Hvad er støbt aluminium? Det alsidige metal, der bruges i moderne produktion

Aluminiumsstøbning er et af de mest tilpasningsdygtige og almindelige materialer i moderne produktion. Det bruges til at smelte og hælde smeltet aluminium i forme for at få de ønskede former, og i denne proces kan der konstrueres komplekse og indviklede dele, som ellers ville have svært ved at komme ud ved hjælp af alternative teknikker, og derfor kan processen generere mange af sådanne dele til en relativt lavere pris. Den produkter af støbt aluminium har fundet deres værdi gennem forskellige formål, der strækker sig til bilmotordele, rumfart, kaffekander, køkkengrej og endda husholdning. Den utrolige vægtløshed plus den samtidige styrke og modstandsdygtighed over for korrosion og god varmeledningsevne gør det til den bedste leverandør til mange industrier. Støbt aluminium giver også producenten stor designfleksibilitet, hvilket gør det muligt at skabe komplekse geometrier, der kan optimere ydeevnen uden at bruge meget materiale. 

Støbeprocessen er også meget effektiv og økonomisk rentabel, især når der er tale om masseproduktion af dele. Desuden er aluminium en af de metalkategorier, der er nemme at genbruge, hvilket betyder, at det kan reducere de økologiske produktionsomkostninger. Selvom støbt aluminium har mange fordele, har det også nogle mangler, f.eks. at det er skørt sammenlignet med smedet aluminium, og at det er vanskeligt at svejse. Disse faktorer skal tages i betragtning, når man vælger støbt aluminium til bestemte anvendelser.

Denne artikel vil give et bredt perspektiv på egenskaber, fordele og anvendelser af støbt aluminium, et af de mest almindelige stoffer i den moderne verden.

Hvad er støbt aluminium?

Støbt aluminium består af det helt flydende udseende af aluminium, der er blevet omformet til en form, der danner et produkt. Denne proces, eller støbning, er en meget gammel fremstillingsproces, der er tilpasset nutidens praksis. I modsætning til smedet aluminium, som støbes ved hjælp af valseprocessen eller ekstrudering, hældes aluminium i formen som smeltet metal, hvorefter det hærder.

Støbning giver mere komplekse, hule og endda tredimensionelle former, som det ikke ville være let eller omkostningseffektivt at forme ved bearbejdning eller smedning, da det begynder som en væske. Det er denne alsidighed, der gør produkter af støbt aluminium så udbredt i hele vores produktspektrum; det vil sige motordele samt elektronisk udstyr og køkkengrej, for blot at nævne nogle få.

Enkel sammensætning af støbt aluminium

Aluminium er for det meste ikke rent aluminium. I stedet er det en legering, dvs. en blanding af aluminium og andre materialer for at forbedre styrken eller flydeevnen eller begge dele. Det hyppigste aspekt af legeringen er

• Silikone: får det til at flyde, og til at give svindet en lav hastighed. Klippen, klippen, klippen, fempare, fempare.
• Magnesium 
• Zink og mangan: Med dem opnår man styrke og sejhed i stoffet.
• Nikkel, jern: ikke over en bestemt hårdhed.

Kombinationen er speciel og afhænger af anvendelsen. For eksempel vil legeringer med høj varmeledningsevne og korrosionsbestandighed blive brugt på højtemperaturudstyr som bildele, og køkkengrej vil tage den med det høje indhold af silicium-aluminium, der har høj termisk ydeevne og slidstyrke.

