Spuitgieten van aluminiumlegering 101

De matrijzenafgietsel van de aluminiumlegering is een spuitgietproces dat een veelgebruikt productieproces is waarbij op een efficiënte manier nauwkeurige en ingewikkelde metalen onderdelen worden gemaakt. In dit geval kunnen we een lijst maken van metalen die een verscheidenheid aan toepassingen hebben vanwege hun vermogen om tegelijkertijd zeer sterk en licht te zijn. Daarnaast kunnen we opnoemen dat praktisch corrosiebestendig, dat wil zeggen, aluminiumlegeringen bijzonder populair zijn bij de productie van auto's. Dit artikel gaat ook in op gebieden als processen, eigenschappen, uitdagingen en toepassingen van spuitgieten van aluminiumlegeringen. We krijgen diepgaand inzicht in het volledige proces, de soorten en de verschillen met andere processen.

Wat is spuitgieten?

Het is een fabricageproces dat gebruik maakt van hoge druk om gesmolten metaal een vormholte te laten vullen. Het maakt het ook mogelijk om uitstekende modellen te maken met bijna-netvormgeving, nauwkeurige oppervlakteafwerking en gecompliceerde vormen.

Verschillende soorten spuitgietwerk

Spuitgieten kent vele soorten. Laten we deze soorten in detail bespreken;

1. Hete kamer spuitgieten

Het is vooral geschikt voor zink- en magnesiumlegeringen. Bij dit proces wordt het injectiesysteem ondergedompeld in het gesmolten metaal om snel gieten mogelijk te maken. Het is ideaal voor gebruik in een grote productie, maar niet geschikt voor gebruik in legeringen met een hoog smeltpunt. je kunt gaan naar zink spuitgieten om meer details te weten

2. Koudkamer spuitgieten

Het is het meest geschikt voor metalen zoals aluminium en messing met een hoog smeltpunt. Hier brengen we het gesmolten materiaal over naar een koude kamer en injecteren het dan in de mal. Dit bespaart op het gevaar van hitte voor de apparatuur, maar heeft langere bedrijfscycli. Ik heb aluminium spuitgietdiensten pagina voor meer informatie over dit proces.

3. Spuitgieten onder lage druk

Het gieten onder lage druk wordt gebruikt met aluminium- en magnesiumlegeringen. Het veroorzaakt minimale porositeit maar goede structurele kwaliteit. Daarnaast is het tijdrovend maar geschikt om het sterkere deel van het product te maken.

4. Spuitgieten onder hoge druk (HPDC)

Gebruikelijk in aluminium-, zink- en magnesiumlegeringen. Hierbij injecteren we het gesmolten metaal onder zeer hoge druk in gecompliceerde vormen en met fijne oppervlaktestructuren. Het is dus zeer geschikt voor toepassingen waarbij onderdelen met grote productiehoeveelheden nodig zijn en gebieden met grote dwarsdoorsneden poreus kunnen zijn. Ga naar hoge druk spuitgieten pagina voor meer informatie.

5. Gieten met behulp van zwaartekracht

Staande druk wordt gebruikt om gesmolten metaal in een mal te gieten en zo sterke voorwerpen met weinig poreusheid te maken. Het wordt gebruikt in productielijnen waar we minder onderdelen tegelijk moeten produceren, maar het is relatief langzamer dan processen op basis van druk.

7. Spuitgieten

Hier maken we halffabrikaten door de druksmeedmethode waarbij het gesmolten metaal onder hoge druk staat en ook gietporositeit kan voorkomen. Dit is geschikt voor de structuur van een onderdeel, maar heeft hogere kosten en een langzame cyclustijd.

Definieer het afgietsel van de aluminiumlegering

De matrijzenafgietsel van de aluminiumlegering is een proces waarbij gesmolten materialen van aluminiumlegeringen onder druk in mallen of matrijzen worden geperst. Zo kan het de gewenste vorm en een zeer glad oppervlak vormen. Het wordt gebruikt bij de productie van onderdelen met gecompliceerde vormen die een hoge sterkte, stijfheid en lage dichtheid vereisen in combinatie met een goede oppervlakteafwerking en nauwkeurige afmetingen. De aluminiumlegering heeft alle gunstige eigenschappen van hoge corrosie- en warmteoverdrachtscoëfficiënten en een verhouding tussen hardheid en gewicht. Een van de voordelen van dit proces is dat spuitgieten geschikt is voor grootschalige productieprocessen.

