saldo |
Aluminium (Al): Hoofdbestanddeel (ongeveer 98,6% of meer), het matrixelement van de legering, dat zorgt voor de fundamentele metaalkenmerken.
Mangaan (Mn): 1,0%～1,5%, het belangrijkste legeringselement, kan de sterkte, hardheid en corrosiebestendigheid van de legering aanzienlijk verbeteren, terwijl het de korrels verfijnt en de verwerkbaarheid verbetert.
Koper (Cu): 0,05%～0,20%; een kleine toevoeging kan putcorrosie verminderen, de corrosievorm gelijkmatiger maken en de corrosiebestendigheid verbeteren.
Silicium (Si): ≤0,6%; een kleine hoeveelheid kan de gietprestaties verbeteren, maar een te hoog gehalte kan de vervormbaarheid beïnvloeden.
IJzer (Fe): ≤0,7%; een kleine hoeveelheid kan de sterkte verbeteren, maar een te hoog gehalte kan de corrosiebestendigheid en de vervormbaarheid verminderen.
Zink (Zn): ≤0,11 TP3T; een kleine hoeveelheid heeft nauwelijks invloed op de prestaties.
3003 aluminium – Vergelijkbare materialen
Vergelijkbare materialen van de 3003-aluminiumlegering in andere landen
Voor de aluminiumlegering 3003 bestaan in verschillende landen overeenkomstige materialen. Hieronder volgen de belangrijkste equivalente kwaliteiten in de belangrijkste landen:
Verenigde Staten:
ASTM/AA-norm: 3003 (zoals 3003-O, 3003-H12 en andere hardheidsgraden)
UNS nummer: A93003
Europa:
EN-norm: EN AW-3003 (chemische samenstelling voldoet aan AlMn1Cu)
Duits DIN-norm: AlMnCu/3.0517
Frans NF-norm: A-M1 (of 3003(A-M1))
Brits BS-norm: L61 (of 3003(N3))
Japan: A3003 (komt overeen met de H4000- en H4100-serie)
Rusland: AMu (of 1400/AMЦ)
Internationale Organisatie voor Normalisatie (ISO) ISO 209.1: AlMn1Cu
China: aluminiumlegering 3003 (voldoet aan GB/T 3191)
3003 Eigenschappen van aluminium
Dichtheid: De dichtheid bedraagt ongeveer 2,73 g/cm³, waardoor het een lichtgewicht materiaal is dat bijdraagt aan het verminderen van het constructiegewicht en het realiseren van een lichtgewicht ontwerp.
Smeltpunt: Het smeltpunt van de 3003-aluminiumlegering ligt doorgaans rond de 660 ℃, waardoor het materiaal gemakkelijk te lassen en te gieten is. Dit materiaal mag echter niet worden gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen, zoals in motoronderdelen en kachels.
Mechanische eigenschappen: De treksterkte bedraagt ongeveer 140-180 MPa, de vloeigrens ongeveer 115 MPa en de rek kan oplopen tot 20%-30%. Het materiaal heeft een gemiddelde sterkte, een goede plasticiteit en een goede ductiliteit, en voldoet aan de sterkte-eisen voor algemene constructieonderdelen en containers. De sterkte wordt voornamelijk verbeterd door koudvervorming, zoals walsen en trekken.
Bewerkbaarheid
Vormbaarheid: Het materiaal heeft een uitstekende vervormbaarheid en kan gemakkelijk worden verwerkt tot onderdelen met complexe vormen door middel van walsen, extrusie, trekken, stansen, dieptrekken en andere bewerkingen. Het is geschikt voor de vervaardiging van containers, buizen, koellichamen, plaatwerkonderdelen, enz.
Prestaties bij CNC-frezen en -draaien: De bewerkbaarheid is matig. Een juiste afstelling van de bewerkingsparameters en oliekoeling is noodzakelijk om te voorkomen dat spaanders van 3003-aluminium aan het gereedschap blijven kleven en breuk veroorzaken.
