Hva er støpt aluminium? Det allsidige metallet som brukes i moderne produksjon

Aluminiumstøpegods er et av de mest tilpasningsdyktige og vanlige materialene i moderne produksjon. Det brukes til å smelte og helle smeltet aluminium i støpeformer for å anta ønskede former, og i denne prosessen kan komplekse og intrikate deler konstrueres som ellers ville ha vanskelig for å komme ut ved hjelp av alternative teknikker, og dermed kan prosessen generere mange slike deler til en relativt lavere kostnad. Den støpte aluminiumsprodukter har funnet sin verdi gjennom ulike formål som strekker seg til bilmotordeler, romfart, kaffekanner, kokekar og til og med husholdning. Den utrolige vektløsheten, i tillegg til den samtidige styrken og motstanden mot korrosjon og god varmeledningsevne, gjør det til den beste leverandøren til en rekke bransjer. Støpt aluminium gir også produsenten stor designfleksibilitet, noe som gjør det mulig å skape komplekse geometrier som kan optimalisere ytelsen uten å bruke mye materiale. 

Støpeprosessen er også svært effektiv og økonomisk levedyktig, særlig når det er snakk om masseproduksjon av deler. Aluminium er dessuten en av de metallkategoriene som er lett å resirkulere, noe som betyr at det kan redusere de økologiske produksjonskostnadene. Selv om støpt aluminium har mange fordeler, har det også noen ulemper, for eksempel at det er sprøtt sammenlignet med smidd aluminium, og at det er vanskelig å sveise. Disse faktorene må tas i betraktning når man velger støpt aluminium til bestemte bruksområder.

Denne artikkelen vil gi et bredt perspektiv på egenskapene, fordelene og bruksområdene til støpt aluminium, et av de vanligste stoffene i dagens verden.

Hva er Aluminium Cast?

Støpt aluminium består av aluminium som ser ganske flytende ut, men som har blitt omformet til en form som danner et produkt. Denne prosessen, eller støping, er en svært gammel produksjonsprosess som er tilpasset dagens praksis. I motsetning til smidd aluminium, som støpes ved hjelp av valsing eller ekstrudering, helles aluminium i støpeformen som smeltet metall, og deretter herdes det.

Støping gir mer komplekse, hule og til og med tredimensjonale former som det ikke er lett eller kostnadsmessig mulig å forme ved maskinering eller smiing, siden det begynner som en væske. Det er denne allsidigheten som gjør støpte aluminiumsprodukter så mye brukt i hele produktspekteret vårt, det vil si motordeler, elektronisk utstyr og kokekar, for å nevne noen.

Enkel sammensetning av støpt aluminium

Aluminium er som oftest ikke rent aluminium. I stedet er det en legering, det vil si en blanding av aluminium og andre materialer for å forbedre styrken eller flyteevnen, eller begge deler. Det vanligste aspektet ved legeringen er

• Silisium: får den til å flyte, og til å gi krympingen en lav hastighet. Stein, stein, stein, stein, fempare, fempare.
• Magnesium 
• Sink og mangan: Styrke og seighet oppnås med dem.
• Nikkel, jern: ikke over en bestemt hardhet.

Kombinasjonen er spesiell, og avhenger av bruken. For å illustrere: Legeringer med høy varmeledningsevne og korrosjonsbestandighet vil bli brukt på høytemperaturutstyr som bildeler, og kokekar vil ta den med høyt silisium-aluminiuminnhold som har høy termisk ytelse og slitestyrke.

