3003 Bobina de alumínio vs. 3004 Bobina de alumínio - desempenho, Custo & Formabilidade
11,099 Visualizações 2025-06-23 06:04:07
1. Introdução
A seleção da liga de alumínio correta é uma decisão crítica em fabricação e engenharia, impactando diretamente o desempenho do produto, durabilidade, e custo-benefício.
Dentro da versátil série 3xxx de ligas de alumínio, 3003 bobina de alumínio vs 3004 bobina de alumínio são dois materiais proeminentes, cada um possuindo características distintas que os tornam adequados para uma ampla variedade de aplicações.
Enquanto eles compartilham uma linhagem comum, Diferenças sutis, porém significativas, em sua composição e propriedades ditam seus usos ideais.
Este artigo fornece um abrangente, Comparação aprofundada entre 3003 bobina de alumínio vs 3004 bobina de alumínio.
Analisaremos meticulosamente suas composições químicas, propriedades físicas e mecânicas, conformabilidade, resistência à corrosão, e principais aplicações.
O objetivo é equipar os engenheiros, designers, e profissionais de compras com o conhecimento necessário para tomar decisões informadas ao escolher entre essas duas ligas capazes.
3003 Bobina de alumínio vs. 3004 Bobina de Alumínio
2. Designação de liga e fundo
O 3ligas de alumínio da série xxx são conhecidos por sua força moderada, excelente conformabilidade, e boa resistência à corrosão, principalmente devido ao manganês ser seu principal elemento de liga.
Breve história das ligas de alumínio da série 3xxx
As ligas da série 3xxx foram desenvolvidas para oferecer uma força aprimorada em relação ao 1xxx (comercialmente puro) série, mantendo grande parte de sua excelente formabilidade e resistência à corrosão.
Liga 3003, um dos primeiros e mais amplamente utilizados nesta série, estabeleceu uma referência para aplicações de uso geral.
Sistema de numeração de liga (Família al-Mn-Mg)
De acordo com a associação de alumínio (AA) Sistema de designação para ligas forjadas:
- O primeiro dígito "3" identifica o grupo de ligas, onde manganês (Mn) é o principal elemento de liga.
- Os dígitos subsequentes especificam ligas individuais dentro da série.
Enquanto 3003 é principalmente uma liga al-mn, 3004 pertence à subfamília al-mn-mg, indicando o papel significativo do magnésio em sua composição e propriedades.
Evolução de 3003 para 3004
Liga 3004 foi desenvolvido como uma evolução de 3003, especificamente para obter maior força, mantendo boa formabilidade e resistência à corrosão.
A adição estratégica de magnésio à base al-Mn de 3003 resultou em 3004, Uma liga particularmente adequada para aplicações que exigem maior integridade estrutural, como bebidas latas de bebidas.
3. Composição química: 3003 Bobina de alumínio vs. 3004 Bobina de Alumínio
| Elemento | AA 3003 Faixa nominal (%) | AA 3004 Faixa nominal (%) | Influência chave |
| Silício (E) | 0.6 máximo | 0.30 máximo | Pequenas adições podem afetar a castabilidade e a fluidez. |
| Ferro (Fé) | 0.7 máximo | 0.7 máximo | Impureza comum; controlado para otimizar propriedades. |
| Cobre (Cu) | 0.05 – 0.20 | 0.25 máximo | Pequenas quantidades podem aumentar a força, mas podem reduzir levemente a resistência à corrosão. |
| Manganês (Mn) | 1.0 – 1.5 | 1.0 – 1.5 | Fortalecedor primário na série 3xxx; melhora o endurecimento da tensão. |
| Magnésio (mg) | – | 0.8 – 1.3 | Diferenciador -chave; aumenta significativamente a força em 3004. |
| Zinco (Zn) | 0.10 máximo | 0.25 máximo | Geralmente uma impureza nesses níveis. |
| Outros, cada | 0.05 máximo | 0.05 máximo | |
| Outros, total | 0.15 máximo | 0.15 máximo | |
| Alumínio (al) | Equilíbrio | Equilíbrio | Metal base. |
A distinção crítica é o Adição intencional de 0.8-1.3% magnésio em 3004 alumínio, que está ausente ou presente apenas como uma impureza em 3003.
