3003 Bobina di alluminio vs 3004 Bobina di alluminio - Performance, Costo & Formabilità
11,169 Viste 2025-06-23 06:04:07
1. Introduzione
La selezione della lega di alluminio corretta è una decisione critica nella produzione e ingegneria, impatto direttamente sulle prestazioni del prodotto, durata, ed efficacia in termini di costi.
All'interno della versatile serie 3xxx di leghe di alluminio, 3003 bobina di alluminio vs 3004 bobina di alluminio sono due materiali di spicco, ognuno in possesso di caratteristiche distinte che le rendono adatte a una vasta gamma di applicazioni.
Mentre condividono un lignaggio comune, Differenze sottili ma significative nella loro composizione e le proprietà dettano i loro usi ottimali.
Questo articolo fornisce un completo, Confronto approfondito tra 3003 bobina di alluminio vs 3004 bobina di alluminio.
Analizzeremo meticolosamente le loro composizioni chimiche, Proprietà fisiche e meccaniche, Formabilità, Resistenza alla corrosione, e applicazioni chiave.
L'obiettivo è dotare gli ingegneri, designer, e professionisti degli appalti con le conoscenze necessarie per prendere decisioni informate quando si sceglie tra queste due leghe capaci.
3003 Bobina di alluminio vs 3004 Bobina di alluminio
2. Designazione in lega e sfondo
IL 3Leghe di alluminio serie xxx sono noti per la loro forza moderata, Ottima formabilità, e buona resistenza alla corrosione, principalmente a causa del fatto che il manganese è il loro principale elemento legale.
Breve storia delle leghe in alluminio serie 3xxx
Le leghe della serie 3xxx sono state sviluppate per offrire una forza migliorata sul 1xxx (commercialmente puro) serie pur mantenendo gran parte della loro eccellente formabilità e resistenza alla corrosione.
Lega 3003, Uno dei primi e più ampiamente usati in questa serie, stabilito un punto di riferimento per applicazioni per scopi generali.
Sistema di numerazione in lega (Famiglia AL-MN-MG)
Secondo l'associazione di alluminio (Aa) Sistema di designazione per leghe battute:
- La prima cifra "3" identifica il gruppo in lega, dove manganese (Mn) è il principale elemento in lega.
- Le cifre successive specificano le singole leghe all'interno della serie.
Mentre 3003 è principalmente una lega al-mn, 3004 appartiene alla sottofamiglia AL-MN-MG, indicando il ruolo significativo del magnesio nella sua composizione e proprietà.
Evoluzione da 3003 A 3004
Lega 3004 è stato sviluppato come evoluzione di 3003, in particolare per ottenere una maggiore resistenza mantenendo una buona formabilità e resistenza alla corrosione.
L'aggiunta strategica di magnesio alla base al-mn di 3003 provocato 3004, Una lega particolarmente adatta per applicazioni che richiedono una maggiore integrità strutturale, come i corpi di bombe per bevande.
3. Composizione chimica: 3003 Bobina di alluminio vs 3004 Bobina di alluminio
| Elemento | Aa 3003 Gamma nominale (%) | Aa 3004 Gamma nominale (%) | Influenza chiave |
| Silicio (E) | 0.6 max | 0.30 max | Le aggiunte minori possono influire sulla castabilità e la fluidità. |
| Ferro (Fe) | 0.7 max | 0.7 max | Impurità comune; controllato per ottimizzare le proprietà. |
| Rame (Cu) | 0.05 - 0.20 | 0.25 max | Piccole quantità possono aumentare la forza ma possono ridurre leggermente la resistenza alla corrosione. |
| Manganese (Mn) | 1.0 - 1.5 | 1.0 - 1.5 | Rafforzatore primario in serie 3xxx; Migliora l'indurimento della tensione. |
| Magnesio (Mg) | - | 0.8 - 1.3 | Differenziatore chiave; aumenta significativamente la forza in 3004. |
| Zinco (Zn) | 0.10 max | 0.25 max | Generalmente un'impurità a questi livelli. |
| Altri, ogni | 0.05 max | 0.05 max | |
| Altri, totale | 0.15 max | 0.15 max | |
| Alluminio (Al) | Bilancia | Bilancia | Metallo di base. |
La distinzione critica è il aggiunta intenzionale di 0.8-1.3% magnesio in 3004 alluminio, che è assente o presente solo come impurità in 3003.