Lasbaarheid: De 3003-aluminiumlegering laat goede lasprestaties zien en de mechanische eigenschappen van lasverbindingen blijven na het lassen stabiel, waardoor deze voldoet aan de normale gebruiksvereisten voor algemene constructiedelen, containers en afdichtingsonderdelen. Voor reparatie- of assemblagelassen van 3003-aluminiummaterialen wordt voornamelijk argonbooglassen (TIG/MIG) toegepast.
Versterking zonder warmtebehandeling: Vanwege de beperkte oplosbaarheid van mangaan in aluminium kan de sterkte van de 3003-aluminiumlegering niet aanzienlijk worden verbeterd door middel van warmtebehandelingsprocessen zoals afkoelen en veroudering. De prestaties ervan hangen voornamelijk af van de toestand na koudvervorming en de gloeibehandeling.
Elektrische en thermische geleidbaarheid: Het materiaal heeft een goede warmtegeleiding en elektrische geleidbaarheid, met een warmtegeleiding van ongeveer 120 W/(m·K) en een elektrische geleidbaarheid van ongeveer 411 TP3TIACS, waardoor het geschikt is voor koellichamen en geleidende onderdelen.
Bewerkingsprocessen die geschikt zijn voor aluminiumlegering 3003
Rollen: De staaf kan worden verwarmd tot 400-500 ℃ en door middel van meerdere walsbeurten worden verwerkt tot platen, banden of folies. Het materiaal is geschikt voor de productie van dunne platen, diepgetrokken onderdelen, enz., zoals blikjes en batterijbehuizingen.
Aluminium Extrusie: De staaf wordt verwarmd tot 450-500 ℃ en via extrusiematrijzen verwerkt tot profielen met verschillende dwarsdoorsneden, zoals deur- en raamkozijnen, koellichamen, buizen, enz. Het materiaal is geschikt voor de productie van onderdelen met complexe vormen.
Tekening: De aluminiumlegering O-temper 3003 kan door middel van trekbewerkingen de sterkte en hardheid van het materiaal verbeteren en wordt vaak gebruikt voor de productie van onderdelen die een relatief hoge verbindings- en bevestigingssterkte vereisen, zoals klinknagels en bevestigingsmiddelen.
CNC-bewerking:
Aluminiumlegering 3003 kan op maat worden verwerkt CNC frezen voor de productie van warmteafvoercomponenten, eindkappen, flenzen, kleppenblokken, koppelingen, enz.
Het zorgt voor een effectieve gewichtsvermindering en voldoet tegelijkertijd aan de eisen op het gebied van corrosiebestendigheid, warmteafvoer en lasbaarheid.
Gangbare warmverwerkingsstanden van de 3003-aluminiumlegering
O hardheid (gegloeide toestand): De 3003-aluminiumlegering in O-toestand heeft een volledige gloeibehandeling ondergaan. Het materiaal is het zachtst en heeft de hoogste vervormbaarheid en rek. Het is geschikt voor complexe vervormingsprocessen zoals dieptrekken, buigen en diepstempelen, en wordt vaak gebruikt in voedselverpakkingen, keukengerei, chemische verpakkingen en andere producten waaraan hoge eisen worden gesteld op het gebied van vervormbaarheid.
H12 hardheid (1/4 hard): De H12-hardheid wordt verkregen door lichte koudvervorming van 3003-aluminium, waardoor het materiaal een zekere sterkte krijgt met behoud van een goede vervormbaarheid en verwerkbaarheid. Het is geschikt voor onderdelen die een zekere sterkte vereisen en mogelijk nabehandeling nodig hebben, zoals samengestelde verpakkingsmaterialen en kleine constructiedelen.
H14 hardheid (halfharde toestand): De H14-hardheid kenmerkt zich door een matige mate van koudverharding en biedt een goede balans tussen sterkte en vervormbaarheid. Het is een van de meest voorkomende hardheden van de 3003-aluminiumlegering en wordt veel gebruikt in buizen, containers, decoratieve bouwonderdelen en andere producten.
H18 hardheid (volledig gehard): De H18-hardheid kenmerkt zich door de hoogste mate van koudverharding, met een relatief hoge sterkte en hardheid, maar een lage rek. Deze hardheid is niet geschikt voor bewerkingen met complexe vervormingen en wordt voornamelijk gebruikt voor auto-onderdelen, behuizingen van elektronische apparaten en constructiedelen van dun plaatstaal waaraan hoge eisen worden gesteld op het gebied van sterkte, vlakheid en maatvastheid.
