Mely alumínium ötvözetek a legjobbak a Die Casting számára

Bevezetés az alumínium öntésbe

Alumínium ötvözetből készült öntvény egy rendkívül hatékony gyártási folyamat, és összetett fémalkatrészek nagy mennyiségben történő előállítására használják. A folyamat során olvadt alumíniumötvözetet fecskendeznek nagy nyomáson egy edzett acélformába (általában szerszámnak nevezik).

Az eljárást különösen nagyra értékelik az autóiparban, az elektronikában, a távközlésben és az ipari berendezésekben, mivel könnyű, jó méretpontosságú és felületkezelésű alkatrészeket állít elő.

A kiváló szilárdság/tömeg arány az egyik fő oka annak, hogy az alumíniumot előnyben részesítik az öntvények gyártásánál. Az alumíniumötvözetből készült alkatrészek biztosíthatják a szerkezeti alkalmazáshoz szükséges mechanikai teljesítményt, és olyan anyagot kínálnak, amely nagymértékben csökkenti a termék súlyát.

Létezik még öntvény, amely lehetővé teszi gyártók hogy több funkciót foglaljon magában egyetlen alkatrészben. A bordák, dudorok, rögzítési pontok és vékony falak egyetlen műveletben önthetők, így nincs szükség másodlagos megmunkálásra és összeszerelésre.

Ez pedig csökkenti a gyártási költségeket, valamint növeli a következetességet és a megismételhetőséget. Ezeknek az előnyöknek köszönhetően, alumínium öntvény az egyik legnépszerűbb fémalakítási eljárássá vált a közepes és nagy volumenű gyártás során.

Az alumínium öntési folyamata

Formakészítés és beállítás

Az acélszerszám előkészítésével kezdődik. A szerszám két részből áll: egy álló és egy mozgó részből. A szerszám üregét minden lövés után permetezik és tisztítják. Ez a bevonat lehetővé teszi a szerszám hőmérsékletének szabályozását, és az öntött szilárd anyagot könnyen ki lehet dobni anélkül, hogy az a szerszámhoz tapadna. penész felületet, vagy megsérül.

Olvasztott alumínium befecskendezése

A kemencében a alumíniumötvözet megolvasztják és ellenőrzött hőmérsékleten tartják a megfelelő folyékonyság elérése érdekében. A nagynyomású öntés során az olvadt fém meghatározott mennyiségét egy hidraulikus dugattyú nagy nyomáson befecskendezi a szerszám üregébe. A nyomás több ezer és több mint 20 000 psi között lehet, ami lehetővé teszi, hogy a fém kis területeket és összetett geometriákat töltsön ki a megszilárdulás előtt.

Megszilárdulás és hűtés

A nyomást az üreg feltöltése után addig tartják fenn, amíg az alumínium le nem hűl és meg nem szilárdul. Az acélszerszám gyors lehűlése finom mikroszerkezetet eredményez, amely javítja a mechanikai tulajdonságokat és a felületi felületet. A szerszámon belüli csatornahűtés szabályozza a hőmérsékletet és biztosítja az egyenletes ciklusidőt.

Kidobás és befejezés

Amikor a szerszám megszilárdul, a felületek kinyílnak, és a szerszámot a kidobócsapok kidobják a szerszámból. Minden felesleges anyagot, beleértve a futókat, a kapukat és a peremeket, levágnak. Ezt követően az alkatrészen az alkalmazástól függően másodlagos műveleteket, például megmunkálást, felületkezelést vagy hőkezelést lehet végezni. Az eredmény egy közel háló alakú alumínium alkatrész, amely alkalmas igényes ipari alkalmazásokhoz.

Alumíniumötvözetek az öntvénygyártásban

Ötvözet alapú öntvények: Alumínium öntvény ötvözetek úgy tervezték, hogy egyensúlyt teremtsenek az önthetőség, a mechanikai szilárdság, a korrózióállóság és a termikus teljesítmény között. A tiszta alumíniummal ellentétben ezek az ötvözetek ellenőrzött mennyiségű szilíciumot, rezet, magnéziumot, vasat és más ötvözőelemeket tartalmaznak, hogy javítsák a folyadék áramlását, megszilárdulását és az olvadt fém használhatóságát. A megfelelő ötvözet kiválasztása alapvető fontosságú, mivel minden egyes összetétel a szilárdság, tartósság, súly, költség és gyárthatóság egyedi egyensúlyát kínálja.

