Mi az öntött alumínium? A modern gyártásban használt sokoldalú fém

Az alumíniumöntvény az egyik legjobban alkalmazkodó és legelterjedtebb anyag a mai gyártásban. Az olvadt alumíniumot olvasztják és öntik formákba a kívánt formák elfogadásához, és ebben a folyamatban olyan összetett és bonyolult alkatrészek építhetők, amelyek egyébként alternatív technikák alkalmazásával nehezen jönnének ki, és ezért a folyamat sok ilyen alkatrészt viszonylag alacsonyabb költséggel tud létrehozni. A öntött alumínium termékek különböző célokra találták meg értéküket, amelyek az autómotor-alkatrészek, a repülőgépipar, a kávéfőzők, a főzőedények és még a háztartásig terjednek. A hihetetlen súlytalanság, valamint az egyidejű szilárdság és a korrózióval szembeni ellenállóképesség és a jó hővezető képesség számos iparág legjobb beszállítójává teszi. Az öntött alumínium emellett nagy tervezési rugalmasságot biztosít a gyártó számára, lehetővé téve olyan összetett geometriák létrehozását, amelyek sok anyag felhasználása nélkül optimalizálhatják a teljesítményt. 

Az öntési folyamat nagyon hatékony és gazdaságilag is életképes, különösen, ha az alkatrészek tömeggyártásáról van szó. Ráadásul az alumínium az egyik olyan fémkategória, amely könnyen újrahasznosítható, ami azt jelenti, hogy csökkentheti a gyártás ökológiai költségeit. Bár az öntött alumíniumnak sok előnye van, vannak hiányosságai is, például a kovácsolt alumíniummal összehasonlítva törékeny, és nehezen hegeszthető. Ezeket a tényezőket figyelembe kell venni, amikor az öntött alumíniumot bizonyos alkalmazásokhoz választjuk.

Ez a cikk átfogó képet ad az öntött alumínium, a mai világ egyik leggyakoribb anyagának tulajdonságairól, előnyeiről és alkalmazásairól.

Mi az alumíniumöntvény?

Az öntött alumínium az alumínium meglehetősen folyékony megjelenéséből áll, amelyet újra formába öntöttek, hogy egy terméket formáljon. Ez az eljárás, vagyis az öntés egy nagyon régi, a mai gyakorlathoz igazított gyártási folyamat. A kovácsolt alumíniummal ellentétben, amelyet hengerléssel vagy extrudálással öntenek, az alumíniumot olvadt fémként öntik a formába, majd hagyják megkeményedni.

Az öntés olyan összetettebb, üreges, sőt háromdimenziós formákat biztosít, amelyek megmunkálással vagy kovácsolással nem lennének könnyen vagy költséghatékonyan elérhetőek, mivel folyékony halmazállapotban kezdődik. Ez a sokoldalúság az, ami miatt az öntött alumínium termékeket olyan széles körben használják a termékek teljes spektrumában; azaz motoralkatrészek, valamint elektronikus berendezések és főzőedények, hogy csak néhányat említsünk.

Egyszerű öntött alumínium összetétel

Az alumínium legtöbbször nem tiszta alumínium. Ehelyett ötvözet, azaz alumínium és más anyagok keveréke a szilárdság vagy a folyékonyság, vagy mindkettő javítása érdekében. Az ötvözet leggyakoribb szempontja

• Szilícium: áramlást okoz, és a zsugorodásnak alacsony mértéket ad. Thee rock, a rock, a rock, a rock, fempare, fempare.
• Magnézium 
• Cink és mangán: Az anyag szilárdságát és szívósságát érik el velük.
• Nikkel, vas: nem egy bizonyos keménység felett.

A kombináció különleges, ami a használat függvénye. Példának okáért a magas hővezető képességű és korrózióállóságú ötvözeteket magas hőmérsékletű berendezésekhez, például autóalkatrészekhez használnák, a főzőedények pedig a magas szilícium-alumínium tartalmú ötvözetet vennék, amely nagy hőteljesítménnyel és kopásállósággal rendelkezik.