Historie og udvikling af støbt aluminium

Støbning af metaller har en tusindårig historie, da de tidlige samfund var kendt for at støbe bronze og støbejern for at fremstille værktøj og våben. Aluminium blev ikke udvundet før i begyndelsen af det 19. århundrede, og det var uøkonomisk at gøre det, indtil Hall-Héoult-processen blev opfundet sidst i det 19. århundrede. Støbning af aluminium blev en af processerne i luftfarts- og køkkengrejsindustrien i begyndelsen af det 20. århundrede. 
Det var under Anden Verdenskrig, at efterspørgslen på aluminium var størst på grund af forholdet mellem styrke og vægt, som gjorde det mest velegnet til fly. Efter krigen fik aluminiumsstøbning flere kommercielle anvendelser inden for forbrugerprodukter, bilproduktion og arkitektur.
På grund af fremskridtene inden for design af forme, metallurgi og støbegods er støbt aluminium en del af den nuværende produktion.

Proces for støbt aluminium 

Støbt aluminium er en proces, der kræver en række større trin for at omdanne smeltet aluminium til dele, der kan bruges i form af specifikke former. Arbejdet med den grundlæggende forklaring af processen går på følgende måde:

1. Forberedelse af formen

Den indledende procedure ved støbning er at lave en form, hvori smeltet aluminium skal støbes. Afhængigt af støbemetoden kan formen bestå af materialer som f.eks. sand, metal eller keramik. Den er også designet med en god form til at have den ønskede form for at sikre, at aluminiummet størkner i den rigtige form.

2. Smeltning af aluminium

Når formen er klar, placeres nogle aluminiumsrester eller aluminiumsbarrer i en ovn, hvor de smeltes ved en temperatur på 660 til 750 °C (1220 til 1382 o F). Det smeltede aluminium overvåges også løbende med henblik på at opnå den rette hældningstemperatur og kvalitet.

3. Hæld det smeltede aluminium i formen

Når det smeltede aluminium er hældt ned i formens hulrum, hældes det smeltede metal ned i formens hulrum. Hældningen sker afhængigt af, hvilken type støbning der er tale om, dvs. trykstøbning, sandstøbning eller investeringsstøbning. Nogle af de anvendte teknikker omfatter trykstøbning, hvor smeltet aluminium sprøjtes ind under tryk, mens det smeltede aluminium i andre teknikker bare hældes i formen og får lov til at køle af.

4. Afkøling og størkning

Opbygning og overvågning: Hvis en del er for tyk eller kompliceret, tager det lang tid at afkøle den. I denne fase afkøles det nedsmeltede aluminium til den ønskede form og udviser indre tryk.

5. Installation og inspektion

Når aluminiummet er kølet ned og størknet, frigøres formen, og den støbte del bliver tilbage. Adskillelsen sker i nogle tilfælde ved at bryde formen, især ved støbning i sand, og ved andre teknikker som f.eks. trykstøbning åbnes formen, og delen skydes ud.

6. Efterbehandling og inspektion

Når emnet er skåret, behandles det normalt yderligere ved hjælp af efterbehandling som slibning, polering, bearbejdning osv. for at udjævne overfladen eller opnå tættere tolerancer. Når emnet er færdigt, kontrolleres det for at se, om der er porøsitet eller revner i emnet, og om det lever op til den standard, der kræves med hensyn til styrke og funktionalitet.

Hvordan foregår processen med at skabe en aluminimstøbning?

Aluminium i form af støbt aluminium kan opnås ved at hælde smeltet aluminium i en støbt form, hvori det smeltede metal hærder i en bestemt form. De komplekse dele kan fremstilles ved hjælp af støbeprocessen, da de næppe kan fremstilles ved hjælp af andre processer, som f.eks. bearbejdning eller smedning.

1. Trykstøbning

Under trykstøbningsprocessen tvinges det flydende aluminium ind i en arbejdsform eller matrice ved et stort tryk. Denne teknik er fantastisk, når det drejer sig om produktion af store mængder, og den skaber præcise og glatte dele. Industrielle anvendelser af dette er almindelige i bil- og elektronikindustrien (herunder dele som motordele eller elektroniske huse).

2. Sandstøbning

Sandstøbning er en metode til at lave en afstøbning ved hjælp af en form af sand, der skabes, og smeltet aluminium hældes i den. Denne teknologi er også meget overkommelig og mindre stiv, og den er derfor velegnet til fremstilling af store, komplicerede emner som f.eks. motorblokke og marineemner. Overfladefinishen er dog grov, og det kan være nødvendigt at udføre en ekstra efterbehandlingsproces.