A következőkben közelebbről megvizsgáljuk a legnépszerűbb nagy teljesítményű alumínium nyomóöntvény ötvözeteket, és azt, hogy mi teszi az egyes ötvözeteket alkalmassá egy adott alkalmazáshoz.

A380 alumínium ötvözet

Mechanikai teljesítmény és szilárdság

Az A380-asra úgy hivatkoznak, mint a repülőgépek munkagépére. alumínium öntvény. Jó szakítószilárdsággal (kb. 320 MPa) és folyáshatárral (kb. 160 MPa) rendelkezik öntött formában. Bár nem a legjobb alumíniumötvözet a piacon, a szilárdság és a képlékenység legjobb kombinációját kínálja szerkezeti házak, burkolatok és konzolok számára.

Előnyök

• Az A380-as legjobb tulajdonsága a nagyfokú önthetőség.
• Szilícium- és réztartalma lehetővé teszi, hogy a vékony falú és finom részletekkel rendelkező alkatrészek készítéséhez könnyen át lehessen vinni összetett formákba.
• Emellett hővezető és mérsékelten kopásálló.
• A következetes öntési folyamatnak köszönhetően alacsony a selejt aránya és jó a szerszámok élettartama, ami csökkenti a teljes gyártási költséget.
• A kompromisszumok közé tartozik a jelen lévő réz miatt mérsékelt korrózióállóság.

A360 alumínium ötvözet

Mechanikai teljesítmény és szilárdság

Az A360 ugyanolyan szakítószilárdságú, mint az A380, és magasabb hőmérsékleten is jobb a teljesítménye. A folyáshatár jellemzően 170 MPa, és ez az alumíniumötvözet stabil a forró megmunkálás körülményei között, például a hajtóművekben.

Előnyök

• Elsődleges erőssége a magas korrózióállóság.
• A csökkentett réztartalom és a megnövelt szilícium- és magnéziumtartalom lehetővé teszi az A360 számára, hogy nedves, tengervizes vagy kémiailag agresszív körülmények között is hatékonyan működjön.
• Emellett rendkívül nyomásálló, ezért jó anyag hidraulikus alkatrészekhez és tömített házakhoz.
• Mindazonáltal az A360-as típus gyártása nehezebben önthető, mint az A380-asé, ami megnehezítheti és növelheti a gyártási költségeket.

ADC12 (A383 egyenértékű) alumíniumötvözet

Mechanikai teljesítmény és szilárdság

Az A383 megfelelője az ADC12, amely közepes szilárdságú, és a szakítószilárdsága általában 180230 Mpa. Bár egy kicsit gyengébb, mint az A380, még mindig elegendő számos ipari és autóipari alkatrész szerkezeti teljesítményéhez.

Előnyök

• Jelentős előnye a kiváló folyékonyság.
• A megnövelt szilíciumtartalom lehetővé teszi az ADC12 számára, hogy rendkívül vékony és bonyolult geometriákat öntsön, kevesebb hibával.
• Ez alkalmas összetett házakhoz, burkolatokhoz és finomhangoló alkatrészekhez.
• Könnyen megmunkálható és jó méretstabilitást biztosít.
• A korrózióállóság is tisztességes, és a magas hőmérsékletű szilárdság korlátozott az A360-hoz képest.

Al-Si11Cu3 alumíniumötvözet

Mechanikai teljesítmény és szilárdság

Az Al-Si11Cu3 kiegyensúlyozott mechanikai tulajdonságai jellemzik. A szakítószilárdság jellemzően 300 MPa felett van, jó keménységgel és mérsékelt alakíthatósággal. Erősebb, mint az ADC12, és a legtöbb szerkezeti alkalmazásban hasonló az A380-hoz.

Előnyök

• Ez az ötvözet jól önthető és rendkívül kopásálló.
• Egyedülálló szilikonszerkezete kemény és tartós, így alkalmas a súrlódásnak kitett alkatrészekben, például fogaskerekek házaiban és motoralkatrészekben való felhasználásra.
• Emellett hővezető és nyomásálló.
• Réz tartalma miatt mérsékelt korrózióállósággal rendelkezik, de sokoldalúsága miatt az autóiparban, az elektromos és az általános gépészeti ágazatokban használják.