Het juiste materiaal selecteren voor spuitgietwerk van aluminiumlegeringen

De gebruikte materialen zijn zeer belangrijk in de spuitgietsector voor aluminiumlegeringen omdat ze de efficiëntie, kwaliteit, betrouwbaarheid en kosten van het eindproduct bepalen. Goed gekozen legeringen zorgen voor:

1. Sterkte en duurzaamheid: Producten moeten bestand zijn tegen werkbelasting.
2. Thermische en elektrische prestaties: Nauw verbonden met thermische geleidbaarheid en dissipatie.
3. Corrosiebestendigheid: Essentieel voor zoekopdrachten die betrekking hebben op outdoor- en maritieme producten of diensten.
4. Gietbaarheid: Minimaliseert vervormingen in de productie met minder defecten.
5. Bewerkbaarheid en afwerking: Het zorgt voor een vermindering van de complexiteit van de processen na het gieten.
6. Kostenefficiëntie: Realiseert prestaties met betrekking tot de uitvoering van de begroting.
7. Duurzaamheid: Dergelijke legeringen kunnen de negatieve gevolgen voor het milieu minimaliseren en zelfs veroorzaken.

Aluminiumlegeringen in spuitgietwerk

Aluminiumlegeringen voor spuitgieten zijn gebruikelijk in veel industrieën omdat deze materialen eigenschappen bezitten die wenselijk zijn in matrijzen, zoals lichtgewicht, hoge sterkte en corrosiebestendigheid.

Volledig proces voor aluminiumlegering spuitgietwerk

Aluminium spuitgieten omvat de vorming van uitgebreide en nauwkeurige eerste onderdelen door druk uit te oefenen op gesmolten aluminiumlegeringen. Hieronder staan de belangrijkste stappen:

1. Voorbereiding van de mal

• Matrijsontwerp: Een herbruikbare stalen mal (matrijs) wordt vooraf gepland en nauwkeurig uitgesneden om te voldoen aan de vorm en functie van een bepaald net gefabriceerd onderdeel.
• Matrijs voorverwarmen: Een daarvan is om de mal te verwarmen om thermische schokken te minimaliseren en zo het vloeien van metaal te vergemakkelijken.
• Smering: Smering wordt gebruikt om vastkleven te voorkomen en om sommige onderdelen gemakkelijk te kunnen verwijderen.

2. Smelten en legering selecteren

De aluminiumlegeringen worden gesoldeerd bij een temperatuur van ongeveer 660 Celsius (1220 Fahrenheit) in een oven. Dit aluminium wordt vervolgens op een relatief constante temperatuur gehouden om de materiaaleigenschappen van het metaal te behouden.

3. Injectie

• Warm kamer spuitgieten: In het geval van legeringen met een laag smeltpunt (die relatief zeldzaam zijn in het geval van aluminium).
• Koud kamer spuitgieten: Het gesmolten aluminium wordt dan op sleeptouw overgebracht en in een koude kamer van de smeedpers voor aluminiumlegeringen gegoten, waar het onder hoge druk van duizend vijfhonderd tot vijfentwintigduizend pond wordt geïnjecteerd.

Wanneer er hoge druk wordt gebruikt, zorgt dit ervoor dat het gesmolten aluminium tot in de kleine spleten stroomt, wat resulteert in een uitstekende afwerking.

4. Afkoelen en stollen

Het is het proces waarbij het verkregen gesmolten aluminium afkoelt en stolt in de gegeven mal. Het afkoelen minimaliseert defecten zoals krimp of kromtrekken die worden veroorzaakt door droogte in het gietijzer.

5. Uitwerping

Als het gietstuk volledig gevormd is, wordt de mal met de uitwerppennen uit het gietstuk geworpen. De mal is dan klaar voor de volgende gebruikscyclus met de Epicor software.

6. Bijwerken en afwerken

Indien nodig worden uitlopers, poorten en uitlopers van het gietstuk verwijderd, zodat alleen de noodzakelijke vorm van het voorwerp overblijft. Sommige bewerkingen omvatten het aanbrengen van de vereiste oppervlakteafwerkingen zoals zandstralen, polijsten of coaten.

