Ce este aluminiul turnat? Metalul versatil utilizat în producția modernă

Piesele turnate din aluminiu sunt unul dintre cele mai adaptabile și comune materiale din producția contemporană. Acesta este utilizat pentru a topi și a turna aluminiu topit în matrițe pentru a adopta formele dorite, iar în acest proces, pot fi construite piese complexe și complicate care altfel ar avea un timp greu de ieșire folosind tehnici alternative și, prin urmare, procesul poate genera o mulțime de astfel de piese la un cost relativ mai mic. Procesul produse din aluminiu turnat și-au găsit valoarea prin diverse scopuri care se întind la piese pentru motoare auto, industria aerospațială, vase de cafea, vase de gătit și chiar de uz casnic. Greutatea incredibilă, plus rezistențele concomitente și rezistența la coroziune și buna conductivitate termică, îl fac cel mai bun furnizor pentru numeroase industrii. Aluminiul turnat oferă, de asemenea, producătorului o mare flexibilitate de proiectare, permițând crearea de geometrii complexe care pot optimiza performanța fără a utiliza o cantitate mare de material. 

Procesul de turnare este, de asemenea, foarte eficient și viabil din punct de vedere economic, în special atunci când este vorba de producția în masă a pieselor. În plus, aluminiul este una dintre categoriile de metale ușor de reciclat, ceea ce înseamnă că poate reduce costurile ecologice de producție. Deși aluminiul turnat are o mulțime de avantaje, acesta are și unele neajunsuri, cum ar fi natura sa fragilă în comparație cu aluminiul forjat și faptul că este dificil de sudat. Acești factori trebuie luați în considerare atunci când se alege aluminiul turnat pentru anumite aplicații.

Acest articol va oferi o perspectivă largă asupra proprietăților, avantajelor și aplicațiilor aluminiului turnat, una dintre cele mai comune substanțe din lumea contemporană.

Ce este aluminiu turnat?

Aluminiul turnat constă în aspectul destul de lichid al aluminiului care a fost remodelat într-o formă care formează un produs. Acest proces, sau turnarea, este un proces de fabricație foarte vechi, adaptat la practicile actuale. Spre deosebire de aluminiul forjat, care este turnat prin procesul de laminare sau extrudare, aluminiul este turnat în matriță ca metal topit, după care este lăsat să se întărească.

Turnarea oferă forme mai complexe, goale și chiar tridimensionale, care nu ar putea fi ușor sau costisitor ușor de realizat prin prelucrare sau forjare, deoarece începe ca un lichid. Această versatilitate face ca produsele din aluminiu turnat să fie utilizate pe scară largă în întreaga noastră gamă de produse, și anume, piese de motor, precum și echipamente electronice și vase de gătit, pentru a numi doar câteva.

Compoziție simplă din aluminiu turnat

Aluminiul, de cele mai multe ori, nu este aluminiu pur. În schimb, este un aliaj, adică un amestec de aluminiu și alte materiale în scopul de a îmbunătăți rezistența sau fluiditatea, sau ambele. Cel mai frecvent aspect al aliajului este

• Silicon: îl face să curgă și să dea contracției o rată scăzută. Thee rock, thee rock, the rock, fempare, fempare.
• Magneziu 
• Zinc și mangan: Rezistența și duritatea materialului sunt obținute cu ajutorul acestora.
• Nichel, fier: nu peste o anumită duritate.

Combinația este particulară, care depinde de utilizare. Pentru a exemplifica, aliajele cu conductivitate termică ridicată și rezistență la coroziune ar fi utilizate la echipamente cu temperaturi ridicate, cum ar fi piesele auto, iar vasele de gătit ar lua-o pe cea cu conținut ridicat de siliciu-aluminiu, care are performanțe termice ridicate și rezistență la uzură.