Questa aggiunta di magnesio è il motivo principale per le proprietà meccaniche migliorate di 3004.
4. Proprietà fisiche: 3003 Bobina di alluminio vs 3004 Bobina di alluminio
Le proprietà fisiche delle leghe di alluminio sono fondamentali per il loro comportamento in varie applicazioni, influenzando tutto, dal peso alla gestione termica.
Mentre 3003 bobina di alluminio vs 3004 bobina di alluminio condividi molte somiglianze a causa del loro alto contenuto di alluminio, Esistono differenze sottili.
Di seguito è riportata una tabella comparativa di proprietà fisiche chiave per 3003 bobina di alluminio vs 3004 bobina di alluminio.
Si noti che si tratta di valori tipici e possono variare leggermente a seconda della composizione esatta all'interno degli intervalli consentiti e del temperamento specifico del materiale.
I valori sono generalmente per la temperatura ambiente se non diversamente specificato.
| Proprietà fisica | Aa 3003 Alluminio (Tipico, O temperamento) | Aa 3004 Alluminio (Tipico, O temperamento) | Unità | Significato per le applicazioni della bobina |
| Densità | ~ 2.73 | ~ 2,72 | g/cm³ (lb/in³) | Determina il peso per un determinato volume; Entrambi sono leggeri. Leggero differenza dovuta a mg in 3004 essere più leggero di Al. |
| (~ 0,0986) | (~ 0,0983) | |||
| Gamma di fusione (Un liquido solido) | ~ 643 - 654 | ~ 629 - 654 | ° C. (° f) | Importante per il casting (meno per le bobine battute), saldatura, e applicazioni ad alta temperatura. 3004 ha un solido leggermente inferiore. |
| (~ 1190 - 1210) | (~ 1165 - 1210) | |||
| Conducibilità termica (a 25 ° C.) | ~ 193 | ~ 180 | W/m · k | Capacità di condurre calore; Fondamentale per le pentole, scambiatori di calore. 3003 è leggermente migliore. |
| Conducibilità elettrica (a 20 ° C.) | ~ 49-50% IACS | ~ 46-48% IACS | % IACS | Capacità di condurre elettricità. Entrambi sono buoni conduttori. |
| Resistività elettrica (a 20 ° C.) | ~ 34.5 - 35.2 | ~ 35.9 - 37.4 | nω · m | Inverso della conduttività. |
| Capacità termica specifica (a 20 ° C.) | ~ 900 | ~ 900 | J/kg · k | Quantità di calore richiesto per aumentare la temperatura di una massa unitaria di un grado. Molto simile per entrambi. |
| Coefficiente di espansione termica (20-100° C.) | ~ 23.2 | ~ 23.4 | µm/m · k (10⁻⁶/° C.) | Quanto il materiale si espande o si contrae con le variazioni di temperatura. Importante per progetti con materiali diversi o grandi variazioni di temperatura. |
| Modulo di elasticità (Il modulo di Young) | ~ 68.9 | ~ 70.3 | GPA (MSI) | Rigidità del materiale; resistenza alla deformazione elastica. 3004 è leggermente più rigido. |
| (~ 10.0) | (~ 10.2) | |||
| Modulo di rigidità (Modulo di taglio) | ~ 25 | ~ 26 | GPA (MSI) | Resistenza alla deformazione di taglio. |
| (~ 3.6) | (~ 3.8) | |||
| Il rapporto di Poisson | ~ 0,33 | ~ 0,33 | Senza dimensioni | Rapporto tra deformazione trasversale e deformazione assiale. Simile per entrambi. |
| Riflettività (Luce visibile) | Alto (~ 80-90% per lucido) | Alto (~ 80-90% per lucido) | % | Rilevante per apparecchi di illuminazione o applicazioni di riflessione termica. |
| Emissività (Termico) | Basso (~ 0,04-0,07 per lucido) | Basso (~ 0,04-0,07 per lucido) | Senza dimensioni | Capacità di irradiare energia termica. Bassa emissività significa che sono scarsi radiatori di calore. |
Osservazioni chiave dalla tabella delle proprietà fisiche:
- Densità: Entrambe le leghe sono molto simili in densità, Farle scelte eccellenti per applicazioni leggere.