Historie og utvikling av støpt aluminium

Støping av metaller har en flere tusen år lang historie, siden de første samfunnene begynte å støpe bronse og støpejern for å produsere verktøy og våpen. Aluminium ble ikke utvunnet før tidlig på 1800-tallet, og det var uøkonomisk å gjøre det før Hall-Héoult-prosessen ble utviklet på slutten av 1800-tallet. Støping av aluminium ble en av prosessene i luftfarts- og kokekarindustrien på begynnelsen av 1900-tallet. 
Det var under andre verdenskrig at etterspørselen etter aluminium var på sitt høyeste på grunn av forholdet mellom styrke og vekt, noe som gjorde det mest egnet i fly. Etter krigen fikk aluminiumstøping flere kommersielle bruksområder innen forbrukerprodukter, bilproduksjon og arkitektur.
På grunn av fremskritt innen konstruksjon av støpeformer, metallurgi og støpegods, er støpt aluminium en del av dagens produksjon.

Prosess for støpt aluminium 

Støping av aluminium er en prosess som krever en rekke viktige trinn for å omdanne smeltet aluminium til deler som kan brukes i form av spesifikke former. Arbeidet med den grunnleggende forklaringen av prosessen går på følgende måte:

1. Klargjøring av støpeform

Den første prosedyren ved støping er å lage en støpeform som det smeltede aluminiumet skal støpes i. Avhengig av støpemetoden kan formen bestå av materialer som sand, metall eller keramikk, blant annet. Den er også designet med en god form for å ha ønsket form for å sikre at aluminiumet stivner i riktig form.

2. Smelting av aluminium

Når formen er klar, plasseres noen aluminiumsrester eller aluminiumsblokker i en ovn der de smeltes ved en temperatur på mellom 660 og 750 °C (1220 og 1382 o F). Det smeltede aluminiumet overvåkes også kontinuerlig for å oppnå riktig støpetemperatur og kvalitet.

3. Hell det smeltede aluminiumet i formen

Når det smeltede aluminiumet er hellet inn i formens hulrom, helles det smeltede metallet inn i formens hulrom. Hellingen gjøres avhengig av hvilken type støping det er snakk om, det vil si pressstøping, sandstøping eller investeringsstøping. Noen av teknikkene som brukes, inkluderer pressstøping, der smeltet aluminium sprøytes inn under trykk, mens i andre teknikker helles det smeltede aluminiumet bare i formen og lar det avkjøles.

4. Avkjøling og størkning

Bygging og overvåking: Har du en for tykk eller komplisert del, vil det ta lang tid å kjøle den ned. På dette stadiet kjøles det nedsmeltede aluminiumet ned til ønsket form og utviser indre trykk.

5. Installasjon og inspeksjon

Etter at aluminiumet er avkjølt og størknet, frigjøres formen, og den støpte delen blir igjen. I noen tilfeller skjer separasjonen ved at støpeformen brytes, særlig ved støping i sand, og ved andre teknikker, som for eksempel pressstøping, åpnes støpeformen, og delen kastes ut.

6. Etterbehandling og inspeksjon

Etter at delen er skåret ut, blir den vanligvis bearbeidet videre ved hjelp av etterbehandling som sliping, polering, maskinering osv. for å jevne ut overflaten eller oppnå tettere toleranser. Når delen er ferdig, sjekkes den for å se om det er porøsitet eller sprekker i den, og om den holder den standarden som kreves for styrke og funksjonalitet.

Hvordan foregår prosessen med å lage en aluminiumstøp?

Aluminium i form av støpt aluminium kan oppnås ved å helle smeltet aluminium i en støpt form, der det smeltede metallet herder i en spesifisert form. De komplekse delene kan lages ved hjelp av støpeprosessen siden de vanskelig kan lages ved hjelp av andre prosesser, som maskinering eller smiing.

1. Støping under trykk

Under støpeprosessen presses det flytende aluminiumet inn i en arbeidsform eller matrise under høyt trykk. Denne teknikken er perfekt når det gjelder produksjon av store volumer, og den skaper presise og glatte deler. Teknikken brukes ofte i bil- og elektronikkindustrien (f.eks. motordeler eller elektronikkhus).