Istoria și dezvoltarea aluminiului turnat

Turnarea metalelor are o istorie de ordinul miilor de ani, de când se știe că primele societăți turnau bronz și fontă pentru a produce unelte și arme. Aluminiul nu a fost extras până la începutul secolului al XIX-lea și nu a fost rentabil să se facă acest lucru până la crearea procesului Hall-Héoult la sfârșitul secolului al XIX-lea. Până la începutul secolului al XX-lea, turnarea aluminiului a devenit unul dintre procesele din industria aviatică și cea a ustensilelor de gătit. 
Cererea de aluminiu a fost maximă în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, datorită raportului rezistență/greutate care îl făcea cel mai potrivit pentru avioane. După război, turnarea aluminiului a avut mai multe aplicații comerciale în produsele de consum, fabricarea automobilelor și arhitectură.
Datorită progresului ingineriei de proiectare a matrițelor, metalurgiei și turnării, aluminiul turnat face parte din producția actuală.

Procesul de turnare a aluminiului 

Aluminiul turnat este un proces care necesită o serie de etape majore pentru a transforma aluminiul topit în piese care pot fi utilizate sub formă de forme specifice. Activitatea de explicare de bază a procesului decurge în felul următor:

1. Pregătirea matriței

Procedura inițială de turnare constă în realizarea unei matrițe în care va fi turnat aluminiul topit. În funcție de metoda de turnare, matrița poate consta din materiale precum nisip, metal sau ceramică, printre altele. De asemenea, este proiectat cu o matriță bună pentru a avea forma dorită pentru a se asigura că aluminiul se solidifică în forma potrivită.

2. Topirea aluminiului

Când matrița este gata, câteva resturi de aluminiu sau lingouri de aluminiu sunt plasate într-un cuptor unde sunt topite la o temperatură cuprinsă între 660 și 750 °C (1220 și 1382 o F). Aluminiul topit este, de asemenea, supravegheat în permanență cu scopul de a obține temperatura de turnare și calitatea corespunzătoare.

3. Turnarea aluminiului topit în matrița sa

Odată ce aluminiul topit este turnat în cavitatea matriței, metalul topit este turnat în cavitatea matriței. Turnarea se face în funcție de tipul de turnare, și anume turnare sub presiune, turnare în nisip sau turnare prin investire. Unele dintre tehnicile utilizate includ turnarea sub presiune, în care aluminiul topit este injectat sub presiune, în timp ce în alte tehnici, aluminiul topit este doar turnat în matriță și lăsat să se răcească.

4. Răcirea și solidificarea

Construirea și supravegherea: O piesă prea groasă sau complicată va avea nevoie de mult timp pentru a se răci. În această etapă, aluminiul topit se răcește în forma necesară și expulzează presiunea internă.

5. Instalare și inspecție

După ce aluminiul se răcește și se solidifică, matrița este apoi eliberată, iar piesa turnată rămâne. În unele cazuri, separarea se face prin ruperea piesei din matriță, în special în cazul turnării în nisip, iar în cazul altor tehnici, cum ar fi turnarea sub presiune, matrița se deschide și piesa este ejectată.

6. Finisare și inspecție

După tăierea piesei, aceasta este de obicei prelucrată în continuare prin operațiuni de finisare, cum ar fi șlefuirea, lustruirea, prelucrarea etc., pentru a netezi suprafața sau pentru a obține toleranțe mai mici. Apoi, piesa este verificată pentru a se vedea dacă există porozitate sau fisuri în piesă și, de asemenea, la standardul care este necesar de rezistență și funcționalitate.

Care ar fi procesul utilizat în crearea unei piese turnate din aluminiu?

Aluminiul sub formă de aluminiu turnat poate fi realizat prin turnarea aluminiului topit într-o formă turnată, în care metalul topit se întărește într-o formă specifică. Piesele complexe pot fi realizate prin procedeul de turnare, deoarece cu greu pot fi realizate prin alte procedee, cum ar fi prelucrarea sau forjarea.

1. Turnare sub presiune

În timpul procesului de turnare sub presiune, aluminiul lichid este forțat să intre într-o matriță sau matriță de lucru la o presiune mare. Această tehnică este excelentă atunci când vine vorba de producția de volum mare și creează piese precise și netede. Aplicațiile industriale ale acestei tehnici sunt comune în industria auto și electronică (inclusiv piese precum piese de motor sau carcase electronice).

