3003 Bobine en aluminium vs 3004 Bobine en aluminium - performance, Coût & Formabilité

1. Introduction

La sélection de l'alliage d'aluminium correct est une décision critique dans la fabrication et l'ingénierie, impactant directement les performances du produit, durabilité, et la rentabilité.

Dans la série 3xxx polyvalente d'alliages d'aluminium, 3003 bobine d'aluminium contre 3004 bobine d'aluminium sont deux matériaux proéminents, chacun possédant des caractéristiques distinctes qui les rendent adaptées à un large éventail d'applications.

Alors qu'ils partagent une lignée commune, Des différences subtiles mais significatives dans leur composition et leurs propriétés dictent leurs utilisations optimales.

Cet article fournit un complet, comparaison approfondie entre 3003 bobine d'aluminium contre 3004 bobine d'aluminium.

Nous analyserons méticuleusement leurs compositions chimiques, Propriétés physiques et mécaniques, formabilité, résistance à la corrosion, et applications clés.

L'objectif est d'équiper les ingénieurs, designers, et les professionnels de l'approvisionnement avec les connaissances nécessaires pour prendre des décisions éclairées lors du choix entre ces deux alliages capables.

3003 Bobine en aluminium vs 3004 Bobine d'aluminium

2. Désignation et arrière-plan en alliage

Le 3alliages en aluminium de la série xxx sont connus pour leur force modérée, excellente formabilité, et bonne résistance à la corrosion, principalement parce que le manganèse est leur élément d'alliage principal.

Brève histoire des alliages en aluminium de la série 3XXX

Les alliages de la série 3xxx ont été développés pour offrir une résistance améliorée sur le 1xxx (commercialement pur) Série tout en conservant une grande partie de leur excellente formabilité et une résistance à la corrosion.

Alliage 3003, L'un des premiers et des plus largement utilisés dans cette série, établi une référence pour les applications à usage général.

Système de numérotation en alliage (Famille al-mn-mg)

Selon l'association en aluminium (AA) Système de désignation pour les alliages forts:

• Le premier chiffre «3» identifie le groupe d'alliages, Où le manganèse (Mn) est l'élément d'alliage majeur.
• Les chiffres suivants spécifient des alliages individuels dans la série.
  Alors que 3003 est principalement un alliage al-mn, 3004 appartient à la sous-famille al-mn-mg, indiquant le rôle significatif du magnésium dans sa composition et ses propriétés.

Évolution de 3003 pour 3004

Alliage 3004 a été développé comme une évolution de 3003, spécifiquement pour atteindre une résistance plus élevée tout en conservant une bonne formabilité et une bonne résistance à la corrosion.

L'ajout stratégique de magnésium à la base al-mn de 3003 a abouti à 3004, un alliage particulièrement bien adapté aux applications exigeant une plus grande intégrité structurelle, comme les corps de boisson peuvent.

3. Composition chimique: 3003 Bobine en aluminium vs 3004 Bobine d'aluminium

La distinction critique est le ajout intentionnel de 0.8-1.3% magnésium en 3004 aluminium, qui est absent ou présent uniquement comme une impureté en 3003.

Cet ajout de magnésium est la principale raison des propriétés mécaniques améliorées de 3004.

4. Propriétés physiques: 3003 Bobine en aluminium vs 3004 Bobine d'aluminium

Les propriétés physiques des alliages en aluminium sont fondamentales pour leur comportement dans diverses applications, influençant tout, du poids à la gestion thermique.

Alors que 3003 bobine en aluminium vs 3004 La bobine en aluminium partage de nombreuses similitudes en raison de leur contenu élevé en aluminium, Des différences subtiles existent.

Vous trouverez ci-dessous un tableau comparatif des propriétés physiques clés pour 3003 bobine en aluminium vs 3004 bobine d'aluminium.

Notez que ce sont des valeurs typiques et peuvent varier légèrement en fonction de la composition exacte dans les plages autorisées et du tempérament spécifique du matériau.

Les valeurs sont généralement pour la température ambiante, sauf indication contraire.