B390 alumínium ötvözet

Mechanikai teljesítmény és szilárdság

A B390-et úgy gyártották, hogy a lehető legkeményebb és legkopásállóbb legyen. Hihetetlenül magas folyáshatárral (kb. 240 MPa) és 350 MPa szakítószilárdsággal rendelkezik. Elég kemény, akár 120 Brinell értékig, ami a legtöbb nyomásos öntvény ötvözet szabványaihoz képest nagyon magasnak számít.

Előnyök

• A magas szilíciumtartalom kemény szilíciumrészecskék kialakulásához vezet, amelyek kiváló kopásállóságot biztosítanak.
• Ez tette a B390-et a motorblokk és a dugattyúk ötvözetévé, amelyet a kompresszorok olyan alkatrészeihez választanak, amelyek extrém súrlódásnak és hőhatásnak vannak kitéve.
• Magas hőmérsékleten is méretstabil.
• Hátránya a nagyon alacsony alakíthatóság és a megmunkálás nehézsége, ami növeli a szerszámkopást és a megmunkálási költségeket.

Összehasonlító összefoglaló

Az alumínium öntvények ötvözeteit a következőképpen használják:

• A legmegfelelőbb univerzális választás az A380 lesz szilárdsága, önthetősége és költséghatékonysága miatt.
• Az A360 erős a korrózió és a magas hőmérsékletű tartósság terén.
• Az ADC12 (A383) tökéletes az összetett és vékony falú alkatrészekhez.
• Az Al-Si11Cu3 azonos szilárdságot és kopási tulajdonságokat kínál.
• A B390 összehasonlíthatatlan a keménység és a nagy súrlódás tekintetében.

A megfelelő ötvözet kiválasztását a tervezési tényező határozza meg, amely lehet szilárdság, korrózióállóság, kopásállóság, súlycsökkentés vagy az öntés bonyolultsága.

Az alumíniumötvözetek fizikai és kémiai tulajdonságainak összefoglalása

Alumínium ötvözetek alkalmazásai

Autóipar

Könnyűszerkezetű szerkezeti és hajtáslánc-elemek

Az autóipari alumíniumötvözeteket széles körben használják autóipari motorblokkok, sebességváltóházak, felfüggesztési alkatrészek és szerkezeti konzolok gyártásához. Egységnyi tömegre vetítve nagy teljesítményűek, csökkentik a jármű össztömegét és javítják az üzemanyag-hatékonyságot, ezáltal növelve az elektromos járművek hatótávolságát. Ez az alumíniumötvözet javítja a motorok és az akkumulátorrendszerek hőelvezetését is, növelve a teljesítményt és a tartósságot.

Légiközlekedési ágazat

Légiszerkezetek és belső szerkezetek

Az alumíniumötvözeteket a repülőgépiparban előnyben részesítik, többek között azért, mert túlzott súly nélkül képesek szilárdságot biztosítani. A törzsben, a szárnyban, az ülésvázban és a belső tartószerkezetekben találnak alkalmazást. A csökkentett súly közvetlenül javítja az üzemanyag-takarékosságot és a terhelhetőséget anélkül, hogy a biztonsági és teljesítménynormák sérülnének.

Elektronika és távközlés

Hőelnyelők és szigetelő tokok

Az elektronikában, alumínium ötvözetek a keretekhez, hűtőbordákhoz és LED-es világítási keretekhez használják. Kiváló hővezető képességgel is rendelkeznek, ami lehetővé teszi a hatékony hőelvezetést és a kényes áramkörök védelmét, ezáltal meghosszabbítva az eszközök élettartamát. Emellett elektromágneses védelmet és korrózióállóságot is biztosítanak a kültéri távközlési berendezések számára.

Ipari gépek

Mechanikus keretek és házak

Az alumíniumötvözeteket ipari berendezésekhez használt sebességváltóházak, szivattyútestek és motorházak gyártására használják. Ezek a szelvények méretstabilitást, mérsékelt szilárdságot és korrózióállóságot biztosítanak üzemi körülmények között.

Építőipar és építészet

Építészeti hardver és díszek

Az alumíniumötvözeteket ablakkeretekben, ajtópántokban, homlokzati panelekben és építészeti hardverekben használják az építőiparban. Időjárás-tűrő képességük, alacsony karbantartási igényük és vonzó felületi bevonatokat támogató képességük miatt az épületek és más szerkezetek szerkezetében és díszítésében használhatók.