H24 hardheid (gedeeltelijk gegloeid na koudvervorming): De H24-hardheid wordt verkregen door gedeeltelijke gloeibehandeling na koudvervorming. Deze combinatie biedt een goede balans tussen sterkte en vervormbaarheid en levert uitstekende algemene prestaties. Het materiaal wordt veelvuldig gebruikt voor de bouw van vliesgevels, reclameborden, behuizingen van elektrische apparaten en algemene onderdelen van bewerkt plaatstaal.
H112 hardheid (na warmvervorming): De H112-hardheid wordt doorgaans geleverd direct na warmvervorming, zoals warmwalsen en warmstrangpersen van 3003-aluminium. De eigenschappen worden sterk beïnvloed door het bewerkingsproces; het materiaal heeft een matige totale sterkte en een goede vervormbaarheid. Het wordt vaak gebruikt in profielen, buizen, onderdelen voor warmtewisselaars en andere producten.
Toepassingen en onderdelen van 3003-aluminium
- Chemische en voedingsmiddelenindustrie
Geschikt voor opslagtanks, tankcarrosserieën, leidingen, afdekkingen voor opslagtanks, leidingkoppelingen, lagedrukflenzen, afdichtingsonderdelen voor lichte belasting, enz., en voldoet aan de algemene eisen voor de opslag en het transport van vloeistoffen en voor corrosiebestendigheid. - Bouw- en decoratiesector
Geschikt voor de vervaardiging van ondergronden voor vliesgevels, decoratieve panelen voor binnen, plafonds, antislipvloeren, dakgoten, regenpijpen, sierlijsten, enz., waarbij gebruik wordt gemaakt van de goede vervormbaarheid, weersbestendigheid en prestaties op het gebied van oppervlaktebehandeling. - Sector dagelijkse benodigdheden en keukengerei
Geschikt voor deksels van pannen, keukengerei, serviesgoed, behuizingen van thermoboxen, blikjes voor dranken, afdichtingsonderdelen, enz. Het materiaal is gemakkelijk te verwerken, corrosiebestendig en geschikt voor massale verwerking en productie. - Koel-, airconditioning- en warmtewisselaarsystemen
Geschikt voor verdampers, condensors, koellichamen, eindkappen, buisfittingen, verdelers, verbindingen voor verzamelbuizen en toebehoren voor warmtewisselaars, waarbij gebruik wordt gemaakt van de goede warmtegeleiding, corrosiebestendigheid en lasbaarheid van het materiaal.
Oppervlakteafwerking voor 3003-aluminium
Veelgebruikte en geschikte methoden voor oppervlaktebehandeling van de 3003-aluminiumlegering kunnen worden gekozen op basis van de gebruiksomgeving van het product, de eisen ten aanzien van het uiterlijk, de eisen op het gebied van corrosiebescherming en het kostenbudget.
Poedercoating / Elektrostatisch poederspuiten
Poedercoating is een relatief veelgebruikte methode voor de oppervlaktebehandeling van de 3003-aluminiumlegering. Poedercoating wordt via elektrostatische adsorptie op het oppervlak van de aluminiumlegering gespoten, waarna het wordt verwarmd en uitgehard tot een dichte coating. Het kenmerkt zich door rijke kleuren, een goede dekkracht en een relatief hoge weersbestendigheid, en wordt vaak gebruikt voor behuizingen van industriële apparatuur, decoratieve onderdelen voor gebouwen, aluminium panelen voor buitengebruik en chassisbehuizingen.
Chemische omzettingsbehandeling
Bij een chemische conversiebehandeling wordt door middel van een chemische reactie een dunne film op het oppervlak van de 3003-aluminiumlegering gevormd, waardoor de corrosiebestendigheid van het substraat en de hechting van daaropvolgende coatings worden verbeterd. Deze behandeling wordt vaak toegepast als voorbehandeling vóór het spuiten, schilderen of verlijmen, en kan ook worden gebruikt voor interne constructiedelen en industriële componenten waaraan geen hoge eisen worden gesteld op het gebied van corrosiebestendigheid. Het proces is eenvoudig en relatief goedkoop.