Observations clés de la table des propriétés physiques:

• Densité: Les deux alliages sont très similaires en densité, en faisant d'excellents choix pour les applications légères.
  La densité légèrement inférieure de 3004 est dû au magnésium plus léger que l'aluminium.
• Propriétés thermiques et électriques: 3003 présente généralement une conductivité thermique et électrique légèrement plus élevée par rapport à 3004.
  Cette différence, Bien que petit, pourrait être une considération dans les applications où ces propriétés sont essentielles (par exemple., Échangeurs de chaleur très efficaces ou composants électriques).
• Gamme de fusion: 3004 a une température de solidus légèrement inférieure (La température à laquelle la fusion commence), qui pourrait être pertinent dans certains scénarios à haute température ou pendant le soudage.
• Rigidité: 3004 est légèrement plus rigide (Module d'élasticité plus élevé) que 3003.
• Autres propriétés: De nombreuses autres propriétés physiques comme une capacité thermique spécifique, coefficient de dilatation thermique (très similaire), Coefficient de Poisson, réflectivité, et l'émissivité sont largement comparables entre les deux alliages, reflétant leur base en aluminium partagé.

Alors que les propriétés mécaniques (force, dureté, ductilité) montrer des différences plus prononcées en raison du magnésium en 3004, Leurs caractéristiques physiques fondamentales restent globalement similaires, souligner leur lignée partagée dans la série 3xxx.

Le choix basé sur les propriétés physiques se résume souvent à des exigences très spécifiques où même de légères variations de conductivité ou de comportement de fusion pourraient être critiques.

5. Propriétés mécaniques

Note de transition: Pendant que AA 3004 surpasse clairement AA 3003 en force, Les formateurs doivent s'adapter à sa ductilité réduite lors de la spécification des rayons de pliage minimum ou des rapports de dessin.

6. Formabilité et ouvrabilité: 3003 Bobine en aluminium vs. 3004 Bobine d'aluminium

Pliabilité

• 3003: Exposent une excellente courbabilité, capable de rayons de virage serrés, surtout dans les tempéraments plus doux (par exemple., 0T à 1T pour o tempérament).
• 3004: A également une bonne courbabilité, mais en raison de sa force plus élevée, Il peut nécessiter des rayons de pliage légèrement plus grands pour une épaisseur et un tempérament donné par rapport à 3003 (par exemple., 1T à 2t pour o tempérament).

Test de flexion de 3003 Aluminium

Caractéristiques de dessin profond

• 3003: Réputé pour ses excellentes capacités de dessin profond, Le rendre idéal pour les ustensiles de cuisine, conteneurs, et des formes complexes. Il a un bon rapport de tirage limitant (LDR).
• 3004: Possède de très bonnes propriétés de dessin profond, suffisant pour exiger des applications comme les boissons de boisson. Son contenu en magnésium aide à contrôler les «oreilles» (La formation de bords ondulés pendant le dessin profond) plus efficacement que dans 3003 pour certaines applications.

Comportement de durcissement de la tension

Les deux alliages se cachent considérablement pendant le travail à froid.

Cependant, 3004 présente généralement un taux de durcissement de tension plus élevé (Exposant de durcissement de tension plus élevé «N») en raison de la présence de magnésium.

Cela signifie qu'il se renforce plus rapidement avec une déformation, contribuant à sa résistance finale plus élevée dans des conditions trempées.

Soudabilité

3003 bobine en aluminium vs 3004 La bobine en aluminium est facilement soudable en utilisant des techniques de soudage de fusion communes comme Tig (Soudage à l'arc au tungstène à gaz) Et moi (Soudage à l'arc en métal à gaz).

• Alliage de remplissage recommandé pour 3003: AA4043 ou AA1100.
• Alliage de remplissage recommandé pour 3004: AA4043 à des fins générales, ou aa5356 si une résistance à la soudure plus élevée est souhaitée (Bien que les soins doivent être pris avec 5356 sur les séries 3xxx en raison de la ségrégation potentielle du magnésium s'il n'est pas correctement contrôlé).
  La zone touchée par la chaleur (Haz) éprouvera du ramollissement (recuit) dans les deux alliages.

Usinabilité

• 3003 & 3004: Les deux ont une machinabilité équitable pour les alliages d'aluminium, Surtout dans des températures plus dures. Ils peuvent être quelque peu «gommeux» dans le déemploi (recuit) condition, conduisant à l'accumulation de puces. Utilisation d'outils Sharp, Fluides de coupe appropriés, et des vitesses plus élevées peuvent améliorer l'usinage.

7. Résistance à la corrosion: Durabilité dans divers environnements

Résistance générale à la corrosion

Les deux 3003 et 3004 présenter une excellente résistance à la corrosion atmosphérique et attaquer par une grande variété d'aliments, breuvages, et de nombreux produits chimiques industriels.

Cela est dû à la formation d'une stable, adhérent, et oxyde d'aluminium auto-guérison (Al₂o₃) film passif sur leurs surfaces.