3. Investeringsstøbning (støbning med tabt voks)

I denne proces bruges en voksform med en keramisk skal, og den smeltede voks hældes, og derefter hældes smeltet aluminium i den. Det er en perfekt proces til at lave små og fine komponenter, f.eks. medicinske.

4. Permanent formstøbning

Permanent formstøbning er processen med at fremstille aluminiumsdele ved hjælp af genanvendelige metalforme. Aluminiummet opvarmes derefter til smeltet tilstand, hvorefter det hældes i formen, hvor det afkøles. Processen resulterer i mere robuste dele med bedre finish på overfladerne, og den er mest udbredt i bilindustrien.

5. Støbning ved hjælp af tyngdekraft

Det smeltede aluminium hældes i en metalform ved hjælp af tyngdekraften (det vil sige trykstøbning, normalt under tyngdekraften) i stedet for at anvende tryk. Dette er velegnet, når der skal produceres mellemstore komponenter, som f.eks. bilkonstruktioner og bilhjul.

Fordelene ved støbt aluminium

1. Let og kraftfuld

Støbt aluminium er let og har en god styrke, hvilket er grunden til, at det bruges i bil- og flykonstruktioner, maskiner og andre anvendelser.

2. Modstandsdygtig over for korrosion

Det kan danne beskyttende oxidlag på naturlig vis, og det hjælper det med at undgå rust og vejrlig, og derfor er det nyttigt i udendørsmøbler, marineudstyr og køkkenudstyr.

3. Masseproduktion til lave omkostninger

Dens fremragende termiske og elektriske ledningsevne kvalificerer den til at blive brugt som kogegrej, køleplade og i elektroniske kabinetter.

4. Mulighed for komplekse former

Det skyldes, at støbning gør det muligt for aluminium at opnå ret detaljerede og komplekse former, som ellers er dyre og besværlige at opnå ved hjælp af andre former for behandling af aluminium.

5. Økonomisk i storskalaproduktion

Og når formene er fremstillet, kan der støbes et stort antal lignende emner relativt hurtigt og til en meget overkommelig pris, især ved trykstøbning.

6. Genanvendelig og miljøvenlig

Aluminium kan også genbruges i 100 procent af tilfældene, hvilket sparer energi og giver en bæredygtig produktionsproces.

Ulemper ved støbt aluminium

1. Problemer med porøsitet

Luft kan blive fanget i spændte dele i løbet af støbningen, og trykbærende dele kan blive svækkede, eller der kan opstå udsivning.

2. Mindre trækstyrke

Støbt aluminium er også skørt, ligesom smedet aluminium, og kan knække, når det udsættes for stress eller slag.

3. Svær at svejse

Svejsning er også vanskelig på grund af overfladeoxiderne og de indvendige hulrum, så det er nødvendigt med særlige metoder og hensyn.

4. Støbning af aluminium VS smedet aluminium

Andre former for støbning, som f.eks. sandstøbning, giver en tekstur eller ru overflade, som det er uundgåeligt at efterbehandle senere.

5. Ikke egnet til stressende brug

Aluminiumsstøbegods er vanskeligt at bøje og også mere tilbøjeligt til at revne, og derfor bliver det uanvendeligt i proportionsdesign, som kontinuerligt skal fokuseres på stressfejl eller vibrationer.

6. Krympning efter afkøling

Aluminium krymper, når det størkner, og det har betydning for de endelige dimensioner, og det kan være nødvendigt med nogle ændringer i designet.

Anvendelser af støbt aluminium

Støbt aluminium bruges i mange brancher, og der er mange grunde til, at det er tilfældet. Nogle af de vigtigste anvendelser er som følger:

1. Bilindustrien

Aluminium bruges i støbt form på motorblokke, gearkasser, hjul og ophæng. Det er let i vægt, hvilket øger brændstoføkonomien, og det er også stærkt og slidstærkt.