2. Turnare în nisip

Turnare în nisip este o metodă de realizare a unei piese turnate prin utilizarea unei matrițe de nisip care este creată și în care este turnat aluminiu topit. Această tehnologie este, de asemenea, foarte accesibilă și mai puțin rigidă, fiind astfel potrivită atunci când se realizează piese mari și complicate, cum ar fi blocuri motor și piese marine. Cu toate acestea, finisarea suprafeței este brută și poate fi necesar să se efectueze un proces suplimentar de finisare.

3. Turnare prin investiții (turnare în ceară pierdută)

În acest proces se utilizează o matriță de ceară, cu un înveliș ceramic, în care se toarnă ceara topită, apoi se toarnă aluminiu topit. Este un proces perfect pentru a realiza componente mici și fine, cum ar fi cele medicale.

4. turnare matriță permanentă

Turnarea în matriță permanentă este procesul de fabricare a pieselor din aluminiu prin utilizarea unor matrițe metalice reutilizabile. Aluminiul este apoi încălzit în stare topită, după care este turnat în matriță unde se răcește. Procesul va avea ca rezultat piese mai robuste, cu o finisare mai bună a suprafețelor, și este cel mai răspândit în industria auto.

5. Turnarea prin gravitație

Aluminiul topit este turnat într-o matriță metalică prin forța gravitației (adică, turnarea sub presiune, de obicei, sub gravitație) în loc să se aplice presiune. Acest lucru este potrivit atunci când trebuie produse componente de dimensiuni medii, cum ar fi structurile și roțile auto.

Avantajul aluminiului turnat

1. Ușor și puternic

Aluminiul turnat este ușor și capabil de un nivel bun de rezistență, motiv pentru care este utilizat în construcția de mașini și aeronave, utilaje și alte aplicații.

2. Rezistent la coroziune

Poate forma în mod natural straturi protectoare de oxid, iar acest lucru îl ajută să evite rugina și efectele intemperiilor și, ca atare, este util în mobilierul de exterior, accesoriile marine și articolele de bucătărie.

3. Producție în masă cu costuri reduse

Conductivitatea sa termică și electrică superbă îl califică pentru a fi utilizat ca vas de gătit, radiator și în carcase electronice.

4. Capacitate de forme complexe

Acest lucru se datorează faptului că turnarea permite aluminiului să obțină forme destul de detaliate și complexe, care sunt altfel costisitoare și greoaie de obținut folosind alte forme de tratare a aluminiului.

5. Economice în producția la scară largă

Iar după fabricarea matrițelor, un număr mare de articole similare pot fi turnate relativ rapid și la un preț foarte accesibil, în special în cazul turnării sub presiune.

6. Reciclabile și ecologice

De asemenea, aluminiul poate fi reciclat în proporție de sută la sută, economisind energie și realizând un proces de producție sustenabil.

Dezavantaje ale aluminiului turnat

1. Probleme legate de porozitate

Aerul poate fi prins în crearea porțiunilor tensionate în cursul turnării, precum și în cele care suportă presiune, pot apărea slăbiciuni sau scurgeri.

2. Mai puțină rezistență la tracțiune

Aluminiul turnat este, de asemenea, fragil, la fel ca aluminiul forjat și poate crăpa atunci când este stresat sau lovit.

3. Greu de sudat

De asemenea, sudarea este dificilă din cauza oxizilor de suprafață și a golurilor din interior, astfel încât sunt necesare metode și preocupări speciale.

4. aluminiu turnat VS aluminiu forjat

Alte forme de turnare, cum ar fi turnarea cu nisip, produc o textură sau o suprafață aspră, pentru care este inevitabilă o finisare ulterioară.

5. Nepotrivite pentru o utilizare stresantă

Piesele turnate din aluminiu sunt dificil de îndoit și, de asemenea, mai predispuse la fisurare și, prin urmare, devin inaplicabile în proiectarea proporțiilor, care ar trebui să se concentreze în permanență asupra defectelor de stres sau vibrații.

6. Retracție după răcire

Aluminiul se micșorează atunci când se solidifică, iar acest lucru are o influență asupra dimensiunilor finale și poate necesita unele modificări în proiectare.

Aplicații ale aluminiului turnat

În multe industrii, veți găsi aluminiu turnat fiind utilizat, și există multe motive pentru care acest lucru este cazul. Unele dintre principalele aplicații sunt următoarele:

1. Industria auto

Aluminiul este utilizat sub formă turnată la blocurile motorului, cutiile de transmisie, roți și suspensii. Este ușor în greutate, ceea ce sporește economia de combustibil, și este, de asemenea, puternic și rezistent.