Zandstralingsbehandeling
Bij zandstralen wordt een zandstroom met hoge snelheid op het oppervlak van de 3003-aluminiumlegering gericht, waardoor oxidelagen, lichte krassen en bewerkingssporen worden verwijderd en een gelijkmatige matte of ruwe textuur ontstaat. Deze methode is geschikt voor decoratieve onderdelen die een matte textuur vereisen, en wordt ook vaak toegepast als voorbehandeling voorafgaand aan spuitlakken of andere oppervlaktebehandelingen. Zandstralen biedt op zichzelf echter geen langdurige bescherming tegen corrosie en moet meestal worden gecombineerd met spuiten of een chemische conversiebehandeling.
Behandeling met borstelen
Door middel van mechanisch schuren worden bij de borstelbehandeling decoratieve texturen, zoals rechte lijnen of willekeurige patronen, op het oppervlak van de 3003-aluminiumlegering aangebracht. Deze behandeling kan de metaaltextuur versterken en kleine oppervlaktefoutjes verbergen, en wordt vaak toegepast bij decoratieve aluminiumproducten, panelen, behuizingen en naamplaatjes. De belangrijkste functie is echter het verbeteren van het uiterlijk; de corrosiebestendigheid is beperkt. Bij gebruik in vochtige omgevingen of buitenshuis wordt aanbevolen om deze afwerking te combineren met een transparante beschermlaag of een spuitbehandeling.
Veelvoorkomende materiaalvormen van 3003-aluminium
3003 aluminiumplaat
Aluminiumplaat 3003 is een van de meest gangbare materiaalvormen, met een breed diktebereik. Het kan worden gebruikt voor dunne platen, middelmatige platen en sommige dikke plaatproducten. Vanwege de goede vervormbaarheid, het gemak waarmee het kan worden gevormd en de goede corrosiebestendigheid wordt het vaak gebruikt voor de vervaardiging van containers, tanks, ondergronden voor gevelbekleding, decoratieve panelen, keukengerei, plaatwerkonderdelen en algemene structurele bekledingsonderdelen.
Aluminiumplaat 3003 kan worden bewerkt door middel van stansen, buigen, trekken, dieptrekken, walsen en andere bewerkingen. Het is met name geschikt voor producten waarvoor vervormbaarheid en corrosiebestendigheid vereist zijn, maar waarvoor geen hoge sterkte nodig is.
3003 aluminium buis
Aluminiumlegering 3003 kan worden verwerkt tot naadloze buizen, gelaste buizen of warmtewisselaarbuizen. Vanwege de goede corrosiebestendigheid, lasbaarheid en warmtegeleiding wordt deze legering veelvuldig gebruikt voor pijpleidingen voor vloeistoftransport, lagedrukpijpleidingen, olieleidingen voor auto’s, chemische pijpleidingen, condensors, verdampers, warmtewisselaarfittingen en aanverwante componenten in airconditioning- en koelsystemen.
Er moet worden opgemerkt dat aluminium buizen van het type 3003 geschikter zijn voor toepassingen met gemiddelde en lage sterkte en lage druk, en niet worden aanbevolen voor werkomstandigheden met hoge druk, hoge belasting of hoge temperaturen.
3003 aluminiumprofiel
Van de 3003-aluminiumlegering kunnen door middel van extrusie en andere processen profielen met bepaalde dwarsdoorsnedevormen worden vervaardigd, zoals decoratieve profielen, koellichaamprofielen, profielen voor buisverbindingen, lichtgewicht draagonderdelen en algemene industriële profielen. De voordelen zijn onder meer een goede vervormbaarheid en een goede corrosiebestendigheid. Bovendien kan het worden gecombineerd met poedercoating, chemische conversiebehandeling, borstelen en andere oppervlaktebehandelingen om het uiterlijk en de beschermende eigenschappen te verbeteren.