2. Sandstøping

Sandstøping er en metode for å lage en støpeform ved å bruke en form av sand som helles i smeltet aluminium. Denne teknologien er også svært rimelig og mindre stiv, og egner seg derfor godt til å lage store, kompliserte deler som motorblokker og marine deler. Overflaten er imidlertid grov, og det kan være nødvendig å utføre en ekstra etterbehandlingsprosess.

3. Investeringsstøping (Lost Wax Casting)

I denne prosessen brukes en voksform med et keramisk skall, og den smeltede voksen helles i formen, som deretter fylles med smeltet aluminium. Det er en perfekt prosess for å lage små og fine komponenter, som for eksempel medisinske komponenter.

4. permanent støpeform Støping

Permanent støping er en prosess der man produserer aluminiumsdeler ved hjelp av gjenbrukbare metallformer. Aluminiumet varmes opp til smeltet tilstand, og deretter helles det i formen hvor det avkjøles. Prosessen gir mer robuste deler med bedre overflatebehandling, og den er mest utbredt i bilindustrien.

5. Gravitasjonsstøping

Det smeltede aluminiumet helles i en metallform ved hjelp av tyngdekraften (det vil si at støpeformen vanligvis støpes under tyngdekraften) i stedet for å bruke trykk. Dette er egnet når det skal produseres mellomstore komponenter, som bilkonstruksjoner og bilhjul.

Fordelene med støpt aluminium

1. Lett og kraftig

Støpt aluminium er lett og har god styrke, noe som er grunnen til at det brukes i blant annet bil- og flykonstruksjoner og maskiner.

2. Motstandsdyktig mot korrosjon

Det kan danne beskyttende oksidlag på naturlig vis, noe som bidrar til at det ikke ruster og forvitrer, og derfor er det nyttig i utemøbler, marine innredninger og kjøkkenutstyr.

3. Masseproduksjon til lave kostnader

Den suverene termiske og elektriske ledningsevnen gjør at den kan brukes som kokekar, kjøleribbe og i elektroniske kabinetter.

4. Kapasitet for komplekse former

Dette skyldes at støping gjør det mulig å oppnå ganske detaljerte og komplekse former i aluminium, noe som ellers er dyrt og tungvint å oppnå ved hjelp av andre former for behandling av aluminium.

5. Økonomisk i storskalaproduksjon

Og etter at formene er produsert, kan man støpe et stort antall lignende produkter relativt raskt og til en svært rimelig pris, særlig når det gjelder pressstøping.

6. Resirkulerbar og miljøvennlig

Aluminium kan også resirkuleres i hundre prosent av tilfellene, noe som sparer energi og gir en bærekraftig produksjonsprosess.

Ulemper med støpt aluminium

1. Problemer med porøsitet

Luft kan bli fanget i stressede deler i løpet av støpingen, samt trykkbærende deler, svakheter eller gråt kan oppstå.

2. Mindre strekkfasthet

Støpt aluminium er også sprøtt, akkurat som smidd aluminium, og kan sprekke når det utsettes for belastning eller slag.

3. Vanskelig å sveise

Sveising er også vanskelig på grunn av overflateoksidene og de innvendige hulrommene, så det er nødvendig med spesielle metoder og hensyn.

4. Støping av aluminium VS Smidd aluminium

Andre former for støping, som sandstøping, gir en struktur eller ru overflate som gjør en senere etterbehandling uunngåelig.

5. Ikke egnet for stressende bruk

Aluminiumsstøpegods er vanskelig å bøye og også mer utsatt for sprekkdannelse, og følgelig blir det uaktuelt i proporsjonal design, som kontinuerlig bør fokuseres på spenningsfeil eller vibrasjoner.

6. Krymping etter avkjøling

Aluminium krymper når det stivner, og dette har betydning for de endelige dimensjonene, og det kan være nødvendig å gjøre noen endringer i designet.

Bruksområder for støpt aluminium

Støpt aluminium brukes i mange bransjer, og det er mange grunner til at det er slik. Noen av de viktigste bruksområdene er som følger:

1. Bilindustrien

Aluminium brukes i støpt form på motorblokker, girkasser, hjul og hjuloppheng. Det er lett i vekt, noe som gir bedre drivstofføkonomi, og det er også sterkt og slitesterkt.