De Eigenschappen van de Aluminiumlegering van het matrijzenafgietsel

Laten we dus enkele van de belangrijke mechanische, chemische en thermische eigenschappen van het spuitgieten van aluminiumlegeringen bespreken;

I. Mechanische eigenschappen

Deze kunnen zijn;

• Hoge sterkte-gewichtsverhouding: Perfect voor industrieën waar gewicht en sterkte kritieke parameters zijn, zoals de auto- en ruimtevaartindustrie.
• Goede treksterkte: Maakt legeringen bestand tegen hoge druk.
• Uitstekende weerstand tegen vermoeiing: Belooft betrouwbare prestaties in zowel dynamische als cyclische toepassingen.

II. Thermische eigenschappen

Hieronder volgen enkele thermische eigenschappen van aluminium spuitgietlegeringen;

• Goede thermische geleidbaarheid: Het wordt echter gezien als een positieve eigenschap van materialen in toepassingen zoals warmtewisselaars en motoronderdelen waar warmteoverdracht gewenst is.
• Goede hittebestendigheid: Toepasbaar op onderdelen die worden blootgesteld aan hoge temperaturen zoals gebruikt in motorblokken en auto-onderdelen.

III. Chemische weerstand:

Deze zijn over het algemeen;

• Corrosiebestendigheid: Vooral in kwaliteiten zoals A360 hebben deze legeringen een relatief goed gedrag onder zware omstandigheden.
• Goede weerstand tegen oxidatie: Houdt het oppervlak van externe onderdelen, die gevoelig zijn voor vocht en corrosieve invloeden, onaangetast en veilig voor gebruik buitenshuis of op zee.

Deze eigenschappen maken van aluminiumlegeringen een eersteklas materiaal voor spuitgietwerk waarvan de producten effectief zijn in verschillende sectoren.

Ontwerprichtlijn voor spuitgietwerk van aluminiumlegering

Ontwerpgids en materiaalselectie, beide functies spelen een belangrijke rol in aluminium spuitgieten. Laten we de ontwerpgids dus eens goed bespreken;

Belangrijkste kenmerken van aluminiumlegeringen die worden gebruikt bij spuitgieten

Hier volgen enkele belangrijke eigenschappen van de aluminiumlegering die we gebruiken;

1. Lichtgewicht: Deze legeringen hebben een hoge sterkte-gewichtsverhouding. Daarom hebben ze veel toepassingen in de auto-industrie en de vliegtuigindustrie.
2. Corrosiebestendigheid: Natuurlijke oxidelagen bieden ook bescherming tegen roest en andere factoren die niet bevorderlijk zijn voor de levensduur van een product.
3. Hoge thermische en elektrische geleidbaarheid: Daardoor zijn ze ideaal in toepassingen die warmteafvoer en goede elektrische systemen vereisen, zoals elektronische en motoronderdelen.
4. Uitstekende gietbaarheid: Aluminiumlegeringen hebben ook goede vloei-eigenschappen, waardoor er meer materiaal in de details van de mal kan vloeien, waardoor er minder defecten optreden en ontwerpers gemakkelijk kleinere details kunnen maken.
5. Recyclebaarheid: Aluminium kan bijna oneindig worden gerecycled en er is geen verlies van eigenschappen, wat goed is voor duurzame productie.

Vergelijking van spuitgieten van aluminium met andere productieprocessen

De volgende tabel geeft een beschrijvend overzicht van het spuitgieten van aluminium en een ander productieproces. Het geeft de belangrijkste vergelijking tussen alle processen;

Hogedruk spuitgiet aluminium legeringen

Spuitgieten onder hoge druk (HPDC) is de meest gebruikte techniek bij het spuitgieten van aluminiumlegeringen. Het omvat het geforceerd en snel gieten van gesmolten aluminiumlegering in een stalen holte onder hoge druk.

Voordelen van HPDC met aluminiumlegeringen

• Precisie en complexiteit: Creëert dunne en fijne patronen met nauwkeurige dimensionale controle.
• Afwerking oppervlak: In dit geval leidt dit tot oppervlakken met minder ruwheid, waardoor het eindproduct minder bewerkt hoeft te worden.
• Efficiëntie: Maakt ramp-up en snelle productie mogelijk, met een lage cyclustijd.

Gebruik van HPDC aluminiumlegeringen

1. Auto-industrie: Automotoren, versnellingsbakken en wielen.
2. Elektronica: Koellichamen, behuizingen en connectoren.
3. Ruimtevaart: Windbladen voor windturbines, vliegtuigonderdelen, auto-onderdelen en consumentengoederen.

Voordelen van het spuitgieten van aluminiumlegeringen.

