AlZn10Si8Mg-legeringer

Introduksjon til pressstøping av aluminium Pressstøping av aluminiumslegeringer er en svært effektiv produksjonsprosess som brukes til å produsere komplekse metallkomponenter i store volumer. Det er en prosess der smeltet aluminiumslegering sprøytes inn i en herdet stålform (ofte kalt en dyse) ved høyt trykk. Prosessen er spesielt populær i bil-, elektronikk-, telekommunikasjons- og industriutstyrsindustrien, ettersom den gir lette komponenter med god dimensjonsnøyaktighet og overflatefinish. Det utmerkede forholdet mellom styrke og vekt er en viktig årsak til at aluminium er et foretrukket metall for pressstøping. Komponentene i aluminiumslegeringer kan gi den mekaniske ytelsen som kreves for den strukturelle anvendelsen, og er samtidig et materiale som gir en høy grad av vektreduksjon. Støpegods gjør det også mulig for produsentene å innlemme flere funksjoner i én enkelt del. Ribber, bosses, monteringspunkter og tynne vegger kan støpes i én og samme operasjon, noe som eliminerer behovet for sekundær maskinering og montering. Dette reduserer produksjonskostnadene og øker konsistensen og repeterbarheten. På grunn av disse fordelene har trykkstøping av aluminium vokst frem som en av de mest populære metallformingsprosessene for produksjon av mellomstore og store volumer. Støpeprosessen for aluminiumsformer Forberedelse og oppsett av støpeformen Det starter med å klargjøre stålformen. Formen er en todelt støpeform: en stasjonær halvdel og en bevegelig halvdel. Formhulen sprøytes og rengjøres etter hver støping. Dette belegget gjør det mulig å kontrollere temperaturen i støpeformen og gjør det lett å støpe ut støpegodset uten at det fester seg til formoverflaten eller blir skadet. Injeksjon av smeltet aluminium I en smelteovn smeltes aluminiumslegeringen og holdes på en kontrollert temperatur for å oppnå riktig flytbarhet. Ved høytrykksstøping sprøytes en spesifisert mengde smeltet metall inn i formhulen under høyt trykk ved hjelp av et hydraulisk stempel. Trykket kan variere fra flere tusen til mer enn 20 000 psi, slik at metallet kan fylle små områder og komplekse geometrier før det størkner. Størkning og avkjøling Trykket opprettholdes etter at hulrommet er fylt opp, helt til aluminiumet er avkjølt og størknet. Den raske avkjølingen av stålformen gir en fin mikrostruktur som forbedrer de mekaniske egenskapene og overflatefinishen. Kanalavkjøling i matrisen regulerer temperaturen og sikrer jevn syklustid. Utstøting og etterbehandling Når matrisen er herdet, åpnes halvdelene, og matrisen støtes ut av formen ved hjelp av utstøtingspinner. Alt unødvendig materiale, inkludert meder, grinder og flammer, blir trimmet bort. Avhengig av bruksområde kan det deretter utføres ytterligere bearbeiding, for eksempel maskinering, overflatebehandling eller varmebehandling. Resultatet er en nesten nettformet aluminiumsdel som egner seg for krevende industrielle bruksområder. Aluminiumslegeringer i trykkstøping Legeringsbaserte støpegods: Aluminiumslegeringer for trykkstøping er utformet for å balansere støpbarhet, mekanisk styrke, korrosjonsbestandighet og termisk ytelse. I motsetning til ren aluminium har disse legeringene kontrollerte nivåer av silisium, kobber, magnesium, jern og andre legeringselementer for å forbedre væskestrømmen, størkningen og bruksegenskapene til det smeltede metallet. Det er viktig å velge