Esta adição de magnésio é o principal motivo das propriedades mecânicas aprimoradas da 3004.
4. Propriedades físicas: 3003 Bobina de alumínio vs. 3004 Bobina de Alumínio
As propriedades físicas das ligas de alumínio são fundamentais para seu comportamento em várias aplicações, influenciando tudo, desde o peso ao gerenciamento térmico.
Enquanto 3003 Bobina de alumínio vs. 3004 A bobina de alumínio compartilhe muitas semelhanças devido ao seu alto teor de alumínio, Existem diferenças sutis.
Abaixo está uma tabela comparativa das principais propriedades físicas para 3003 Bobina de alumínio vs. 3004 bobina de alumínio.
Observe que esses são valores típicos e podem variar um pouco, dependendo da composição exata dentro das faixas permitidas e do temperamento específico do material.
Os valores geralmente são para a temperatura ambiente, a menos que especificado de outra forma.
| Propriedade física | AA 3003 Alumínio (Típico, O Temper) | AA 3004 Alumínio (Típico, O Temper) | Unidade | Significado para aplicações de bobina |
| Densidade | ~ 2,73 | ~ 2,72 | g/cm³ (lb/in³) | Determina peso para um determinado volume; Ambos são leves. Pequena diferença devido a mg em 3004 sendo mais leve que Al. |
| (~ 0,0986) | (~ 0,0983) | |||
| Faixa de fusão (Um líquido sólido) | ~ 643 - 654 | ~ 629 - 654 | °C (°F) | Importante para o elenco (menos para bobinas forjadas), Soldagem, e aplicações de alta temperatura. 3004 tem um solidus um pouco mais baixo. |
| (~ 1190 - 1210) | (~ 1165 - 1210) | |||
| Condutividade térmica (a 25°C) | ~ 193 | ~ 180 | W/m·K | Capacidade de conduzir calor; crucial para utensílios de cozinha, trocadores de calor. 3003 é um pouco melhor. |
| Condutividade elétrica (a 20 ° C.) | ~ 49-50% IACS | ~ 46-48% IACS | % IACS | Capacidade de conduzir eletricidade. Ambos são bons condutores. |
| Resistividade elétrica (a 20 ° C.) | ~ 34,5 - 35.2 | ~ 35.9 - 37.4 | nω · m | Inverso da condutividade. |
| Capacidade térmica específica (a 20 ° C.) | ~ 900 | ~ 900 | J/kg · k | Quantidade de calor necessário para elevar a temperatura de uma massa unitária em um grau. Muito semelhante para ambos. |
| Coeficiente de expansão térmica (20-100°C) | ~ 23.2 | ~ 23.4 | µm/m · k (10⁻⁶/° C.) | Quanto o material se expande ou se contrai com mudanças de temperatura. Importante para projetos com materiais diferentes ou grandes variações de temperatura. |
| Módulos de elasticidade (Módulo de Young) | ~ 68.9 | ~ 70.3 | GPa (Msi) | Rigidez do material; resistência à deformação elástica. 3004 é um pouco mais rígido. |
| (~ 10.0) | (~ 10.2) | |||
| Módulo de rigidez (Módulo de cisalhamento) | ~ 25 | ~ 26 | GPa (Msi) | Resistência à deformação de cisalhamento. |
| (~ 3.6) | (~ 3.8) | |||
| Razão de Poisson | ~ 0,33 | ~ 0,33 | Sem dimensão | Proporção de tensão transversal para tensão axial. Semelhante para ambos. |
| Reflexividade (Luz visível) | Alto (~ 80-90% para polido) | Alto (~ 80-90% para polido) | % | Relevante para luminárias de iluminação ou aplicações de reflexão de calor. |
| Emissividade (Térmico) | Baixo (~ 0,04-0,07 para polido) | Baixo (~ 0,04-0,07 para polido) | Sem dimensão | Capacidade de irradiar energia térmica. Baixa emissividade significa que eles são radiadores ruins de calor. |
Observações -chave da tabela de propriedades físicas:
- Densidade: Ambas as ligas são muito semelhantes em densidade, tornando -os excelentes escolhas para aplicações leves.