Az öntött alumínium története és fejlődése

A fémek öntése több ezer éves múltra tekint vissza, mivel a korai társadalmak már ismerték a bronz- és vasöntést, hogy szerszámokat és fegyvereket készítsenek. Az alumíniumot a 19. század elejéig nem nyerték ki, és a 19. század végéig, a Hall-Héoult-eljárás megalkotásáig nem volt gazdaságos. Az alumíniumöntés a 20. század elejére a repülőgépipar és a főzőedénygyártás egyik eljárása lett. 
A II. világháború idején volt a legnagyobb az alumínium iránti kereslet, mivel szilárdság/súly aránya miatt a repülőgépekben volt a legmegfelelőbb. A háború után az alumíniumöntésnek több kereskedelmi alkalmazása volt a fogyasztási cikkek, az autógyártás és az építészet területén.
Az öntőformák, a kohászat és az öntvények tervezési technikájának fejlődésének köszönhetően az öntött alumínium a mai gyártás része.

Az öntött alumínium folyamata 

Az alumíniumöntés egy olyan folyamat, amely számos fontos lépést igényel, hogy az olvasztott alumíniumból olyan alkatrészeket készítsenek, amelyek meghatározott formák formájában használhatók. A folyamat alapvető magyarázatának munkája a következőképpen zajlik:

1. Formakészítés

Az öntés kezdeti eljárása egy forma készítése, amelybe az olvadt alumíniumot öntik. Az öntési módszertől függően a forma többek között homokból, fémből vagy kerámiából állhat. Egy jó öntőformával is megtervezik a kívánt formát, hogy az alumínium a megfelelő formában szilárduljon meg.

2. Alumínium olvasztása

Amikor a forma készen áll, néhány alumíniumdarabot vagy alumíniumtömböt egy kemencébe helyeznek, ahol 660 és 750 °C (1220 és 1382 o F) közötti hőmérsékleten megolvasztják. Az olvadt alumíniumot is folyamatosan figyelik a megfelelő öntési hőmérséklet és minőség elérése érdekében.

3. Az olvadt alumínium öntése a formába

Miután az olvasztott alumíniumot a forma üregébe öntötték, az olvadt fémet a forma üregébe öntik. Az öntés az öntés fajtájától függően történik, azaz a szerszámöntés, a homoköntés vagy a beruházási öntés. Az alkalmazott technikák közül néhány a szerszámöntés, ahol az olvadt alumíniumot nyomás alatt fecskendezik be, míg más technikáknál az olvadt alumíniumot csak beleöntik a formába, és hagyják kihűlni.

4. Hűtés és megszilárdulás

Építés és felügyelet: A túl vastag vagy bonyolult alkatrész lehűlése hosszú időt vesz igénybe. Ebben a szakaszban a megolvasztott alumínium a kívánt formára hűl és belső nyomást bocsát ki.

5. Telepítés és ellenőrzés

Miután az alumínium lehűlt és megszilárdult, a formát kiengedik, és az öntött alkatrész megmarad. A leválasztás egyes esetekben a formadarab megtörésével történik, különösen a homokba öntésnél, más technikáknál, például a szerszámöntésnél pedig a forma felnyitásával és az alkatrész kilökődésével.

6. Befejezés és ellenőrzés

Az alkatrészt a vágás után rendszerint tovább dolgozzák, például csiszolással, polírozással, megmunkálással stb., a felület simítása vagy a tűréshatárok szorosabbá tétele érdekében. Az alkatrésszel ezután ellenőrzik, hogy van-e porozitás vagy repedés az alkatrészben, valamint hogy megfelel-e a szilárdság és a funkcionalitás szempontjából előírt szabványnak.

Milyen folyamatot alkalmaznának egy alumíniumöntvény létrehozásakor?

Az alumínium öntött alumínium formájában úgy valósítható meg, hogy olvasztott alumíniumot öntenek egy formába, amelybe az olvadt fém meghatározott formában megkeményedik. Az összetett alkatrészek az öntési eljárással készíthetők, mivel más eljárásokkal, például megmunkálással vagy kovácsolással aligha állíthatók elő.

1. Szerszámöntés

Az öntési folyamat során a folyékony alumíniumot nagy nyomáson egy munkaszerszámba vagy szerszámba nyomják. Ez a technika nagyszerű, ha nagy volumenű gyártásról van szó, és pontos és sima alkatrészeket hoz létre. Ipari alkalmazásai az autóiparban és az elektronikai iparban gyakoriak (beleértve az olyan alkatrészeket, mint a motoralkatrészek vagy az elektronikai házak).