La densità leggermente inferiore di 3004 è dovuto al fatto che il magnesio è più leggero dell'alluminio. - Proprietà termiche ed elettriche: 3003 generalmente presenta una conduttività termica ed elettrica leggermente più alta rispetto a 3004.
Questa differenza, Mentre piccolo, potrebbe essere una considerazione nelle applicazioni in cui queste proprietà sono fondamentali (PER ESEMPIO., Scambiatori di calore molto efficienti o componenti elettrici). - Gamma di fusione: 3004 ha una temperatura solidus leggermente inferiore (La temperatura alla quale inizia lo scioglimento), che potrebbe essere rilevante in alcuni scenari ad alta temperatura o durante la saldatura.
- Rigidità: 3004 è marginalmente più rigido (Modulo più elevato di elasticità) di 3003.
- Altre proprietà: Molte altre proprietà fisiche come la capacità termica specifica, coefficiente di espansione termica (molto simile), Il rapporto di Poisson, riflettività, e l'emissività sono in gran parte comparabili tra le due leghe, riflettendo la loro base in alluminio condivisa.
Mentre le proprietà meccaniche (forza, durezza, duttilità) Mostra differenze più pronunciate dovute al magnesio in 3004, Le loro caratteristiche fisiche fondamentali rimangono ampiamente simili, sottolineando il loro lignaggio condiviso nella serie 3xxx.
La scelta basata su proprietà fisiche spesso si riduce a requisiti molto specifici in cui anche lievi variazioni di conducibilità o comportamento di fusione potrebbero essere critiche.
5. Proprietà meccaniche
| Proprietà | 3003-H14 | 3004-H14 | Differenza relativa |
|---|---|---|---|
| Resistenza alla trazione | 145 - 155 MPA | 195 - 205 MPA | +30–35 % (più alto in 3004) |
| Forza di snervamento | 65 - 75 MPA | 110 - 120 MPA | +65 - 80 % |
| Allungamento a pausa | 12 - 18 % | 8 - 12 % | –25 - 35 % (inferiore in 3004) |
| Durezza (Brinell) | 40 - 45 Hb | 55 - 60 Hb | +35 - 40 % |
| Forza a fatica | ~ 55 MPA | ~ 85 MPA | +50 % |
| Forza di taglio | ~ 100 MPA | ~ 140 MPA | +40 % |
Nota di transizione: Mentre AA 3004 supera chiaramente AA 3003 in forza, I formatori devono adattarsi alla sua duttilità ridotta quando si specificano i raggi di curvatura minimi o i rapporti di disegno.
6. Formabilità e lavorabilità: 3003 Bobina di alluminio vs. 3004 Bobina di alluminio
Piegabilità
- 3003: Presenta un'eccellente piegabilità, capace di raggi di piegatura stretta, Soprattutto nelle temperature più morbide (PER ESEMPIO., 0Da t a 1t per o temperamento).
- 3004: Ha anche una buona piegabilità, Ma a causa della sua maggiore resistenza, Potrebbe richiedere raggi di piega leggermente più grandi per un determinato spessore e temperamento rispetto a 3003 (PER ESEMPIO., 1Da t a 2t per o temperamento).
Test di piegatura di 3003 Alluminio
Caratteristiche di disegno profondo
- 3003: Rinomata per le sue eccellenti capacità di disegno profondo, rendendolo ideale per le pentole, contenitori, e forme complesse. Ha un buon rapporto di disegno limitante (Ldr).