2. Luft- og romfartsindustrien

Støpt aluminium brukes i flymotorer, braketter og drivstofftanker på grunn av forholdet mellom vekt og styrke, og fordi det ikke er korrosivt.

3. Kokekar

Det brukes vanligvis på stekepanner, gryter og stekeplater siden det har svært god varmeledningsevne og jevn varmefordeling.

4. Elektronikk

Aluminiumsstøpen brukes i kjøleribber, elektroniske hus og i LED-rammer der varmen kan ledes bort i datamaskiner og LED-lys.

5. Industrielt utstyr

Det har vært populært i pumper, girhus og maskindeksler på grunn av sin høye styrke og motstandskraft mot tøffe miljøer.

6. Hvilken type karosserigruppe som er støpt (aluminium vs. smidd aluminium)

Aluminiumslegeringer brukes i produksjonen av utemøbler, lyktestolper og porter på grunn av sin vedlikeholdsfrihet og motstand mot rust.

Støpt aluminium vs. smidd aluminium

Slik identifiserer du støpt aluminium

Det finnes klare tegn som du kan bruke for å avgjøre om det er støpt aluminium.

• Vekt: Mindre vekt enn en stålstang, men likevel solid.
• Sømlinjer: Du har også skillelinjer som er en del av formen.
• Pitch Test: Tapping-lyden er mer matt enn lyden fra det smidde aluminiumet.
• Overflate: De sandstøpte materialene har en ru overflate.

Når det gjelder verifisering av forfalskninger, bruker fagfolk XRF-spektrometre eller -analysatorer. Noen produsenter merker legeringskoder/symboler for å gjenkjenne dem. Det er disse egenskapene som har gjort teknikerne i stand til å skille mellom sandstøpt, trykkstøpt og til og med smidd aluminium.

Dette er de små forslagene:

Støpte aluminiumsvarer har en ekstremt lang forventet levetid på flere tiår, forutsatt at de vedlikeholdes på riktig måte. Den store tilbakebetalingen av resirkuleringen:

• Rengjøring: Bruk absolutt ikke stålull, skuremidler eller rengjøringsmidler til rengjøring. Bruk et meget mildt rengjøringsmiddel og en myk klut.
• Lagring: Det kan være en form for oksidasjon med tiden, som et resultat av vann.
• Belegg: Mal eller forsegl utemøblene med noen års mellomrom, og beskytt dem mot UV-stråling og forvitring.
• Inspeksjon: Regelmessig kontroll av konstruksjonsgjenstandene skal utføres for å oppdage rust, sprekker eller løse bolter.

Regelmessig vedlikehold forlenger levetiden og gjør at det støpte aluminiumet ser friskt ut og fortsetter å fungere trygt.

Miljø og resirkulering, og effektene av dette

Blant de mest imponerende fordelene med støpt aluminium er muligheten for resirkulering. Mer enn tre fjerdedeler av alt aluminium som har blitt laget, er fortsatt i bruk i dag.

• Reduserer ødeleggelsen av miner.
• Sparer 95 prosent av energien som går med til å lage jomfruelig aluminium
• Reduserer utslippsnivået av karbon
• Future Tends - støpt aluminium
• Tilrettelegging av loop-produksjon Tilrettelegging av loop-produksjon

Industrien har nå gått over til konseptet sirkulær design, der aluminiumskrapet som samles inn i fabrikken, smeltes om og deretter gjeninnføres i produksjonssyklusen, noe som fungerer som en stor fordel for bærekraften.

