프로젝트에 적합한 알루미늄 합금 선택하기

알루미늄은 강하고 가볍고 내식성이 있으며 저렴해 시제품과 양산 모두에 매우 다재다능하고 효과적인 소재입니다. 연성으로 쉽게 성형 가능하며, 알루미늄 합금은 쉽게 칩이 생겨 강철이나 티타늄 같은 다른 금속보다 훨씬 가공하기 쉬워 공구 수명을 연장합니다.

그러나 모든 알루미늄이 동일하게 만들어지지는 않습니다. 대부분의 금속처럼 알루미늄은 보통 특성을 개선하기 위해 다른 원소와 합금화되며, 어떤 알루미늄 합금을 사용할지는 필요한 특정 특성에 따라 달라집니다. 다양한 알루미늄 합금 유형들은 강도, 내식성, 가공성, 기타 특성에서 차이가 있습니다. 따라서 특정 용도에 어떤 알루미늄 합금을 사용할지 결정할 때 그 차이를 아는 것이 중요합니다.

압연 알루미늄 합금은 네 자리 숫자로 식별됩니다. 첫 번째 숫자는 주 합금 원소나 원소들을 식별하므로, 같은 첫 번째 숫자를 가진 합금들은 유사한 특성을 가지며 같은 계열 또는 시리즈로 간주될 수 있습니다.

이 글에서는 알루미늄 합금의 7개 시리즈, 공통 특성과 용도, 압연과 주조 알루미늄의 차이를 살펴보겠습니다. 또한 귀하의 용도에 어떤 알루미늄 합금을 사용할지에 대한 가이드도 제공합니다.

1xxx 시리즈

1xxx 시리즈 합금, 즉 상업용 순수 알루미늄은 최소 99.0% 순수 알루미늄입니다. 상업용 순수 알루미늄은 매우 부드럽고 연성이 있으며 우수한 내식성, 가공성, 열적 및 전기적 전도도를 가집니다. 이 이유로 1xxx 시리즈는 전기 송전선에 흔히 사용됩니다.

일반적으로 1xxx 같은 부드러운 알루미늄 합금은 절삭 공구에 녹은 알루미늄 축적을 형성하려는 경향이 있어 가공하기 어려울 수 있습니다. 그러나 같은 특성이 1xxx 시리즈에 우수한 용접성을 부여합니다. 1xxx 시리즈는 구조에 영향을 줄 의미 있는 합금 원소가 없어 열처리 불가능합니다.

2xxx 시리즈

2xxx 시리즈는 주 합금 원소로 구리를 포함하며, 강도와 인성의 좋은 조합을 제공합니다. 그러나 대부분 다른 알루미늄 합금만큼 대기 부식에 강하지 않아 보통 도장하거나 더 내식성 있는 합금으로 클래드됩니다. 2xxx 시리즈 합금, 특히 2024는 높은 강도-중량비로 항공우주 용도에 널리 사용됩니다.

2xxx 시리즈 합금은 가공이 잘 되는 경향이 있고, 완전 어닐링 템퍼에서 매우 연성이며, 성형 후 열처리로 강도를 크게 높일 수 있습니다. 그러나 알루미늄 합금 중 가장 용접성이 낮은 그룹이며 열균열에 매우 취약합니다.

3xxx 시리즈

망간은 3xxx 시리즈의 주 합금 원소로, 중강도, 내식성 알루미늄 합금 그룹입니다. 3003은 적절한 강도와 양호한 가공성으로 일반 용도에 자주 사용되는 흔하고 다재다능한 합금입니다. 또 다른 3xxx 시리즈 합금인 3004는 알루미늄 음료 캔의 소재로 잘 알려져 있습니다.

어떤 알루미늄 합금을 사용할지 결정할 때, 3xxx 시리즈 합금은 많은 용도에 좋은 선택입니다. 쉽게 성형 가능하고 용접 가능하며 적당한 가공성을 가지지만, 다른 더 단단한 합금 시리즈보다는 가공성이 떨어집니다. 일반적으로 열처리 불가능합니다.

4xxx 시리즈

4xxx 시리즈 합금은 주 합금 원소로 실리콘을 포함하며, 연성을 유지하면서 녹는점을 낮춥니다. 일반적으로 베이스 소재보다는 용접 와이어나 브레이징 필러로 사용됩니다. 합금 4043은 6xxx 시리즈 합금 용접에 가장 흔한 필러 중 하나입니다. 4xxx 시리즈 합금은 열처리 불가능합니다.