- 3004: Possiede proprietà di disegno molto buone, sufficiente per applicazioni esigenti come i corpi di bombe per bevande. Il suo contenuto di magnesio aiuta a controllare le "orecchie" (La formazione di bordi ondulati durante il disegno profondo) più efficacemente che in 3003 Per alcune applicazioni.
Comportamento di rafforzamento della tensione
Entrambe le leghe si induciano in modo significativo durante il lavoro a freddo.
Tuttavia, 3004 in genere presenta una velocità di indurimento della deformazione più elevata (Exponente di indugio di deformazione più elevato "N") A causa della presenza di magnesio.
Ciò significa che si rafforza più rapidamente con la deformazione, contribuendo alla sua maggiore resistenza finale in condizioni temperate.
Saldabilità
3003 bobina di alluminio vs 3004 La bobina di alluminio è prontamente saldabile utilizzando tecniche di saldatura fusion comuni come TIG (Saldatura ad arco di tungsteno a gas) e io (Saldatura ad arco in metallo a gas).
- Lega di riempimento consigliato per 3003: AA4043 o AA1100.
- Lega di riempimento consigliato per 3004: AA4043 per scopi generali, o AA5356 se si desidera una maggiore resistenza alla saldatura (Sebbene la cura deve essere presa con 5356 Su serie 3xxx a causa della potenziale segregazione di magnesio se non correttamente controllata).
La zona coltivata dal calore (Haz) sperimenterà un po 'di ammorbidimento (ricottura) in entrambe le leghe.
Machinabilità
- 3003 & 3004: Entrambi hanno una buona machinabilità per le leghe di alluminio, Soprattutto in Tempers più duri. Possono essere in qualche modo "gommosi" nell'O-TEMP (ricotto) condizione, portando all'accumulo di chip. Utilizzando strumenti affilati, fluidi di taglio appropriati, e velocità più elevate possono migliorare la lavorazione.
7. Resistenza alla corrosione: Durata in vari ambienti
Resistenza alla corrosione generale
Entrambi 3003 E 3004 presenta un'eccellente resistenza alla corrosione atmosferica e attaccare da una vasta gamma di cibi, bevande, e molti prodotti chimici industriali.
Ciò è dovuto alla formazione di una stalla, aderente, e ossido di alluminio autorigenerante (Al₂o₃) Film passivo sulle loro superfici.
Mettono la corrosione
Offrono una buona resistenza alla corrosione di corrosione in ambienti neutri o lievemente acidi/alcalini.
Tuttavia, Esposizione a soluzioni aggressive contenenti cloruro (come l'acqua di mare o i sali di de-mute) può indurre la vaiolatura, Sebbene le leghe della serie 3xxx siano generalmente più resistenti di alcune altre famiglie in lega di alluminio come 2xxx o 7xxx.
Stress corrosione cracking (SCC)
In condizioni di servizio tipiche e tempi, nessuno dei due 3003 né 3004 è generalmente considerato suscettibile allo stress da corrosione cracking.
Influenza degli elementi in lega sulla corrosione
- Manganese (Mn): Ha un scarso effetto dannoso sulla resistenza alla corrosione e può anche migliorarlo leggermente in alcuni casi.
- Magnesio (Mg) In 3004: Mantiene generalmente la buona resistenza alla corrosione tipica delle leghe di al-MN. Mentre leghe al-mg di magnesio molto elevate (Come alcune serie 5xxx) a volte può essere suscettibile alla corrosione SCC o intergranulare se elaborata o sensibilizzata in modo improprio, Questa non è una preoccupazione tipica per i livelli di magnesio in 3004.
- Rame (Cu): Piccole quantità di rame, come presente in entrambe le leghe, può ridurre leggermente la resistenza alla corrosione generale se non uniformemente distribuita nella matrice, Ma i livelli sono generalmente abbastanza bassi da non causare problemi significativi per la maggior parte delle applicazioni.
Prestazioni in ambienti specifici
- Marino: Sebbene non le leghe marine primarie, Offrono una giusta resistenza alle atmosfere marine, Ma l'immersione in acqua salata diretta favorirebbe le leghe della serie 5xxx.