 Fremtiden for støpt aluminium

Innovasjon og miljøhensyn er noen av de avtalene som ligger støpt aluminium nær:

• 3D-printede støpeformer: Og igjen, det er mindre svinn og svært skreddersydde deler.
• Smarte støpesystemer: En AI-prosess for å identifisere feilene i sanntid.
• Nye Eco Alloys: Nivåene av giftige stoffer vil bli redusert, og resirkuleringen vil bli forbedret.
• Elektriske kjøretøyer (EVs): Elbiler stiller større krav, og det fører til økt bruk av støpt aluminium i batterideksler og i chassiset.

Når resten av industrien blir grønnere, vil støpt aluminium få enda større innvirkning på utformingen av miljøvennlige produkter.

Konklusjon

Støpt aluminium er hovedingrediensen i moderne produksjon på grunn av sine mange fordeler og bruksområder. Materialets lette vekt, korrosjonsbestandighet og varmeledningsevne gjør det til et ettertraktet materiale i de fleste bransjer som bilindustrien, romfart, elektronikk, kokekar og mange andre. Støpt aluminium er svært strukturert, både ytelsesmessig og økonomisk, både når det brukes til å lage noen komplekse bilprodukter, noen lettvektsprodukter til flyindustrien eller når det brukes som slitesterke utemøbler. Til tross for allsidigheten er det utfordringer knyttet til støpt aluminium. Problemer som porøsitet, sprøhet og sammensmeltingsutfordringer må tas i betraktning når man velger dette materialet i krevende områder, og deretter i vanskelige områder. Uavhengig av slike hindringer viser resirkuleringen av aluminium og dets miljøvennlige egenskaper seg å være en annen faktor som motiverer flyten og etterspørselen. Med den endrede og mer bærekraftige måten å produsere på, forventes det at støping av aluminium fortsatt vil bidra til å sikre at mindre avfall og energi brukes opp under produksjonen. Teknologiene og legeringene som vil bli brukt i fremtiden, kan bli enda mer innovative, siden støpeteknologiene vil bli mer avanserte og mer miljøvennlige, slik at materialets ytelse kan økes ytterligere og effekten på miljøet reduseres. Støpt aluminium kan resirkuleres og videreutvikles til å bli et foretrukket materiale, noe som også er en av grunnene til at det vil spille en viktig rolle i produksjonsverdenen i årene fremover.

Vanlige spørsmål

1. Hva er det gode med støpt aluminium?

Støpt aluminium er smeltet og støpt aluminium som får en bestemt form ved å helles i en støpeform. Takket være denne støpeprosessen kan man produsere selv kompliserte deler som det ville vært vanskelig å utføre med andre prosesser, f.eks. maskinering eller smiing.

2. Hva er de negative sidene ved støping av aluminium?

De mest fremtredende egenskapene til støpt aluminium er den lave vekten, korrosjonsbestandigheten, den gode varmeledningsevnen og muligheten til å produsere kompliserte former samtidig som det er mulig å produsere store mengder til en overkommelig pris.

3. Hvordan foregår prosessen med å produsere aluminium?

Denne typen aluminium lages ved å smelte aluminium og helle det i støpeformer som kan være laget av materialer som sand, metall eller til og med keramikk. Avkjølingen under temperatur bringer aluminiumet til en fast tilstand som gir det den ønskede formen. Det kan gjøres på mange måter, for eksempel ved pressstøping, sandstøping og investeringsstøping.

4. Hva er de dårlige sidene ved støpt aluminium?

Støpt aluminium er relativt fleksibelt, men det har også noen svakheter. Disse er porøsitet (små gasslommer), redusert strekkfasthet sammenlignet med smidd aluminium, manglende sveisevennlighet, grov overflatefinish og krymping under avkjøling.

5. Er støpt aluminium resirkulerbart?

Støpt aluminium kan selvfølgelig resirkuleres med svært høy kapasitet. Det kan gjenbrukes uten å miste noen av sine kvaliteter, ettersom det kan smeltes ned og brukes på nytt. Resirkulering av aluminium er svært energieffektivt sammenlignet med første gangs produksjon av gruven, og det senker også produktkostnadene.