A densidade ligeiramente menor de 3004 é devido ao magnésio ser mais leve que o alumínio. - Propriedades térmicas e elétricas: 3003 geralmente exibe condutividade térmica e elétrica um pouco maior em comparação com 3004.
Essa diferença, enquanto pequeno, pode ser uma consideração em aplicações onde essas propriedades são críticas (por exemplo., trocadores de calor muito eficientes ou componentes elétricos). - Faixa de fusão: 3004 tem uma temperatura Solidus ligeiramente menor (a temperatura com a qual o derretimento começa), o que pode ser relevante em alguns cenários de alta temperatura ou durante a soldagem.
- Rigidez: 3004 é marginalmente mais rígido (Módulo mais alto de elasticidade) que 3003.
- Outras propriedades: Muitas outras propriedades físicas, como capacidade de calor específico, coeficiente de expansão térmica (muito semelhante), Razão de Poisson, refletividade, e a emissividade é amplamente comparável entre as duas ligas, refletindo sua base de alumínio compartilhada.
Enquanto as propriedades mecânicas (força, dureza, ductilidade) mostrar mais diferenças pronunciadas devido ao magnésio em 3004, Suas características físicas fundamentais permanecem amplamente semelhantes, sublinhando sua linhagem compartilhada na série 3xxx.
A escolha baseada em propriedades físicas geralmente se resume a requisitos muito específicos, onde mesmo pequenas variações de condutividade ou comportamento de fusão podem ser críticas.
5. Propriedades mecânicas
| Propriedade | 3003-H14 | 3004-H14 | Diferença relativa |
|---|---|---|---|
| Resistência à tracção | 145 – 155 MPa | 195 – 205 MPa | +30–35 % (mais alto em 3004) |
| Força de Rendimento | 65 – 75 MPa | 110 – 120 MPa | +65 – 80 % |
| Alongamento na ruptura | 12 – 18 % | 8 – 12 % | –25 - 35 % (menor 3004) |
| Dureza (Brinell) | 40 – 45 HB | 55 – 60 HB | +35 – 40 % |
| Resistência à Fadiga | ~ 55 MPa | ~ 85 MPa | +50 % |
| Força de cisalhamento | ~ 100 MPa | ~ 140 MPa | +40 % |
Nota de transição: Enquanto AA 3004 Claramente supera AA 3003 em força, Os formadores devem acomodar sua ductilidade reduzida ao especificar raios de curvatura mínima ou taxas de desenho.
6. Formabilidade e trabalhabilidade: 3003 Bobina de alumínio vs.. 3004 Bobina de Alumínio
Flexibilidade
- 3003: Exibe excelente flexibilidade, Capaz de Radii Bend Bend apertado, especialmente em temperamentos mais suaves (por exemplo., 0T a 1T para o temperamento).
- 3004: Também tem boa abaixabilidade, Mas devido à sua força mais alta, pode exigir raios de curvatura um pouco maiores para uma dada espessura e temperamento em comparação com 3003 (por exemplo., 1T a 2T para o temperamento).
Teste de flexão de 3003 Alumínio
Características de desenho profundo
- 3003: Renomado por suas excelentes recursos de desenho profundo, tornando -o ideal para utensílios de cozinha, containers, e formas complexas. Tem uma boa proporção de sorteio limitador (Ldr).