2. Homoköntés

Homoköntés egy olyan öntési módszer, amely egy homokból készített formát használ, amelybe olvasztott alumíniumot öntünk. Ez a technológia is nagyon kedvező árú és kevésbé merev, így alkalmas nagyméretű, bonyolult darabok, például motorblokkok és tengeri darabok készítésekor. A felületkezelés azonban durva, és szükség lehet egy további utómunka elvégzésére.

3. Beruházási öntés (elveszett viaszöntés)

Ehhez a folyamathoz viaszformát használnak, kerámiahéjjal, és az olvasztott viaszt kiöntik, majd olvasztott alumíniumot öntenek bele. Ez egy tökéletes eljárás kis és finom alkatrészek, például orvosi alkatrészek készítésére.

4. állandó penész öntés

A tartós öntés az alumínium alkatrészek gyártása többször felhasználható fémformák segítségével. Az alumíniumot olvadt állapotba melegítik, majd a formába öntik, ahol lehűl. Az eljárás robusztusabb alkatrészeket eredményez, amelyek felülete jobban megmunkált, és leginkább az autóiparban elterjedt.

5. Gravitációs öntés

Az olvadt alumíniumot nyomás alkalmazása helyett a gravitáció erejével öntik egy fémformába (vagyis a szerszámöntés általában a gravitáció hatására). Ez alkalmas ott, ahol közepes méretű alkatrészeket kell gyártani, mint például autóipari szerkezetek és autókerekek.

Az öntött alumínium előnyei

1. Könnyű és erős

Az öntött alumínium könnyű és jó szilárdságra képes, ezért használják az autó- és repülőgépgyártásban, a gépgyártásban és más alkalmazásokban.

2. Korrózióálló

Természetes módon képes védő oxidrétegeket képezni, és ez segít elkerülni a rozsdát és az időjárás hatásait, és mint ilyen, hasznos a kültéri bútorokban, a tengeri szerelvényekben és a konyhai eszközökben.

3. Alacsony költségű tömegtermelés

Kiváló hő- és elektromos vezetőképessége miatt főzőedényként, hűtőbordaként és elektronikai tokokban is használható.

4. Komplex alakzatok képessége

Ennek oka, hogy az öntéssel az alumíniumból meglehetősen részletes és összetett formák készíthetők, amelyek egyébként az alumínium más kezelési formáival drágák és nehézkesek lennének.

5. Gazdaságos a nagyüzemi gyártásban

A formák legyártása után pedig viszonylag gyorsan és nagyon kedvező áron lehet nagy számban hasonló tárgyakat önteni, különösen az öntvények esetében.

6. Újrahasznosítható és környezetbarát

Az alumínium száz százalékban újrahasznosítható, így energiát takarít meg és fenntartható gyártási folyamatot valósít meg.

Az öntött alumínium hátrányai

1. Porozitás problémák

Az öntés során feszített részek, valamint a nyomás alatt álló részek, gyengeségek, vagy szivárgás kialakulása során levegő csapdába eshet.

2. Kevesebb szakítószilárdság

Az öntött alumínium ugyanúgy törékeny, mint a kovácsolt alumínium, és megrepedhet, ha megterhelő vagy ütés éri.

3. Nehéz hegeszteni

A hegesztés is nehéz a felületi oxidok és a belső üregek miatt, ezért különleges módszerekre és gondosságra van szükség.

4. Alumíniumöntés VS Kovácsolt alumínium

Más öntési formák, mint például a homoköntés, olyan textúrát vagy érdes felületet eredményeznek, hogy a későbbi utómunka elkerülhetetlen.

5. Nem alkalmas stresszes használatra

Az alumíniumöntvények nehezen hajlíthatóak és hajlamosabbak a repedésre is, következésképpen arányos tervezésnél alkalmazhatatlanná válik, amelynek folyamatosan a feszültséghibákra vagy rezgésekre kell összpontosítania.

6. Zsugorodás hűtés után

Az alumínium megszilárdulásakor zsugorodik, és ez befolyásolja a végső méreteket, és szükség lehet némi módosításra a tervezésben.

Alkalmazások öntött alumínium

Számos iparágban öntött alumíniumot használnak, és ennek számos oka van. Néhány főbb alkalmazási terület a következő:

1. Autóipar

Az alumíniumot öntött formában használják motorblokkok, sebességváltóházak, kerekek és felfüggesztések esetében. Könnyű, ami növeli az üzemanyag-takarékosságot, valamint erős és strapabíró.