2. Industria aerospațială

Aluminiul aerospațial turnat este utilizat în piesele motorului avionului, în suporturi și rezervoare de combustibil datorită raportului greutate/rezistență și, de asemenea, comportamentului său necorosiv.

3. Ustensile de gătit

Acesta se aplică de obicei pe tigăi, cratițe și grătare, deoarece are o conductivitate termică foarte bună și o distribuție uniformă a căldurii.

4. Electronică

Aluminiul turnat este utilizat în radiatoare, carcase electronice și în cadrele LED, unde căldura poate fi disipată în calculatoare și lumini LED.

5. Echipamente industriale

Acesta a fost popular în pompe, carcase de angrenaje și capace de mașini datorită rezistenței sale ridicate și rezistenței la medii dure.

6. Tipul de grup de corp care este turnat (aluminiu vs aluminiu forjat)

Aliajul de aluminiu este aplicat în producția de mobilier de exterior, stâlpi de iluminat și porți datorită faptului că nu necesită întreținere și este rezistent la rugină.

Aluminiu turnat vs. aluminiu forjat

Cum să identificați aluminiul turnat

Există semne clare pe care le puteți folosi pentru a determina aluminiul turnat.

• Greutate: Greutate mai mică decât o tijă de oțel, dar totuși solidă.
• Linii de cusătură: De asemenea, aveți linii de separare care fac parte din matriță.
• Test Pitch: Sunetul Tapping este mai surd decât sunetul dat de aluminiul forjat.
• Suprafață: Materialele turnate cu nisip au o suprafață rugoasă.

În domeniul verificării compoziției contrafăcute, profesionistul aplică spectrometrele sau analizoarele XRF. Unii producători marchează codul/simbolurile aliajelor pentru a le recunoaște. Pe baza acestor proprietăți, tehnicienii s-au lămurit să facă distincția între aluminiul turnat în nisip, turnat sub presiune și chiar forjat.

Acestea sunt mici sugestii:

Bunurile din aluminiu turnat au o durată de viață extrem de lungă, de câteva decenii, cu condiția ca acestea să fie întreținute corespunzător. Marea răsplată a reciclării:

• Curățare: Pentru curățare, nu trebuie să folosiți absolut deloc vată de oțel, produse abrazive sau detergenți. Pentru curățare, utilizați un detergent foarte blând și o cârpă moale.
• Depozitare: Poate exista o formă de oxidare odată cu trecerea timpului, ca urmare a apei.
• Acoperire: Revopsiți sau chiar sigilați mobilierul de exterior la fiecare doi ani sau cam așa ceva și protejați-l împotriva UV și a intemperiilor.
• Inspecție: Trebuie efectuată o verificare periodică a obiectelor structurale pentru a observa poziția ruginei, fisurile sau șuruburile slăbite.

Îngrijirea regulată prelungește durata de viață și permite aluminiului turnat să arate proaspăt și să continue să funcționeze în siguranță.

Mediul și reciclarea, precum și efectele acestora

Cele mai impresionante avantaje ale aluminiului turnat includ posibilitatea de reciclare a acestuia. Mai mult de trei sferturi din tot aluminiul care a fost fabricat este încă în uz astăzi.

• Diminuează distrugerea minelor.
• Economisește 95% din energia necesară pentru producerea aluminiului virgin
• Reducerea nivelului de emisii de carbon
• Viitorul tinde - aluminiu turnat
• Facilitarea producției de bucle Facilitarea producției de bucle

Industriile au trecut acum la conceptul de design circular, în care resturile de aluminiu colectate în fabrică sunt topite și apoi reintroduse în ciclul de producție, ceea ce reprezintă un mare avantaj pentru durabilitate.