- 3004: Possui propriedades de desenho profundo muito boas, suficiente para exigir aplicações como corpos de lata de bebidas. Seu conteúdo de magnésio ajuda a controlar o “febre” (a formação de bordas onduladas durante o desenho profundo) mais eficaz do que em 3003 Para determinadas aplicações.
Comportamento de endurecimento por tensão
Ambas as ligas se esforçam, endurecem significativamente durante o trabalho frio.
No entanto, 3004 normalmente exibe uma taxa de endurecimento de tensão mais alta (Expoente de endurecimento de tensão mais alto 'n') devido à presença de magnésio.
Isso significa que se fortalece mais rapidamente com a deformação, contribuindo para sua maior força final em condições temperadas.
Soldabilidade
3003 Bobina de alumínio vs. 3004 A bobina de alumínio é facilmente soldável usando técnicas de soldagem de fusão comuns como o TIG (Soldagem de arco de tungstênio a gás) e eu (Soldagem de arco de metal a gás).
- Liga de enchimento recomendada para 3003: AA4043 ou AA1100.
- Liga de enchimento recomendada para 3004: AA4043 para fins gerais, ou AA5356 se maior força de solda for desejada (Embora o cuidado deva ser tomado com 5356 na série 3xxx devido à potencial segregação de magnésio se não for controlado adequadamente).
A zona afetada pelo calor (Haz) vai experimentar um pouco de amolecimento (recozimento) em ambas as ligas.
Maquinabilidade
- 3003 & 3004: Ambos têm maquiagem justa para ligas de alumínio, especialmente em temperamentos mais difíceis. Eles podem ser um pouco "gomosos" no O-Temper (recozido) doença, levando ao acúmulo de chips. Usando ferramentas nítidas, fluidos de corte adequados, e velocidades mais altas podem melhorar a usinagem.
7. Resistência à corrosão: Durabilidade em vários ambientes
Resistência geral à corrosão
Ambos 3003 e 3004 exibir excelente resistência à corrosão atmosférica e ataque por uma grande variedade de alimentos, bebidas, e muitos produtos químicos industriais.
Isto é devido à formação de um estável, aderente, e óxido de alumínio autocuidado (Al₂o₃) filme passivo em suas superfícies.
Corrosão
Eles oferecem boa resistência à corrosão em ambientes neutros ou levemente ácidos/alcalinos.
No entanto, exposição a soluções agressivas contendo cloreto (como água do mar ou sais de degelo) pode induzir o pitting, Embora as ligas da série 3xxx sejam geralmente mais resistentes do que algumas outras famílias de liga de alumínio como 2xxx ou 7xxx.
Estresse corrosão rachando (CCS)
Em condições de serviço típicas e temperamentos, nenhum 3003 nem 3004 é geralmente considerado suscetível à rachadura de corrosão ao estresse.
Influência dos elementos de liga na corrosão
- Manganês (Mn): Tem pouco efeito prejudicial na resistência à corrosão e pode até melhorá -lo ligeiramente em alguns casos.
- Magnésio (mg) em 3004: Geralmente mantém a boa resistência à corrosão típica das ligas al-Mn. Enquanto altas ligas de al-Mg de magnésio muito alto (Como uma série 5xxx) Às vezes, pode ser suscetível a SCC ou corrosão intergranular se processado ou sensibilizado indevidamente, Esta não é uma preocupação típica para os níveis de magnésio em 3004.
- Cobre (Cu): Pequenas quantidades de cobre, como presente em ambas as ligas, pode reduzir ligeiramente a resistência geral à corrosão se não for uniformemente distribuída na matriz, Mas os níveis geralmente são baixos o suficiente para não causar problemas significativos para a maioria dos aplicativos.