2. Repülőgépipar

Az öntött alumíniumot a repülőgépmotorok alkatrészeiben, konzolokban és üzemanyagtartályokban használják a súly-erő arányának és korróziómentes viselkedésének köszönhetően.

3. Főzőedények

Általában serpenyőkön, edényeken és rostélyokon alkalmazzák, mivel nagyon jó hővezető képességgel rendelkezik és egyenletes hőeloszlással rendelkezik.

4. Elektronika

Az alumíniumöntvényt hűtőbordákban, elektronikai házakban és LED-keretekben használják, ahol a hő elvezethető a számítógépekben és a LED-lámpákban.

5. Ipari berendezések

Nagy szilárdsága és a zord környezetekkel szembeni ellenállóképessége miatt szivattyúk, fogaskerekek házai és gépházak burkolatai között népszerű.

6. Az öntött testcsoport típusa (alumínium vs. kovácsolt alumínium)

Az alumíniumötvözetet kültéri bútorok, lámpaoszlopok és kapuk gyártásánál alkalmazzák, mivel karbantartásmentes és ellenáll a rozsdával szemben.

Öntött alumínium vs. Kovácsolt alumínium

Hogyan azonosítani öntött alumínium

Vannak határozott jelek, amelyek alapján meghatározhatja az öntött alumíniumot.

• Súly: Kevesebb súlya van, mint egy acélrúdnak, de még mindig szilárd.
• Varrásvonalak: Emellett vannak elválasztó vonalak is, amelyek a forma részét képezik.
• Pitch teszt: A Tapping hang tompább, mint a kovácsolt alumínium által adott hang.
• Felület: A homokba öntött anyagok felülete érdes.

A hamisított összetétel ellenőrzésének területén a szakember XRF spektrométereket vagy analizátorokat alkalmaz. Egyes gyártók az ötvözet kódját/szimbólumait jelölik a felismerés érdekében. A szakemberek ezeken a tulajdonságokon felvilágosultak a homoköntvény, a nyomásos öntött és még a kovácsolt alumínium megkülönböztetésében is.

Ezek a kis javaslatok:

Az öntött alumíniumáruk rendkívül hosszú, több évtizedes élettartammal rendelkeznek, feltéve, hogy megfelelően karbantartják őket. A nagy visszatérítés az újrahasznosítás:

• Tisztítás: A tisztításhoz semmiképpen sem szabad acélgyapotot, súrolószert vagy mosószert használni. A tisztításhoz használjon nagyon enyhe tisztítószert és puha ruhát.
• Tárolás: Az idő múlásával, a víz hatására egyfajta oxidáció következhet be.
• Bevonat: Körülbelül néhány évente fesse át vagy akár tömítse le a kültéri bútorokat, és védje meg az UV sugárzás és az időjárás viszontagságai ellen.
• Ellenőrzés: Rendszeresen ellenőrizni kell a szerkezeti tárgyakat, hogy észrevegyék a rozsdahelyzetet, a repedéseket vagy a meglazult csavarokat.

A rendszeres ápolás meghosszabbítja az élettartamot, és lehetővé teszi, hogy az öntött alumínium frissen nézzen ki, és továbbra is biztonságosan működjön.

Környezetvédelem és újrahasznosítás, valamint annak hatásai

Az öntött alumínium leglenyűgözőbb előnyei közé tartozik az újrahasznosítás lehetősége. A gyártott alumínium több mint háromnegyedét ma is használják.

• Csökkenti az aknák megsemmisítését.
• A szűz alumínium előállításához szükséges energia 95 százalékát megtakarítja.
• Csökkenti a szén-dioxid-kibocsátás szintjét
• A jövő hajlamos az öntött alumíniumra
• A huroktermelés megkönnyítése A huroktermelés megkönnyítése

Az iparágak mostanra áttértek a körkörös tervezés koncepciójára, ahol a gyárban összegyűjtött alumíniumhulladékot beolvasztják, majd visszavezetik a termelési ciklusba, ami nagy előnyként működik a fenntarthatóság szempontjából.

 Az öntött alumínium jövője

Az innováció és a környezetvédelem néhány olyan megállapodás, amely közel áll az öntött alumíniumhoz:

• 3D nyomtatott szerszámok: És ismét kevesebb a pazarlás és a nagymértékben egyedi alkatrészek.
• Intelligens öntőrendszerek: A hibák valós idejű azonosításának mesterséges intelligencia folyamata.
• Új Eco ötvözetek: Csökkenne a mérgező anyagok mennyisége, és javulna az újrahasznosítás.
• Elektromos járművek (EV-k): Az EV-k több igényt támasztanak, és ez az öntött alumínium nagyobb mértékű felhasználását eredményezi az akkumulátorok burkolatában, valamint az alvázban.