5xxx 시리즈

5xxx 시리즈 합금은 주 합금 원소로 마그네슘을 포함합니다. 이 시리즈 합금들은 보통 시트나 플레이트 형태로 나오며 중~고강도와 해양 환경에서 우수한 내식성을 가집니다. 이 때문에 5xxx 시리즈는 건설, 저장 탱크, 압력 용기, 해양 용도에 널리 사용됩니다.

5xxx 시리즈 합금은 우수한 성형성, 용접성, 꽤 좋은 가공성을 가지며 열처리 불가능합니다.

6xxx 시리즈

6xxx 시리즈 합금(알루미늄 합금 중 가장 인기 있고 다재다능한 그룹)은 마그네슘과 실리콘을 합금 원소로 모두 포함합니다. 중간 높은 강도와 우수한 내식성을 겸비합니다.

6xxx 시리즈 합금은 열처리 가능하고, 높은 성형성, 양호한 용접성과 가공성을 가져 다양한 용도에 훌륭한 소재입니다. 가장 흔한 알루미늄 합금인 6061은 항공기, 자동차 및 해양 프레임, 건축 구조물, 산업 기계, 의료 및 반도체 어셈블리, 셀 수 없이 많은 기타 용도에 사용됩니다. 일반적인 용도에 어떤 알루미늄 합금을 사용할지 결정하는 많은 고객들에게 6061은 신뢰할 수 있고 쉽게 구할 수 있는 선택입니다.

7xxx 시리즈

7xxx 시리즈는 주 합금 원소로 아연을 포함하며, 대부분 소량의 마그네슘, 구리, 크롬도 포함합니다. 이는 알루미늄 합금 중 가장 강한 그룹으로, 일부는 강철과 강도가 비교 가능합니다. 높은 강도로 항공기, 항공우주, 스포츠 장비 산업의 고성능 용도에 이상적입니다.

7xxx 시리즈 합금들은 합금 원소에 따라 다른 특성을 가집니다. 높은 강도로 다른 알루미늄 합금보다 성형이 어렵고, 이 그룹 대부분 합금은 용접 불가능합니다. 가공성은 합금에 따라 다르지만, 대부분의 더 단단한 등급처럼 잘 가공되는 경향이 있습니다. 7xxx 시리즈는 열처리 가능합니다.

압연 vs 주조 알루미늄

위의 모든 합금 표시는 압연 알루미늄용으로, 압연이나 압출 같은 기술로 고체 형태로 가공됩니다. 그러나 주조 알루미늄 합금 표기도 있습니다. 주조 알루미늄은 용광로에서 녹여 금형에 부어, 매우 다른 특성을 부여합니다.

주조 알루미늄 합금 표기 시스템은 xxx.x 형식 기반입니다. 압연 합금 시리즈처럼 첫 번째 숫자는 주 합금 원소를 나타내며, 다른 숫자들은 압연 합금 시리즈와 같은 원소들에 대응합니다. 예를 들어 1xx.x 시리즈는 상업용 순수 주조 알루미늄, 2xx.x는 구리와 합금화된 주조 알루미늄 등입니다.

주조 합금들은 압연 합금들보다 더 큰 비율의 합금 원소들을 포함합니다. 주조 결함으로 인해 압연 알루미늄보다 낮은 인장 강도를 가지는 경향이 있어, 구조적 용도에는 보통 사용되지 않습니다. 주조 합금들은 압연 합금들보다 저렴하며, 주조 공정은 생산 가능한 형상에 훨씬 더 많은 유연성을 허용합니다. 가공 후 처리가 거의 또는 전혀 필요 없는 주조 알루미늄 부품들을 생산할 수 있습니다.

알루미늄 툴링 플레이트는 일반적으로 주조되며, 주조 공정이 매우 정밀한 평탄도와 두께 공차를 허용하기 때문입니다. MIC-6은 7xx.x 합금으로 만들어진 주조 알루미늄 툴링 플레이트의 예입니다. MIC-6 툴링 플레이트는 7xx.x 합금의 높은 강도와 그것을 주조하는 데 사용된 세심하게 통제된 공정으로 인한 뛰어난 안정성과 엄격하게 통제된 평탄도와 두께로 알려져 있습니다.

어떤 알루미늄 합금을 사용할까

Industrial Metal Service는 샌프란시스코 베이 에어리어와 전 세계의 기계 가공소, 제작자, 제조업체에 알루미늄 공급을 전문으로 합니다. 미국 밀에서 조달한 신규 소재와 검증된 알루미늄 합금 잔재(신규 소재 대비 상당한 절감 제공)를 포함한 방대한 알루미늄 합금 재고를 보유하고 있습니다. 정밀 컷투사이즈 톱질 서비스로 귀하의 공정에 필요한 정확한 치수로 알루미늄을 제공할 수 있습니다.