- Industriale: Buona resistenza a molti fumi e sostanze chimiche industriali.
- Contatto con cibo: Entrambi sono ampiamente utilizzati e considerati sicuri per le applicazioni di contatto alimentare se correttamente pulite e nelle temperature appropriate.
8. Applicazioni chiave: 3003 Bobina di alluminio vs 3004 Bobina di alluminio
Quando si seleziona una lega di alluminio per uso industriale o commerciale, Le prestazioni specifiche dell'applicazione devono essere prioritarie.
Mentre 3003 bobina di alluminio vs 3004 bobina di alluminio condividere una base metallurgica simile, I loro diversi profili di forza e formabilità li portano a ricoprire ruoli sia sovrapposti che distinti in vari settori. Di seguito è riportato una rottura autorevole di dove e perché ogni lega eccelle.
3003 Bobina di alluminio per pannelli ondulati
Aa 3003 Applicazioni della bobina in alluminio
3003 bobina di alluminio è apprezzato per il suo Facibilità eccezionale, Resistenza alla corrosione, ed efficacia in termini di costi.
La sua forza moderata lo rende ideale per le applicazioni che richiedono una formazione estesa, flessione, o disegno profondo senza crack.
Settori e prodotti chiave:
- Rivestimento e copertura architettonica:
3003 è ampiamente usato nei pannelli ondulati, fascia, grondaie, e sistemi di copertura a causa della sua capacità di resistere all'esposizione atmosferica senza corrosirsi. - Pentole e attrezzatura da cucina:
È ampiamente usato nei pentole a pressione, padelle, e cottura a causa della sua conduttività termica e facile formabilità. - Scambiatori di hvac e calore:
Utilizzato in pinne evaporatori e sistemi di condotte, 3003 offre una buona combinazione di conducibilità termica e flessibilità. - Serbatoi di stoccaggio e contenitori di carburante (Non pressurizzato):
3003La facilità di saldatura e la resistenza ad alta corrosione lo rendono una scelta intelligente per i contenitori esposti a sostanze chimiche o umidità. - Rivestimento e rivestimento isolante:
Per l'involucro del tubo e l'isolamento dell'attrezzatura, 3003 Offre durabilità con facilità di fabbricazione.
3004 Bobina di alluminio per corpi di bombe bere
Aa 3004 Applicazioni della bobina in alluminio
3004 costruisce su 3003 Migliorando la forza attraverso l'aggiunta di magnesio, consentire Indicatori più sottili e applicazioni con carico più elevate.
Si comporta bene in ruoli semi-strutturali senza sacrificare troppa lavorabilità.
Settori e prodotti chiave:
- Bevande e lattine di cibo:
Forse la sua applicazione più nota, 3004 è lo standard del settore per disegni e stipuli (D&IO) corpi di bomba in alluminio. - Pannelli del corpo automobilistico e finiture:
In alcune aree non strutturali o leggermente stressate del veicolo, come coperture per ruote o modanature decorative, 3004 è selezionato per la sua efficienza di forza a ponderazione. - Pannelli di rimorchi e camion:
Per applicazioni di trasporto, 3004 colpisce un equilibrio tra formabilità e forza, Soprattutto dove la leggerezza strutturale è fondamentale. - Costruire facciate e pareti per tende:
A causa della sua migliore resistenza meccanica e durata, 3004 è adatto per pannelli di grande area che devono resistere al vento e ai carichi strutturali. - Alloggi per elettrodomestici:
Viene anche utilizzato nelle tambure di lavatrice, fodere a microonde, e altri componenti che richiedono formabilità con una migliore resistenza di usura e stress rispetto a 3003 può offrire.