Dit zijn enkele van de belangrijkste voordelen van spuitgietaluminium;

• Hoge precisie en complexe ontwerpen: Aluminiumlegeringen kunnen in mallen en vormen worden gegoten met complexe vormen en gedetailleerde deellijnen die in de ontwerpen worden verwerkt.
• Goede oppervlakteafwerking: De gegoten aluminium onderdelen zijn over het algemeen erg glanzend en taps toelopend, waardoor weinig of geen nabewerking zoals polijsten of afwerken nodig is.
• Lichtgewicht en sterk: Aluminiumlegeringen zijn licht van gewicht en deze eigenschap voldoet aan de eisen van industrieën die zich zorgen maken over gewicht, zoals de auto- en vliegtuigindustrie.
• Uitstekende corrosiebestendigheid: Van alle beschikbare materialen zijn aluminiumlegeringen het minst gevoelig voor corrosie, wat goed nieuws is voor zowel buiten- als zeegebruik.
• Rendabel voor massaproductie: Nadat de mal is gemaakt, is het spuitgieten een van de meer kosteneffectieve methoden voor massaproductie waardoor de kosten per onderdeel dalen.

Nadelen van spuitgietwerk van aluminiumlegering.

Tot de meest voorkomende problemen bij het gebruik van gietstukken van aluminiumlegeringen behoren de volgende:

• Hoge initiële gereedschapskosten: Dit betekent vaak dat de kosten voor het maken van de matrijs hoog kunnen zijn en niet erg duurzaam voor een klein productievolume.
• Beperkte sterkte bij hoge temperaturen: Net als de meeste non-ferro legeringen van smeedmetalen, zijn aluminiumlegeringen niet geschikt voor toepassingen waar hoge temperaturen worden gebruikt zoals stalen materialen.
• Problemen met porositeit: Porositeit of holtes zijn typisch voor aluminium spuitgietwerk en kunnen de mechanische eigenschappen van het afgewerkte onderdeel veranderen.
• Beperkt tot dunwandige ontwerpen: Aluminium spuitgietwerk is meer geschikt voor dunwandige onderdelen en heeft daarom slechte vooruitzichten voor zware, dikke secties.
• Operaties na het gieten: Sommige onderdelen moeten worden afgewerkt, wat zowel de productietijd als de productiekosten zal verhogen.

Toepassingen van aluminiumlegering spuitgietwerk

Laten we het eens hebben over de toepassing van dit proces op industriële schaal;

1. Auto-industrie: Toepasbaar bij de productie van kleine motoronderdelen zoals cilinders, transmissiebehuizingen en andere onderdelen waar behoefte is aan hoge sterkte en tegelijkertijd een laag gewicht.
2. Ruimtevaart: Ze worden ook toegepast op vliegtuigonderdelen zoals beugels, behuizingen en structurele onderdelen, en zullen lichtgewicht oplossingen met hoge sterkte bieden die geschikt zijn voor luchtvaarttoepassingen.
3. Elektronica: Gietstukken van aluminium worden gebruikt in de behuizing van consumentenelektronica zoals laptops, mobiele telefoons en voedingseenheden voor bescherming en koellichamen.
4. Marine: Onderdelen zoals pompen, behuizingen en elektrische behuizingen voor toepassing in maritieme omgevingen waar corrosie zeer belangrijk is.
5. Industriële apparatuur: Machines en industriële apparatuur gebruiken gegoten aluminium voor tandwielen, behuizingen en andere toepassingen vanwege de sterkte van het materiaal.

Uitdagingen tijdens het spuitgieten van aluminiumlegeringen

Toch heeft spuitgieten met aluminiumlegeringen zo zijn problemen.

Algemene problemen

Deze kwesties kunnen zijn;

1. Poreusheid: Porositeit van de gassen kan plaatsvinden tijdens het gieten en resulteert in de vorming van holtes in het materiaal.
2. Oppervlaktegebreken: Sommige defecten zoals koude sluitingen en vloeilijnen kunnen echter aanwezig zijn.
3. Dimensionale instabiliteit: Een zekere mate van krimp tijdens het afkoelen kan de oorzaak zijn van variaties in de mate van tolerantie.

Oplossingen

• Vacuüm spuitgieten: Vermindert de porositeit omdat het ingesloten gassen verwijdert.
• Geoptimaliseerde poortsystemen: Het vergemakkelijkt de juiste stroom van gesmolten metaal in de mal en speelt zo een sleutelrol in het gietproces.
• Behandelingen na het gieten: Warmtebehandelingen verbeteren de mechanische eigenschappen en maken gebruik van dimensionale stabiliteit.