A megfelelő alumíniumötvözet kiválasztása az Ön igényeihez

Az öntési folyamathoz legmegfelelőbb alumíniumötvözet végső kiválasztása a teljesítménykövetelmények, a gyártási hatékonyság és a költségek alapján történik. Minden egyes ötvözet a szilárdság, a folyékonyság, a korrózióállóság és a kopásállóság egyedi kombinációját kínálja, így az adott üzemi körülmények között alkalmazható. Nincs egyetlen ideális ötvözet sem, amely minden alkalmazásban használható; a megfelelő ötvözet azonban meghatározható a mechanikai, termikus és környezeti követelmények megértésével, amelyeket a végterméknek ki kell állnia.

• Az általános célú szerkezeti elemeknél az A380 továbbra is jó választás a jó önthetőség, a hasonló szilárdság és a költséghatékony gyártás miatt.
• Az A360 nagyobb nyomásállóságot és jobb tömítettséget biztosít a korróziós vagy magas hőmérsékletű környezetben működő alkatrészek számára.
• Az ADC12 (A383 egyenértékű) egyedülálló abban a tekintetben, hogy az összetett geometriát és a vékony falakat figyelembe kell venni a jobb folyékonyság és a méretstabilitás miatt.
• Az olyan ötvözetek, mint az Al-Si11Cu3, jó egyensúlyt biztosítanak a kopásállóság és a mechanikai teljesítmény között, így alkalmasak autóipari és gépipari alkalmazásokhoz.
• Ugyanakkor a B390-et előnyben részesítik, ha szélsőséges kopási körülményekre van szükség, különösen motor- és kompresszoralkatrészeknél, ahol a keménység és a kopásállóság kritikusabb, mint a képlékenység.

Következtetés

Az összes alumíniumötvözetnek sajátos tulajdonságai és jellemzői vannak, amelyek ideálisak a különböző alkalmazásokhoz. A mechanikai teljesítmény mellett, alumínium nyomóöntvény ötvözetek támogatja a jelenlegi mérnöki célkitűzéseket, beleértve a könnyűszerkezetes, energiahatékonysági és fenntarthatósági célkitűzéseket. Környezetbarátságukat és költséghatékonyságukat fokozza az újrahasznosíthatóság, a korrózióállóság és az összetett, közel nettó alakú alkatrészek előállításának képessége.

Az alumínium öntvények értékes anyagok lesznek az autóiparban, a repülőgépiparban, az elektronikai iparban és az ipari termékek gyártásában, mivel ezekben az iparágakban továbbra is szükség van könnyebb, erősebb és hőhatékonyabb anyagokra.

Az ötvözetek ismerete a tervezési fázisban javítja a termék teljesítményét, meghosszabbítja az élettartamot, és hatékony gyártási folyamatokat tesz lehetővé. Az ötvözetek kiválasztása tehát nemcsak anyagválasztás, hanem mérnöki döntés is.

Gyakran ismételt kérdések (GYIK)

1. Melyik a legnépszerűbb alumínium öntvény ötvözet?

A leggyakrabban használt ötvözet az A380, amely nagy önthetőséggel, ésszerű szilárdsággal és megfizethetőséggel rendelkezik.

2. Mi a legjobb ötvözet magas hőmérsékleten történő felhasználás esetén?

Az A360 egy magas hőmérsékletű öntési ötvözet, amely a legtöbb más nyomásos öntési ötvözetnél nagyobb korrózióállósággal rendelkezik.

3. Milyen ötvözetet használ vékonyfalú vagy összetett alkatrészekhez?

Az ADC12 (az A383-mal azonos) előnyös a nagy folyékonysága miatt, amely lehetővé teszi az összetett formák minimális hibákkal történő kitöltését.

4. Melyik a legnagyobb kopásállóságú alumíniumötvözet?

A B390 rendkívül kemény és kopásálló, ezért motorblokkokban és más nagy súrlódású alkatrészekben használják.

5. Tartalmaznak-e az alumínium öntött ötvözetek korrózióállóságot?

Igen, a legtöbbjük jó korrózióállósággal rendelkezik, de az alacsony réztartalmú ötvözetek, mint például az A360, általában jobban teljesítenek korróziós környezetben.