Applicazioni sovrapposte e fattori decisivi
In alcuni casi, Entrambe le leghe possono essere utilizzate, A seconda dei requisiti di progettazione, Sensibilità al costo, e formare vincoli.
| Area di applicazione | Lega preferita | Perché |
|---|---|---|
| Pentole (profondo) | 3003 | Migliore duttilità per il disegno profondo |
| Pannelli di copertura | 3003 O 3004 | Scegliere 3003 per curve semplici, 3004 per forza |
| Lattine di bevande (Body stock) | 3004 | Muro più sottile possibile a causa della maggiore resistenza |
| Pinne HVAC | 3003 O 3004 | Proprietà termiche comparabili |
| Pannelli decorativi | 3003 | Anodizza più uniformemente |
| Rivestimento automobilistico | 3004 | Aumento della resistenza al carico meccanico |
9. Conclusione
3003 bobina di alluminio Vs 3004 bobina di alluminio sono materiali altamente preziosi e versatili all'interno della serie in lega di alluminio 3xxx.
Condividono punti di forza comuni in eccellente formabilità e robusta resistenza alla corrosione.
Tuttavia, Il principale differenziatore risiede nell'aggiunta intenzionale di magnesio a 3004, che impartisce una trazione e una potenza di snervamento significativamente più elevata rispetto alla composizione principalmente al-Mn di 3003.
Alla fine, la scelta tra 3003 E 3004 bobina di alluminio dipende dalle richieste specifiche dell'applicazione.
Per la formazione per uso generale in cui è sufficiente una forza moderata, 3003 offre una soluzione eccellente ed economica.
Al contrario, Per applicazioni che richiedono una maggiore integrità strutturale, Rapporti più elevati di resistenza-peso (come nelle lattine di bevande che consentono pareti più sottili), o prestazioni migliori a temperature moderatamente elevate, 3004 Emerge come la scelta superiore e spesso necessaria.
Una valutazione approfondita delle esigenze di proprietà meccanica, Requisiti di formazione, e le considerazioni sui costi guideranno la selezione ottimale, Garantire il successo del prodotto ed efficienza di produzione.
10. Domande frequenti (FAQ)
Q1: Qual è la principale differenza chimica tra 3003 E 3004 alluminio?
UN: La principale differenza chimica è quella 3004 L'alluminio contiene approssimativamente 0.8-1.3% magnesio (Mg) come un elemento legale significativo, Oltre al manganese (Mn), Mentre 3003 è principalmente una lega di alluminio-manganese con solo tracce di magnesio, se non ci sono.
Q2: È 3004 alluminio significativamente più forte di 3003 alluminio?
UN: SÌ, 3004 L'alluminio è significativamente più forte di 3003 alluminio tra gli animi comparabili. Per esempio, La resistenza alla trazione di 3004-H34 può essere intorno 285 MPA, mentre 3003-H14 è in genere in 140-180 Gamma MPA. Ciò è dovuto principalmente all'aggiunta di magnesio in 3004.
Q3: Perché è 3004 alluminio usato per lattine di bevande invece di 3003?
UN: 3004 L'alluminio è preferito per i corpi di bomba A causa della sua maggiore resistenza, che consente muri di lattine più sottili (downgaug), Risparmio di materiale e peso. Ha anche eccellenti caratteristiche di disegno profondo adatti alla produzione di CAN e può resistere alla pressione interna delle bevande carbonizzate.
Q4: Quale lega ha una migliore formabilità, 3003 O 3004?
UN: Entrambi hanno una formabilità da buona a eccellente. Tuttavia, 3003 generalmente presenta una duttilità leggermente migliore e può gestire operazioni di formazione più gravi o raggi di piega più stretti, Soprattutto nelle temperature più morbide, A causa della sua resistenza inferiore. 3004 offre ancora un'ottima formabilità per compiti impegnativi come fare.
Q5: Sono entrambi 3003 E 3004 Alluminio considerato alimentare?
UN: SÌ, Entrambi 3003 E 3004 L'alluminio è ampiamente utilizzato nelle applicazioni di contatto alimentare (PER ESEMPIO., pentole, lattine di bevande) e sono generalmente considerati sicuri se correttamente elaborati e puliti. Soddisfano la FDA e altri requisiti normativi per i materiali alimentari.