Corrosion piquante

Ils offrent une bonne résistance à la corrosion de piqûres dans les environnements neutres ou légèrement acides / alcalins.

Cependant, Exposition à des solutions agressives contenant du chlorure (comme l'eau de mer ou les sels de désinfecter) peut induire des piqûres, bien que les alliages de la série 3xxx soient généralement plus résistants que certaines autres familles d'alliages en aluminium comme 2xxx ou 7xxx.

Crackage de corrosion des contraintes (CSC)

Dans les conditions de service typiques et les températures, ni l'un ni l'autre 3003 ni 3004 est généralement considéré comme sensible à la fissuration de la corrosion du stress.

Influence des éléments d'alliage sur la corrosion

• Manganèse (Mn): A peu d'effet néfaste sur la résistance à la corrosion et peut même l'améliorer légèrement dans certains cas.
• Magnésium (mg) dans 3004: Maintient généralement la bonne résistance à la corrosion typique des alliages al-mn. Tandis que les alliages très élevés de magnésium al-mg (Comme certaines séries 5xxx) peut parfois être sensible à la CSC ou à la corrosion intergranulaire si elle est mal traitée ou sensibilisée, Ce n'est pas une préoccupation typique pour les niveaux de magnésium en 3004.
• Cuivre (Cu): Petites quantités de cuivre, comme présent dans les deux alliages, peut réduire légèrement la résistance à la corrosion générale si elle n'est pas uniformément distribuée dans la matrice, Mais les niveaux sont généralement suffisamment bas pour ne pas causer de problèmes importants pour la plupart des applications.

Performance dans des environnements spécifiques

• Marin: Bien qu'il ne soit pas des alliages marins primaires, Ils offrent une juste résistance aux atmosphères marines, Mais l'immersion directe de l'eau salée favoriserait les alliages de la série 5xxx.
• Industriel: Bonne résistance à de nombreuses fumées et produits chimiques industriels.
• Contact alimentaire: Les deux sont largement utilisés et considérés comme sûrs pour les applications de contact alimentaire lorsqu'elles sont correctement nettoyées et dans des températures appropriées.

8. Applications clés: 3003 Bobine en aluminium vs 3004 Bobine d'aluminium

Lors de la sélection d'un alliage en aluminium à usage industriel ou commercial, Les performances spécifiques à l'application doivent être prioritaires.

Alors que 3003 bobine en aluminium vs 3004 Bobine d'aluminium partage une base métallurgique similaire, Leurs profils de résistance et de formabilité différents les conduisent à servir à la fois des rôles de chevauchement et de rôles distincts dans divers secteurs. Vous trouverez ci-dessous une ventilation faisant autorité de où et pourquoi chaque alliage excelle.

3003 Bobine en aluminium pour panneaux ondulés

AA 3003 Applications de bobine en aluminium

3003 bobine d'aluminium est précieux pour son activabilité exceptionnelle, résistance à la corrosion, et la rentabilité.

Sa force modérée le rend idéal pour les applications qui nécessitent une formation approfondie, pliant, ou dessin profond sans craquer.

Secteurs et produits clés:

• Revêtement architectural et toiture:
  3003 est largement utilisé dans les panneaux ondulés, fascia, gouttes, et les systèmes de toiture en raison de sa capacité à résister à l'exposition atmosphérique sans corrodage.
• Ustensiles de cuisine et équipement de cuisine:
  Il est largement utilisé dans les autocuiseurs, des casseroles, et des plateaux de cuisson en raison de sa conductivité thermique et de sa formabilité facile.
• CVC et échangeurs de chaleur:
  Utilisé dans les ailerons et les systèmes de conduits d'évaporateur, 3003 offre une bonne combinaison de conductivité thermique et de flexibilité.
• Réservoirs de stockage et conteneurs de carburant (Non pressurisé):
  3003La facilité de soudage et une forte résistance à la corrosion en font un choix intelligent pour les conteneurs exposés à des produits chimiques ou à l'humidité.
• Veste d'isolation et revêtement:
  Pour l'isolation de l'équipement et de l'équipement, 3003 offre une durabilité avec facilité de fabrication.

3004 Bobine en aluminium pour les corps de boisson peut

AA 3004 Applications de bobine en aluminium

3004 s'appuie sur 3003 en améliorant la force par l'ajout de magnésium, permettre Gauges plus minces et applications de chargement plus élevées.

Il fonctionne bien dans les rôles semi-structurels sans sacrifier trop de fabrique.