 Viitorul aluminiului turnat

Inovația și grija față de mediul înconjurător sunt câteva acorduri care sunt aproape de aluminiu turnat:

• Matrițe imprimate 3D: Și din nou, există mai puțină risipă și piese foarte personalizate.
• Sisteme inteligente de turnare: Un proces AI de identificare a defectelor în timp real.
• Aliaje Eco noi: Nivelurile de substanțe toxice ar fi reduse, iar reciclarea ar fi îmbunătățită.
• Vehicule electrice (VE): EV-urile au mai multe cerințe și acestea duc la o utilizare mai mare a aluminiului turnat în capacele bateriilor, precum și în șasiu.

Odată cu ecologizarea restului industriilor, aluminiul turnat va avea un impact și mai mare asupra designului de produse ecologice.

Concluzie

Aluminiul turnat este principalul ingredient de producție în zilele noastre datorită diverselor sale avantaje și utilizări. Greutatea redusă, rezistența la coroziune și conductivitatea termică a materialului îl fac un material de dorit în majoritatea industriilor, cum ar fi cea auto, aerospațială, electronică, de gătit și multe altele. Aluminiul turnat este foarte bine structurat, atât din punct de vedere al performanței, cât și din punct de vedere economic, atât atunci când este utilizat pentru a realiza unele produse auto complexe, unele produse aeronautice ușoare sau atunci când este utilizat ca mobilier de exterior durabil. În ciuda versatilității sale, există provocări legate de aluminiul turnat. Probleme precum porozitatea, fragilitatea și provocările legate de fuziune trebuie luate în considerare atunci când se alege acest material în zonele riguroase și apoi în cele dificile. Indiferent de astfel de obstacole, reciclarea aluminiului și proprietățile sale ecologice se dovedesc a fi un alt factor care motivează fluxul și cererea acestuia. Odată cu schimbarea și modul mai durabil de producție, se preconizează că turnarea aluminiului va rămâne instrumentală pentru a se asigura că în timpul producției se consumă mai puține deșeuri de materiale și energie. Tehnologiile și aliajele care vor fi utilizate în viitor ar putea fi chiar mai inovatoare, deoarece tehnologiile de turnare vor fi mai avansate și mai ecologice pentru a permite creșterea în continuare a performanței materialului și reducerea efectului pe care îl are asupra mediului. Aluminiul turnat are posibilitatea de a fi reciclat și de a se dezvolta continuu pentru a deveni un material de elecție, acesta fiind, de asemenea, unul dintre motivele pentru care va juca un rol important în lumea producției în anii următori.

Întrebări frecvente

1. Care sunt avantajele aluminiului turnat?

Aluminiul turnat este un aluminiu topit și turnat care este transformat într-o anumită formă prin turnare într-o matriță. Datorită acestui proces de turnare, pot fi produse chiar și piese complicate, care nu ar fi ușor de realizat prin alte procese, de exemplu, prelucrare sau forjare.

2. Care sunt aspectele negative ale turnării aluminiului?

Cele mai importante caracteristici ale aluminiului turnat sunt materialul ușor, rezistența la coroziune, buna conductivitate termică a căldurii și capacitatea de a produce forme complicate cu accesibilitatea de a face cantități mari.

3. Cum are loc procesul de producție a aluminiului?

Acest tip de aluminiu este fabricat prin topirea aluminiului și turnarea acestuia în mulaje care pot fi realizate din materiale precum nisip, metal sau chiar ceramică. Răcirea sub temperatură aduce aluminiul la o stare solidă care îi dă forma necesară. Aceasta se poate realiza în mai multe moduri, cum ar fi prin turnare sub presiune, turnare în nisip și turnare prin investiții.

4. Care sunt aspectele negative ale aluminiului turnat?

Aluminiul turnat este relativ flexibil, dar există și unele puncte slabe care vin împreună cu acesta. Acestea sunt porozitatea (mici buzunare de gaz), rezistența redusă la tracțiune în comparație cu aluminiul forjat, lipsa de ușurință în sudare, finisaje de suprafață grosiere și contracția în timpul răcirii.

5. Aluminiul turnat este reciclabil?

Desigur, aluminiul turnat poate fi reciclat la o capacitate foarte mare. Acesta poate fi reutilizat fără a-și pierde niciuna dintre calități, deoarece poate fi topit și reutilizat. Reciclarea aluminiului este foarte eficientă din punct de vedere energetic în comparație cu prima fabricare a minei și, de asemenea, scade costurile produselor.