Desempenho em ambientes específicos
- Marinho: Embora não sejam ligas marinhas primárias, Eles oferecem uma resistência justa a atmosferas marinhas, Mas a imersão direta de água salgada favoreceria as ligas da série 5xxx.
- Industrial: Boa resistência a muitos fumos e produtos químicos industriais.
- Contato alimentar: Ambos são amplamente utilizados e considerados seguros para aplicações de contato com alimentos quando limpas adequadamente e em temperaturas apropriadas.
8. Principais aplicações: 3003 Bobina de alumínio vs. 3004 Bobina de Alumínio
Ao selecionar uma liga de alumínio para uso industrial ou comercial, O desempenho específico do aplicativo deve ser priorizado.
Enquanto 3003 Bobina de alumínio vs. 3004 A bobina de alumínio compartilhe uma base metalúrgica semelhante, Seus diferentes perfis de força e formabilidade os levam a servir papéis sobrepostos e distintos em vários setores. Abaixo está um colapso autoritário de onde e por que cada liga se destaca.
3003 Bobina de alumínio para painéis ondulados
AA 3003 Aplicações de bobina de alumínio
3003 bobina de alumínio é premiado por seu trabalhabilidade excepcional, resistência à corrosão, e custo-benefício.
Sua força moderada o torna ideal para aplicações que requerem formação extensa, dobrando, ou desenho profundo sem quebrar.
Principais setores e produtos:
- Revestimento arquitetônico e cobertura:
3003 é amplamente utilizado em painéis ondulados, fáscia, Calhas, e sistemas de cobertura devido à sua capacidade de resistir à exposição atmosférica sem corroer. - Utensílios de cozinha e cozinha:
É amplamente utilizado em panelas de pressão, panelas, e assar bandejas por causa de sua condutividade térmica e fácil formabilidade. - HVAC e trocadores de calor:
Usado em barbatanas evaporadores e sistemas de duto, 3003 oferece uma boa combinação de condutividade térmica e flexibilidade. - Tanques de armazenamento e recipientes de combustível (Não pressurizado):
3003A facilidade de soldagem e alta resistência à corrosão a torna uma escolha inteligente para recipientes expostos a produtos químicos ou umidade. - Jaqueta de isolamento e revestimento:
Para embrulho de tubo e isolamento de equipamentos, 3003 oferece durabilidade com facilidade de fabricação.
3004 Bobina de alumínio para corpos de lata de bebidas
AA 3004 Aplicações de bobina de alumínio
3004 se baseia em 3003 aumentando a força através da adição de magnésio, permitindo medidores mais finos e aplicações mais altas de carga.
Ele tem um bom desempenho em papéis semiestruturais sem sacrificar muita trabalhabilidade.
Principais setores e produtos:
- Latas de bebida e comida:
Talvez o seu aplicativo mais conhecido, 3004 é o padrão da indústria para desenhado e ironido (D&EU) Corpos de lata de bebida de alumínio. - Painéis de corpo automotivo e acabamentos:
Em algumas áreas não estruturais ou levemente estressadas do veículo, como tampas de roda ou molduras decorativas, 3004 é selecionado por sua eficiência de força para peso. - Trailer e painéis de caminhão:
Para aplicações de transporte, 3004 atinge um equilíbrio entre formabilidade e força, especialmente onde a leveza estrutural é fundamental. - Construindo fachadas e paredes de cortina:
Devido à sua melhor resistência mecânica e durabilidade, 3004 é adequado para painéis de áreas grandes que devem resistir ao vento e cargas estruturais. - Aparedes:
Também é usado na bateria da máquina de lavar, forro de microondas, e outros componentes que requerem formabilidade com melhor resistência ao desgaste e estresse do que 3003 pode oferecer.