Secteurs et produits clés:

• Cans de boisson et de nourriture:
  Peut-être que son application la plus connue, 3004 La norme de l'industrie est-elle dessinée et fermée (D&je) Les boissons en aluminium peuvent les corps.
• Panneaux de carrosserie automobiles et garniture:
  Dans certaines zones non structurales ou légèrement stressées du véhicule, comme les couvercles de roues ou les moulures décoratives, 3004 est sélectionné pour son efficacité de force à poids.
• Caravane et panneaux de camion:
  Pour les applications de transport, 3004 établit un équilibre entre la formabilité et la force, surtout là où la légèreté structurelle est primordiale.
• Facades de construction et murs de rideau:
  En raison de son amélioration de la résistance mécanique et de sa durabilité, 3004 convient aux panneaux de grande région qui doivent résister aux charges de vent et structurelles.
• Boîtiers d'appareil:
  Il est également utilisé dans les tambours à laver, doublures micro-ondes, et d'autres composants qui nécessitent une formabilité avec une meilleure usure et une meilleure résistance 3003 peut offrir.

Applications qui se chevauchent et les facteurs de décision

Dans certains cas, Soit l'alliage peut être utilisé, en fonction des exigences de conception, sensibilité au coût, et former des contraintes.

9. Conclusion

3003 bobine d'aluminium CONTRE 3004 bobine d'aluminium sont des matériaux très précieux et polyvalents dans la série d'alliages en aluminium 3xxx.

Ils partagent des forces communes dans une excellente formabilité et une résistance à la corrosion robuste.

Cependant, Le différenciateur clé réside dans l'ajout intentionnel de magnésium à 3004, qui confère une traction et une limite d'élasticité significativement plus élevées par rapport à la composition principalement al-Mn de 3003.

Finalement, le choix entre 3003 et 3004 bobine d'aluminium dépend des exigences spécifiques de l'application.

Pour la formation générale où la force modérée suffit, 3003 offre une solution excellente et économique.

inversement, pour les applications nécessitant une plus grande intégrité structurelle, Rapports de force / poids plus élevés (comme dans les canettes de boissons permettant des murs plus fins), ou de meilleures performances à des températures modérément élevées, 3004 apparaît comme le choix supérieur et souvent nécessaire.

Une évaluation approfondie des besoins de propriété mécanique, Exigences de formation, et les considérations de coûts guideront la sélection optimale, Assurer le succès des produits et l'efficacité de la fabrication.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1: Quelle est la principale différence chimique entre 3003 et 3004 aluminium?

UN: La principale différence chimique est que 3004 L'aluminium contient approximativement 0.8-1.3% magnésium (mg) En tant qu'élément d'alliage significatif, En plus du manganèse (Mn), alors que 3003 est principalement un alliage en aluminium-manganais avec seulement des traces de magnésium, si.

Q2: Est 3004 L'aluminium est considérablement plus fort que 3003 aluminium?

UN: Oui, 3004 L'aluminium est nettement plus fort que 3003 aluminium dans des températures comparables. Par exemple, La résistance à la traction de 3004-H34 peut être autour 285 MPa, tandis que le 3003-H14 est généralement dans le 140-180 Gamme MPA. Cela est principalement dû à l'ajout de magnésium en 3004.

Q3: Pourquoi est-ce que 3004 Aluminium utilisé pour les boîtes de boisson au lieu de 3003?

UN: 3004 L'aluminium est préféré pour les corps de boisson En raison de sa force plus élevée, qui permet des murs de canettes plus minces (descente), Économiser du matériel et du poids. Il a également d'excellentes caractéristiques de dessin en profondeur adaptées à la fabrication des canettes et peut résister à la pression interne des boissons gazeuses.

Q4: Quel alliage a une meilleure formabilité, 3003 ou 3004?

UN: Les deux ont une bonne à excellente formabilité. Cependant, 3003 présente généralement une ductilité légèrement meilleure et peut gérer des opérations de formation plus graves ou des rayons de pliage plus serrés, surtout dans les tempéraments plus doux, En raison de sa force inférieure. 3004 offre toujours une très bonne formabilité pour des tâches exigeantes comme la fabrication.

Q5: Sont les deux 3003 et 3004 L'aluminium est considéré comme de qualité alimentaire?

UN: Oui, les deux 3003 et 3004 L'aluminium est largement utilisé dans les applications de contact alimentaire (par exemple., ustensiles de cuisine, canettes de boisson) et sont généralement considérés comme sûrs lorsqu'ils sont correctement traités et nettoyés. Ils répondent à la FDA et à d'autres exigences réglementaires pour les matériaux de qualité alimentaire.