Milieu- en economisch voordeel

Hier volgen enkele belangrijke milieu- en economische voordelen van het spuitgieten van aluminiumlegeringen;

I. Recycleerbaarheid

Aluminium is een recyclebaar materiaal en is gemakkelijk te recyclen zonder veel verlies van eigenschappen. Het vermindert ook de vervuiling en helpt de organisatie milieuvriendelijk te worden.

II. Kosteneffectiviteit

De spuitgiettechniek is kosteneffectief omdat deze efficiënter is en aluminiumlegeringen beter recyclebaar zijn dan andere materialen.

III. Energie-efficiëntie

Het gebruik van lichte aluminium onderdelen maakt energiebesparing mogelijk in toepassingen zoals de auto- en luchtvaartindustrie en helpt zo de uitstoot van koolstof te minimaliseren.

Technologische vooruitgang in gegoten aluminiumlegeringen

Spuitgieten is een groeiende industrie met de ontwikkeling van nieuwe vormen en gietmaterialen en -technieken.

Nieuwe ontwikkelingen in legering

1. Sterkere en minder corrosieve legeringen dan de bestaande.
2. Speciale legeringen zijn ontworpen voor bepaalde industrieën, zoals de elektrische auto-industrie.

Opkomende technologieën

1. Additieve productie: Kan samen met spuitgieten worden gebruikt voor een reeks hybride processen voor moeilijke vormen.
2. Automatisering: Verbetert de productiviteit en nauwkeurigheid van de spuitgietcyclus.
3. Simulatiesoftware: Gietfouten voorspellen en het ontwerp van het gietstuk optimaliseren.

Toekomstige trends

• Hogere vraag naar aluminiumlegeringen vanwege hun aanwezigheid in elektrische auto's.
• De productie van hoogwaardige, lichtgewicht materialen is vereist vanwege nieuwe milieunormen.
• Implementatie van het intelligente productiesysteem voor continue kwaliteitsbewaking.

Conclusie

Aluminiumlegeringen zijn relatief nieuw in de spuitgietindustrie. Het heeft veel veranderingen teweeggebracht vanwege de vele voordelen. Zo vragen autofabrikanten, luchtvaartingenieurs en fabrikanten van elektronica om lichtgewicht en sterke materialen. Ze kunnen ze dus gebruiken in respectievelijk autoframes, vliegtuigonderdelen en elektronische gadgets. Hier zal het gebruik van spuitgietwerk van aluminiumlegeringen blijven toenemen. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt en geavanceerder wordt, blijven de vooruitzichten voor aluminium spuitgietlegeringen er rooskleuriger uitzien. Dit unieke materiaal en deze unieke processen zijn de belangrijkste middelen voor productie in de toekomst.

FAQs

Waarom worden aluminiumlegeringen gekozen als het gaat om spuitgieten?

Ze zijn relatief licht en bestand tegen corrosie en hebben bovendien een hoge sterkte-gewichtsverhouding, zodat ze in veel industrieën worden gebruikt.

Welke soorten spuitgietwerk kunnen worden onderscheiden?

Er zijn drie hoofdcategorieën: hogedrukgietwerk, lagedrukgietwerk en gravitatiegietwerk die voor verschillende toepassingen kunnen worden gebruikt.

Welk type aluminiumlegeringen worden gebruikt bij spuitgieten?

Voorbeelden hiervan zijn A360, A380 en ADC12 die veel gebruikt worden vanwege hun sterkte en gietbaarheid.

Wat zijn de kenmerken van aluminiumlegeringen die worden gebruikt in spuitgietprocessen?

Andere eigenschappen zijn treksterkte, rek en bestendigheid tegen hoge temperaturen om sterkte en betrouwbaarheid te garanderen.

Op welke manieren vermindert het spuitgieten van aluminium de impact op het milieu?

Aluminium is een zeer goed recyclebaar materiaal en een licht product dat zorgt voor energie-efficiëntie, vooral in de auto- en luchtvaartindustrie.

Wat zijn de zwakke punten in het spuitgieten van aluminium en hoe kunnen die worden opgelost?

Moeilijkheden zoals porositeit en oppervlakteruwheid kunnen geminimaliseerd worden door vacuüm spuitgieten en het testen van het gatesysteem.