Aplicações sobrepostas e fatores de decisão
Em alguns casos, qualquer liga pode ser usada, Dependendo dos requisitos de projeto, Sensibilidade ao custo, e formar restrições.
| Área de aplicação | Liga preferida | Por que |
|---|---|---|
| Utensílios de cozinha (Defrente) | 3003 | Melhor ductilidade para desenho profundo |
| Painéis de cobertura | 3003 ou 3004 | Escolher 3003 Para dobras simples, 3004 para força |
| Latas de bebidas (estoque corporal) | 3004 | Parede mais fina possível devido à maior força |
| HVAC FINS | 3003 ou 3004 | Propriedades térmicas comparáveis |
| Painéis Decorativos | 3003 | Anodiza mais uniformemente |
| Aparelho automotivo | 3004 | Aumento da resistência da carga mecânica |
9. Conclusão
3003 bobina de alumínio VS 3004 bobina de alumínio são materiais altamente valiosos e versáteis na série de ligas de alumínio 3xxx.
Eles compartilham pontos fortes comuns em excelente formabilidade e resistência a corrosão robusta.
No entanto, O principal diferencial reside na adição intencional de magnésio a 3004, que transmite uma resistência à tração e escoamento significativamente maior em comparação com a composição principalmente al-Mn de 3003.
Em última análise, a escolha entre 3003 e 3004 bobina de alumínio depende das demandas específicas do aplicativo.
Para a formação de uso geral onde a força moderada é suficiente, 3003 oferece uma solução excelente e econômica.
Por outro lado, Para aplicações que exigem maior integridade estrutural, maiores taxas de força / peso (como em latas de bebidas, permitindo paredes mais finas), ou melhor desempenho em temperaturas moderadamente elevadas, 3004 surge como a escolha superior e muitas vezes necessária.
Uma avaliação completa das necessidades de propriedade mecânica, requisitos de formação, e considerações de custo guiarão a seleção ideal, Garantir o sucesso do produto e a eficiência de fabricação.
10. Perguntas frequentes (Perguntas frequentes)
Q1: Qual é a principal diferença química entre 3003 e 3004 alumínio?
A: A principal diferença química é que 3004 O alumínio contém aproximadamente 0.8-1.3% magnésio (mg) como um elemento de liga significativo, Além do manganês (Mn), enquanto 3003 é principalmente uma liga de alumínio-manganesa com apenas rastreamento de magnésio, se houver.
Q2: É 3004 alumínio significativamente mais forte do que 3003 alumínio?
A: Sim, 3004 o alumínio é significativamente mais forte do que 3003 alumínio Em temperamentos comparáveis. Por exemplo, A resistência à tração de 3004-H34 pode estar por perto 285 MPa, enquanto 3003-H14 está normalmente no 140-180 Faixa MPA. Isso se deve principalmente à adição de magnésio em 3004.
Q3: Por que é 3004 alumínio usado para latas de bebidas em vez de 3003?
A: 3004 O alumínio é preferido para corpos de lata de bebidas Devido à sua força mais alta, que permite paredes mais finas (DownGauging), economizar material e peso. Ele também possui excelentes características profundas de desenho adequadas para a fabricação de latas e pode suportar a pressão interna de bebidas carbonatadas.
Q4: Qual liga tem melhor formabilidade, 3003 ou 3004?
A: Ambos têm uma formabilidade boa a excelente. No entanto, 3003 Geralmente exibe ductilidade um pouco melhor e pode lidar com operações de formação mais graves ou raios mais apertados, especialmente em temperamentos mais suaves, Devido à sua menor força. 3004 ainda oferece uma formabilidade muito boa para tarefas exigentes como pode fazer.
Q5: São ambos 3003 e 3004 Alumínio considerado no grau alimentar?
A: Sim, ambos 3003 e 3004 O alumínio é amplamente utilizado em aplicações de contato alimentar (por exemplo., utensílios de cozinha, latas de bebidas) e geralmente são considerados seguros quando processados e limpos adequadamente. Eles atendem à FDA e outros requisitos regulatórios para materiais de qualidade alimentar.
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