AlZn10Si8Mg ötvözetek

Bevezetés az alumínium öntésébe Az alumíniumötvözetből készült öntés egy rendkívül hatékony gyártási folyamat, és összetett fém alkatrészek nagy mennyiségben történő előállítására használják. Az olvadt alumíniumötvözet nagy nyomáson történő befecskendezése 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-súly arány az egyik fő oka annak, hogy az alumínium a szerszámöntés kedvelt fémje. Az alumíniumötvözetből készült alkatrészek biztosíthatják a szerkezeti alkalmazáshoz szükséges mechanikai teljesítményt, és olyan anyagot kínálnak, amely nagymértékben csökkenti a termék súlyát. Létezik a nyomásos öntés is, amely lehetővé teszi a gyártók számára, hogy több funkciót építsenek be egyetlen alkatrészbe. A bordák, dudorok, rögzítési pontok és vékony falak egyetlen műveletben önthetők, így nincs szükség másodlagos megmunkálásra és összeszerelésre. Ez viszont csökkenti a gyártási költségeket, és növeli a következetességet és a megismételhetőséget. Ezeknek az előnyöknek köszönhetően az alumínium öntvény az egyik legnépszerűbb fémformázási eljárássá vált a közepes és nagy volumenű gyártás során. Az alumínium öntési folyamat Az alumínium szerszám előkészítése és beállítása Az acélszerszám előkészítésével kezdődik. A szerszám két részből áll: egy álló és egy mozgó félből. 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 a szerszám felületéhez tapadna vagy megsérülne. Olvasztott alumínium fröccsöntés Egy kemencében az alumíniumötvözetet 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 csatornás hűtés szabályozza a hőmérsékletet és biztosítja az egyenletes ciklusidőt. Kilökés és befejezés Amikor a szerszám megszilárdul, a felületek kinyílnak, és a szerszámot kilökőcsapok segítségével kilökik a szerszámból. Minden felesleges anyagot, beleértve a futókat, a kapukat és a peremeket, levágnak. Ezután 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 a nyomásos öntésben ötvözet alapú öntvények: Az alumínium nyomóöntvény ötvözeteket 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 alumíniumötvözet Mechanikai teljesítmény és szilárdság Az A380-at az alumínium nyomásos öntés munkagépeként emlegetik. Jó szakítószilárdsággal (kb. 320 MPa) és folyáshatárral (kb. 160 MPa) rendelkezik öntött állapotban. Bár nem a legjobb alumíniumötvözet a piacon, a szilárdság és a képlékenység legjobb kombinációját kínálja szerkezeti házak, burkolatok és konzolok számára. Előnyök Az A360 alumíniumötvözet mechanikai teljesítménye és szilárdsága Az A360 ugyanolyan szakítószilárdságot kínál, mint az A380, és magasabb hőmérsékleten jobb teljesítményt nyújt. A folyáshatár jellemzően 170 MPa, és ez az alumíniumötvözet stabil melegedési körülmények között, például a motortérben. Előnyök ADC12 (A383-nak megfelelő) 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 Al-Si11Cu3 alumíniumötvözet mechanikai teljesítmény és szilárdság Az Al-Si11Cu3-t kiegyensúlyozott mechanikai tulajdonságok 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 B390 alumíniumötvözet 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 Összehasonlító összefoglaló Az alumínium nyomásos öntés ötvözeteit a következők szerint használják: 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 Ötvözet A380 A360 ADC12 / A383 Al-Si11Cu3 B390 Szilícium % 7,5-9,5 9-10 9,5-11,5 9,6-12 16-18 Réz % 3-4 ≤0,6 2-3 1,5-3,5 4-5 Magnézium % ≤0.1 0,4-0,6 ≤0,3 ≤0,35 ≤0,1 Sűrűség (g/cm³) 2,71 2,63 2,70 2,70 2,75 Szakítószilárdság (MPa) ~324 ~317 180-230 ~300 320-360 folyáshatár (MPa) ~160 ~170 ~150 ~140 240-250 Nyúlás (%) ~3,5 ~3,5 ~3.5 ~3 ~3 ~2-3 <1 Keménység ~80 ~75 ~75 ~75 ~85 ~120 Korrózióállóság Mérsékelt Kiváló Kiváló Mérsékelt Mérsékelt Mérsékelt Mérsékelt Mérsékelt Önthetőség Kiváló Kiváló Kiváló Kiváló Nagyon jó Mérsékelt Kopásállóság Jó Jó Jó Mérsékelt Jó Kiváló Alumíniumötvözetek alkalmazásai Autóipar Könnyűszerkezeti és hajtáslánc alkatrészek Az autóipari alumíniumötvözeteket széles körben használják az autóipari motorblokkok, sebességváltóházak, felfüggesztési alkatrészek és szerkezeti konzolok gyártásában. Egységnyi tömegre vetítve nagy teljesítményűek, csökkentik a jármű össztömegét és javítják az üzemanyag-hatékonyságot, ezáltal növelik az elektromos járművek hatótávolságát. Ez az alumíniumötvözet javítja a motorok és az akkumulátorrendszerek hőelvezetését is, növelve a teljesítményt és a tartósságot. Repülőgépipari ágazat Légiszerkezetek és belső szerkezetek Az alumíniumot az alumíniumot jellemző tulajdonságok miatt