riktig legering, siden hver sammensetning gir en unik balanse mellom styrke, holdbarhet, vekt, kostnad og produserbarhet. Her ser vi nærmere på de mest populære høyytelseslegeringene for trykkstøping av aluminium og hva som gjør hver enkelt legering egnet for et bestemt bruksområde. A380 Aluminiumslegering Mekanisk ytelse og styrke A380 har blitt omtalt som arbeidshesten innen trykkstøping av aluminium. Den har god strekkfasthet (ca. 320 MPa) og flytegrense (ca. 160 MPa) i støpt form. Selv om den ikke er den beste aluminiumslegeringen på markedet, tilbyr den den beste kombinasjonen av styrke og duktilitet for strukturelle hus, deksler og braketter. Fordeler A360 Aluminiumslegering Mekanisk ytelse og styrke A360 har samme strekkfasthet som A380 og bedre ytelse ved høyere temperaturer. Strekkfastheten er vanligvis 170 MPa, og denne aluminiumslegeringen er stabil under varmbearbeiding, for eksempel i motorrom. Fordeler ADC12 (A383-ekvivalent) aluminiumslegering Mekanisk ytelse og styrke Motstykket til A383 er ADC12, som har moderat styrke, og strekkfastheten er vanligvis 180230 Mpa. Selv om den er litt svakere enn A380, er den fortsatt tilstrekkelig for den strukturelle ytelsen til en rekke industri- og bilkomponenter. Fordeler Al-Si11Cu3 aluminiumslegering Mekanisk ytelse og styrke De balanserte mekaniske egenskapene kjennetegner Al-Si11Cu3. Strekkfastheten er vanligvis over 300 MPa, med god hardhet og moderat duktilitet. Den er sterkere enn ADC12 og ligner på A380 i de fleste strukturelle bruksområder. Fordeler B390 Aluminiumslegering Mekanisk ytelse og styrke B390 er produsert for å være så hard og slitesterk som mulig. Den har en utrolig høy flytegrense (ca. 240 MPa) og en strekkfasthet på 350 MPa. Den er hard nok, opp til 120 Brinell, noe som er svært høyt i forhold til de fleste pressstøpelegeringer. Fordeler Sammenlignende sammendrag Legeringene av aluminiumstøpegods brukes som følger: Valget av en passende legering bestemmes av designfaktoren, som kan være styrke, korrosjonsbestandighet, slitestyrke, vektreduksjon eller støpekompleksitet. Sammendrag av fysiske og kjemiske egenskaper for aluminiumslegeringer Legering A380 A360 ADC12 / A383 Al-Si11Cu3 B390 Silisium % 7,5-9,5 9-10 9,5-11,5 9,6-12 16-18 Kobber % 3-4 ≤0,6 2-3 1,5-3,5 4-5 Magnesium % ≤0.1 0,4-0,6 ≤0,3 ≤0,35 ≤0,1 Tetthet (g/cm³) 2,71 2,63 2,70 2,70 2,70 2,75 Strekkfasthet (MPa) ~324 ~317 180-230 ~300 320-360 Strekkfasthet (MPa) ~160 ~170 ~150 ~140 240-250 Forlengelse (%) ~3,5 ~3.5 ~3 ~2-3 <1 Hardhet ~80 ~75 ~75 ~75 ~85 ~120 Korrosjonsbestandighet Moderat Utmerket Middels Middels Middels Middels Støpbarhet Utmerket Utmerket Middels Utmerket Meget god Moderat Slitestyrke God God God Middels God Utmerket Bruksområder for aluminiumslegeringer Bilindustrien Lette konstruksjons- og drivlinjekomponenter Aluminiumslegeringer til bilindustrien brukes i stor utstrekning til produksjon av motorblokker, girkasser, fjæringskomponenter og konstruksjonsbraketter til bilindustrien. De er kraftige per vektenhet, noe som reduserer kjøretøyets totale masse og forbedrer drivstoffeffektiviteten, og dermed øker rekkevidden et elektrisk kjøretøy kan kjøre. Aluminiumslegeringen forbedrer også varmespredningen i motorer og batterisystemer, noe som gir bedre ytelse og holdbarhet. Luft- og romfartssektoren Flyskrogstrukturer og innvendige strukturer Egenskapene som gjør aluminium