1. Uvod
Lijev aluminij je svestran materijal stvoren tako što ćete izlijevati rastanu aluminijumsku leguru u kalup i omogućiti ga učvršćivanju.
Široko se koristi u cijeloj industriji, Nudi mješavinu laganih svojstava, dobra snaga, i otpornost na koroziju.
Od automobilskih motora do zrakoplovnih komponenti, Liveni aluminijum igra ključnu ulogu u modernoj proizvodnji.
2. Šta je aluminijum?
Liveni aluminij odnosi se na dijelove proizvedene od strane Izlivanje rastopljenog aluminija u kalupsku šupljinu, dopuštajući metalu da se učvršćuje, a zatim izvlači komponentu u blizini neto oblika.
Za razliku od kovanog aluminija, koji se formiraju putem kotrljanja, ekstruzija, ili kovanje, livenje otključava složene geometrije, Integrisana rebra, i unutrašnje šupljine u jednoj sipa.
Core Terminologija
| Izraz | Definicija |
|---|---|
| Uzorak | Pozitivna replika dijela od drveta, plastičan, ili se metal koristi za formiranje šupljine kalupa. |
| Kalup | Negativna šupljina (pijesak, metalni, ili keramika) to oblikuje livenje. |
| Sistem za garanje | Mreža oduzevanja, trkači, i kapije koje prevozi rastopljeni aluminij iz umivaonika u kalup. |
| Riser (Ulagač) | Rezervoar tečnog metala spojen na šupljinu; Doplaćuje rastopljeni metal tokom skupljenja učvršćenju. |
| Dodatak za skupljanje | Dodatni materijal (Obično 1-2%) dodaje se dimenzijama uzorka za kompenzaciju metalne kontrakcije. |
| Jezgro | Pijesak ili keramički umetak postavljen unutar kalupa da bi se stvorile unutrašnje šupljine ili podrezane u livenju. |
3. Ključni procesi livenja aluminija
Aluminijska svestranost blista kroz različite načine lijevanja na raspolaganju. Svaki proces odgovara različitim dijelom geometrije, Količine proizvodnje, i zahtjevi za imovinom.
Leska livenje aluminija
Livenje pijeska Jedan je od najsvestranijih procesa lijevanja.
Dobro je odgovarati za proizvodnju velikih ili složenih oblika, kao što su blokovi motora za teške mehanizacije ili prilagođene arhitektonske komponente.
Proces je relativno jeftin za proizvodnju niskog do srednje proizvodnje jer se pijeska mogu lako kreirati i modificirati.
Međutim, Obično se rezultira grub površinom i manje preciznim dimenzijama u odnosu na druge metode.
Die Casting aluminijum
Die Casting Da li je proces prerade za velike količine dijelova s tijesnim tolerancijama. Uključuje ubrizgavanje rastopljenog aluminija pod visokim pritiskom u metal umrli.
To omogućava brze proizvodne cikluse, često kratak kao nekoliko sekundi po dijelu.
Dijelovi difle imaju odličnu površinu i mogu postići vrlo precizne dimenzije, čineći ih idealnim za automobilske komponente poput slučajeva prijenosa, Motor montira, i ukrasna obloga.
Investicijska livenje aluminijuma
Investiciono livenje, Poznat i kao proces izgubljenog voska, Excels u stvaranju dijelova sa zamršenim detaljima i visokom kvalitetom površine.
Obično se koristi u zrakoplovnoj industriji za proizvodnju turbinskih lopatica, U industriji nakita za detaljne dizajne, i u proizvodnji medicinskih proizvoda za komponente sa složenim geometrijama.
Proces omogućava proizvodnju dijelova sa izuzetno finim značajkama i uskim tolerancijama.
Aluminij za lijevanje trajnog kalupa
Casting za trajno-kalup nudi bolju kontrolu nad mikrostrukturom lijevanog dijela.