A többi iparág környezetbaráttá válásával az öntött alumíniumnak még nagyobb hatása lesz a környezetbarát termékek kialakítására.

Következtetés

Az öntött alumínium a modern időkben a gyártás fő összetevője, mivel sokféle előnye és felhasználása van. Az anyag könnyű súlya, korrózióállósága és hővezető képessége a legtöbb iparágban, például az autóiparban, a repülőgépiparban, az elektronikában, a főzőedényekben és sok más iparágban kívánatos anyaggá teszi. Az öntött alumínium rendkívül strukturált, mind teljesítmény szempontjából, mind gazdaságilag bölcs, mind akkor, ha azt néhány összetett autóipari termék, néhány könnyű repüléstechnikai termékek, vagy amikor tartós kültéri bútorokként használják. Sokoldalúsága ellenére vannak az öntött alumíniummal kapcsolatos kihívások. Az olyan problémákat, mint a porozitás, a törékenység és a fúziós kihívások, meg kell vizsgálni, amikor ezt az anyagot választjuk szigorú, majd nehéz területeken. Az ilyen akadályoktól függetlenül az alumínium újrahasznosítása és környezetbarát tulajdonságai egy másik olyan tényezőnek bizonyulnak, amely motiválja az áramlását és a keresletét. A változó és fenntarthatóbb gyártási móddal az alumíniumöntés várhatóan továbbra is fontos szerepet játszik abban, hogy a gyártás során kevesebb hulladékanyag és energia kerüljön felhasználásra. A jövőben alkalmazott technológiák és ötvözetek még innovatívabbak lehetnek, mivel az öntési technológiák fejlettebbek és környezetbarátabbak lesznek, hogy lehetővé tegyék az anyag teljesítményének további növelését és a környezetre gyakorolt hatás csökkentését. Az öntött alumíniumnak megvan a lehetősége az újrahasznosításra és a folyamatos továbbfejlesztésre, ami szintén az egyik oka annak, hogy az elkövetkező években fontos szerepet fog játszani a gyártás világában.

GYIK

1. Mik a jó tulajdonságai az öntött alumíniumnak?

Az öntött alumínium olyan olvasztott és öntött alumínium, amelyet egy formába öntve egy bizonyos formát kap. Ennek az öntési eljárásnak köszönhetően olyan bonyolult alkatrészek is előállíthatók, amelyek más eljárásokkal, például megmunkálással vagy kovácsolással nem lennének könnyen kivitelezhetőek.

2. Milyen negatívumai vannak az alumíniumöntésnek?

Az öntött alumínium legkiemelkedőbb jellemzői a könnyű anyag, a korrózióállóság, a jó hővezető képesség és a bonyolult formák gyártásának képessége, valamint a nagy mennyiségek előállításának megfizethetősége.

3. Hogyan zajlik az alumíniumgyártás folyamata?

Ez a fajta alumínium úgy készül, hogy az alumíniumot megolvasztják és öntvényekbe öntik, amelyek olyan anyagokból készülhetnek, mint a homok, fém vagy akár kerámia. A hőmérséklet alatti lehűlés szilárd állapotba hozza az alumíniumot, amely megadja neki a kívánt formát. Ez többféleképpen is történhet, például szerszámöntéssel, homoköntéssel és beruházási öntéssel.

4. Mik az öntött alumínium rossz tulajdonságai?

Az öntött alumínium viszonylag rugalmas, ugyanakkor vannak vele együtt járó gyengeségek is. Ezek a következők: porozitás (kis gázzsebek), a kovácsolt alumíniummal összehasonlítva csökkent szakítószilárdság, a hegesztés nem könnyű, durva felületkezelés és zsugorodás a hűtés során.

5. Újrahasznosítható-e az öntött alumínium?

Természetesen az öntött alumínium nagyon nagy kapacitással újrahasznosítható. Újra lehet hasznosítani anélkül, hogy a tulajdonságaiból bármit is veszítene, mivel beolvasztható és újrafelhasználható. Az alumínium újrahasznosítása nagyon energiatakarékos az első alkalommal történő bányagyártáshoz képest, és a termékköltségeket is csökkenti.