2. Luft- og rumfartsindustrien

Støbt aluminium til luft- og rumfart anvendes i flymotordele, beslag og brændstoftanke på grund af forholdet mellem vægt og styrke og fordi det ikke er korrosivt.

3. Køkkengrej

Det anvendes normalt på stegepander, gryder og grillplader, da det har en meget god varmeledningsevne og en ensartet varmefordeling.

4. Elektronik

Støbt aluminium bruges i kølelegemer, elektroniske huse og i LED-rammer, hvor varmen kan ledes væk i computere og LED-lys.

5. Industrielt udstyr

Det har været populært i pumper, gearhuse og dæksler til maskiner på grund af dets høje styrke og modstandsdygtighed over for barske miljøer.

6. Den type kropsgruppe, der er støbt (aluminium mod smedet aluminium)

Aluminiumslegering anvendes i produktionen af udendørsmøbler, lygtepæle og porte på grund af dens vedligeholdelsesfrihed og modstandsdygtighed over for rust.

Støbt aluminium vs. smedet aluminium

Sådan identificerer du støbt aluminium

Der er bestemte tegn, som du kan bruge til at bestemme støbt aluminium.

• Vægt: Mindre vægt end en stålstang, men stadig solid.
• Sømlinjer: Du har også skillelinjer, som er en del af formen.
• Pitch-test: Tapping-lyden er mere kedelig end lyden fra det smedede aluminium.
• Overflade: De sandstøbte materialer har en ru overflade.

Inden for verificering af forfalskede sammensætninger anvender den professionelle XRF-spektrometre eller -analysatorer. Nogle producenter markerer legeringskoder/symboler for at kunne genkende dem. Det er på baggrund af disse egenskaber, at teknikerne er blevet bedre til at skelne mellem sandstøbt, trykstøbt og endda smedet aluminium.

Dette er de små forslag:

Støbte aluminiumsvarer har en ekstremt lang forventet levetid på flere årtier, forudsat at de vedligeholdes korrekt. Den store tilbagebetaling af genbrug:

• Rengøring: Der må absolut ikke bruges ståluld, slibende skrubber eller rengøringsmidler til rengøring. Brug et meget mildt rengøringsmiddel og en blød klud til at rengøre med.
• Opbevaring: Der kan ske en form for oxidering med tiden som følge af vand.
• Belægning: Mal eller forsegl udendørsmøblerne med et par års mellemrum, og beskyt dem mod UV-stråler og vejrlig.
• Inspektion: Der skal foretages regelmæssig kontrol af de strukturelle genstande for at bemærke rustposition, revner eller løse bolte.

Den regelmæssige pleje forlænger levetiden og giver det støbte aluminium mulighed for at se frisk ud og fortsætte med at arbejde sikkert.

Miljø og genbrug og dets virkninger

De mest imponerende fordele ved støbt aluminium er muligheden for at genbruge det. Mere end tre fjerdedele af alt det aluminium, der er blevet fremstillet, er stadig i brug i dag.

• Reducerer ødelæggelsen af miner.
• Sparer 95 procent af den energi, det kræver at fremstille nyt aluminium
• Reducerer niveauet af udledning af kulstof
• Future Tends - støbt aluminium
• Facilitering af loop-produktion Facilitering af loop-produktion

Industrien er nu gået over til konceptet cirkulært design, hvor de aluminiumsrester, der indsamles på fabrikken, smeltes og derefter genindføres i produktionscyklussen, hvilket er en stor fordel for bæredygtigheden.