Als het profiel echter hoge constructieve belastingen moet kunnen weerstaan, of als er hoge eisen worden gesteld aan sterkte, stijfheid en mechanische prestaties, wordt doorgaans de voorkeur gegeven aan aluminiumlegeringen zoals 6061, 6063 en 6082.
3003 aluminiumstrip
Aluminiumstrip 3003 heeft doorgaans een relatief geringe dikte en een goede vervormbaarheid, waardoor deze geschikt is voor continue bewerkingen zoals wikkelen, snijden, stansen en trekken. Het wordt vaak gebruikt voor verpakkingsmaterialen, substraten voor aluminiumfolie, koelribben, pakkingen, gestanste onderdelen, materialen voor batterijbehuizingen, decoratieve strips en bepaalde flexibele constructieonderdelen.
Omdat de 3003-aluminiumlegering een goede vervormbaarheid en corrosiebestendigheid heeft, zijn bandproducten geschikt voor massaproductie en continue verwerking.
3003 aluminium versus 5052 versus 6061
Een eenvoudige vergelijking van de verschillen tussen 3003, 5052-aluminium , en 6061-aluminium :
De 3003-aluminiumlegering kan haar sterkte alleen vergroten door middel van koudvervorming. 5052 is een roestbestendige aluminiumlegering uit de Al-Mg-serie, die dankzij het hogere magnesiumgehalte een sterkere versterking door vaste oplossing bereikt. 6061 is een Al-Mg-Si-legering en kan door middel van een T5/T6-warmtebehandeling aanzienlijke verouderingsverhardingseffecten bereiken.
3003 biedt een veel betere vervormbaarheid en dieptrekprestaties dan 5052, met een rek van 30%–40% in de O-toestand. 5052 heeft een hogere treksterkte en hardheid, maar is gevoeliger voor het vastlopen van gereedschap tijdens de bewerking en heeft een lagere dieptrekgrens. 6061 biedt uitstekende bewerkbaarheid na warmtebehandeling, maar het dieptrekvermogen is veel zwakker dan dat van 3003, en de lasbaarheid is ook relatief slechter.
3003 heeft een uitstekende weerstand tegen corrosie door atmosferische invloeden en zoet water, maar de weerstand tegen corrosie door zeewater is slechts matig. 5052 biedt een aanzienlijk betere weerstand tegen corrosie door zeewater en maritieme atmosferische invloeden dan 3003, waardoor het geschikt is voor maritieme omgevingen. 6061 heeft een goede algemene corrosiebestendigheid, maar de lasnaden zijn gevoelig voor interkristallijne corrosie en de weerstand tegen zeewater is matig. Bij de 3003-aluminiumlegering bestaat er geen risico op interkristallijne corrosie na het lassen.
3003 is goedkoper en is het voorkeursmateriaal voor diepgetrokken onderdelen zoals warmtewisselaars voor koelinstallaties en voedselverpakkingen. 5052 is iets duurder en wordt voornamelijk gebruikt voor constructieonderdelen die een gemiddelde tot hoge sterkte en corrosiebestendigheid vereisen, zoals scheepsonderdelen en hydraulische kleppenblokken. 6061 kost meer dan 3003 en is een wereldwijd gebruikt CNC-constructiealuminium, dat op grote schaal wordt toegepast in constructieonderdelen, klephuizen, frames en andere componenten.
3003 is gemakkelijk te verwerken en goedkoop;
5052 heeft een betere corrosiebestendigheid en betere buigprestaties;
6061 biedt de beste sterkte en bewerkbaarheid en is geschikt voor CNC-onderdelen en constructieonderdelen.
Overzicht van de bewerking van 3003-aluminium
Hierboven is een algemene toelichting op dit materiaal gegeven. Ik denk dat u nu een redelijk duidelijk beeld hebt van de 3003-aluminiumlegering. Als u meer wilt weten over dit onderwerp en advies wilt over de bewerking, kunt u contact opnemen met onze klantenservice van Weldo Machining Engineering. Daarnaast kunnen wij ook een transparante bewerking van de 3003-aluminiumlegering aanbieden. citaat om ervoor te zorgen dat uw project betere winstmarges behaalt.