 Fremtiden for støbt aluminium

Innovation og omsorg for miljøet er nogle af de aftaler, der ligger tæt på støbt aluminium:

• 3D-printede støbeforme: Og igen er der mindre spild og meget skræddersyede dele.
• Intelligente støbesystemer: En AI-proces, der identificerer fejlene i realtid.
• Nye Eco-legeringer: Niveauet af giftige stoffer vil blive reduceret, og genanvendelsen vil blive forbedret.
• Elektriske køretøjer (EV'er): Elbiler stiller større krav, og det resulterer i øget brug af støbt aluminium i batteridæksler og i chassiset.

Når resten af industrien bliver grøn, vil støbt aluminium få endnu større indflydelse på designet af miljøvenlige produkter.

Konklusion

Støbt aluminium er hovedingrediensen i moderne produktion på grund af dets mange fordele og anvendelsesmuligheder. Materialets lette vægt, korrosionsbestandighed og varmeledningsevne gør det til et eftertragtet materiale i de fleste industrier som bilindustrien, rumfart, elektronik, køkkengrej og mange andre. Støbt aluminium er meget struktureret, både med hensyn til ydeevne og økonomi, både når det bruges til at fremstille komplekse bilprodukter, nogle letvægts luftfartsprodukter, eller når det bruges som holdbare udendørsmøbler. På trods af dets alsidighed er der udfordringer forbundet med støbt aluminium. Problemer som porøsitet, skørhed og fusionsudfordringer skal undersøges, når man vælger dette materiale i strenge områder og derefter i vanskelige områder. Uanset sådanne forhindringer viser genbrug af aluminium og dets miljøvenlige egenskaber sig at være en anden faktor, der motiverer dets flow og efterspørgsel. Med den ændrede og mere bæredygtige måde at fremstille på forventes støbning af aluminium fortsat at være medvirkende til at sikre, at der bruges mindre affaldsmateriale og energi under produktionen. De teknologier og legeringer, der vil blive brugt i fremtiden, kan være endnu mere innovative, da støbeteknologierne vil være mere avancerede og mere miljøvenlige for at muliggøre yderligere stigninger i materialets ydeevne og reducere den effekt, det har på miljøet. Støbt aluminium har mulighed for at blive genbrugt og løbende udviklet til et materiale af høj kvalitet, hvilket også er en af grundene til, at det vil spille en vigtig rolle i produktionsverdenen i de kommende år.

Ofte stillede spørgsmål

1. Hvad er de gode ting ved støbt aluminium?

Støbt aluminium er smeltet og støbt aluminium, som får et bestemt design ved at blive støbt i en form. Takket være denne støbeproces kan man fremstille selv komplicerede dele, som ikke ville være lette at udføre med andre processer, f.eks. bearbejdning eller smedning.

2. Hvad er de negative aspekter ved støbning af aluminium?

De mest fremtrædende egenskaber ved støbt aluminium er det lette materiale, korrosionsbestandigheden, den gode varmeledningsevne og muligheden for at fremstille komplicerede former til en overkommelig pris i store mængder.

3. Hvordan foregår processen med at producere aluminium?

Denne type aluminium fremstilles ved at smelte aluminium og hælde det i støbeforme, der kan være lavet af materialer som sand, metal eller endda keramik. Afkølingen under temperaturen bringer aluminiummet i en fast tilstand, der giver det den ønskede form. Det kan gøres på mange måder, f.eks. ved trykstøbning, sandstøbning og investeringsstøbning.

4. Hvad er de dårlige sider ved støbt aluminium?

Støbt aluminium er relativt fleksibelt, men der er også nogle svagheder, der følger med. Disse er porøsitet (små gaslommer), reduceret trækstyrke sammenlignet med smedet aluminium, manglende svejsevenlighed, grov overfladefinish og krympning under afkøling.

5. Kan støbt aluminium genbruges?

Selvfølgelig kan støbt aluminium genbruges med en meget høj kapacitet. Det kan genbruges uden at miste nogen af sine kvaliteter, da det kan smeltes om og genbruges. Genbrug af aluminium er meget energieffektivt sammenlignet med førstegangsfremstilling af minen, og det sænker også produktomkostningerne.