Budući da se metalni kalup može pregrijati i hladiti precizno, To rezultira dosljednijim mehaničkim svojstvima i smanjenom poroznosti.
Ova metoda je pogodna za proizvodnju dijelova s relativno jednostavnim geometrijama u srednjem do visoke količine, kao što su određene vrste automobilskih klipova i kućišta pumpi.
Uređivanje i hibridne metode
- Vakuumska livenje: Izvođenjem procesa livenja u vakuum okruženju, smanjuje prisustvo plinova u rastoplju, minimiziranje poroznosti i poboljšanje kvaliteta livenja.
- Stisnite livenje: Primjenjuje vanjski pritisak tokom procesa učvršćivanja, Poboljšanje gustoće i snage livenja.
Ova metoda je korisna za proizvodnju dijelova koji zahtijevaju visoke mehaničke performanse. - Polusavrsno livenje: Uključuje liženje djelomično učvršćene aluminijske legure, koji nudi jedinstvene prednosti u pogledu formibilnosti i sposobnosti proizvodnje dijelova sa poboljšanim mehaničkim svojstvima.
| Proces | Zapremina | Tolerancija | Snage | Ograničenja |
|---|---|---|---|---|
| Livenje pijeska | Nisko-medijum | ± 0,5-1,5% | Veliki dijelovi (do 50t), Niski troškovi alata | Grub finiš (RA 6-12 μm), sporiji ciklus |
| Die Casting | Visoko | ± 0,1-0,3% | Brzi ciklusi, uske tolerancije, glatka završna obrada (Ra 1-3μm) | Visok trošak die ($10 K - 100k $) |
| Investicijska livenja | Nisko-medijum | ± 0,1-0,3% | Složena geometrija, Fini detalj (Ra ≤1μm) | Skupo alati, sporije prolaza |
| Lijevanje trajnog kalupa | Srednji | ± 0,2-0,5% | Kontrolirana mikrostruktura, dobra snaga | Kalup za habanje ograničenjima |
| Pomilolid / stisak / vakuum | U nastajanju | ± 0,1-0,3% | Snižena poroznost, Visok integritet | Specijalizovana oprema |
4. Legura Izbor livenog aluminija
Odabir prava aluminijumska legura Za lijevanje šarki na balansiranje Mehanička čvrstoća, Otpornost na koroziju, fluidnost, i Termička svojstva.
Legure bogate silikonom (3XX.X serija)
Ove legure nude izvrsnu fluidnost, nisko skupljanje, i dobar otpor korozije-idealan za matiranje i lijevanje pijeska.
| Legura | Ključni sastav | Zatezna čvrstoća | Tipična upotreba |
|---|---|---|---|
| A380 | 8-12% i, 3-4% CU | 180-240MPA | Kućište od livenog die, mali zamršeni dijelovi |
| A383 | 9-12% i, 1-2% CU | 190-240MPA | Tijela ventila za lijevanje die, Kućišta pumpe |
| A413 | 10-13% i, 0.8-1,5% CU | 210-260MPA | Kućišta mjenjača visokog pritiska |
| A360 | 7-11% i, <1% Mg | 150-220MPA | Tanke zidne komponente die |
Legure sa bakrenim ležajem (4XX.X serija)
Bakar jača leguru i poboljšava obratnost, Po nekim troškovima za otpornost na koroziju.
| Legura | Ključni sastav | Zatezna čvrstoća | Tipična upotreba |
|---|---|---|---|
| A319 | 3-5% CU, 5-7% i | 240-280MPA | Glave motora motora, Slučajevi prenosa |
| A356-T6 | 7% I, 0.3% Mg | 260-320MPA | Automobilski točkovi, Kućišta pumpe |
| A357-T6 | 7% I, 0.5% Mg | 280-330MPA | Automobilski dijelovi visokog stresa |
| A354 | 3-5% CU, 8-12% i | 220-270MPA | Opće die-cast koji zahtijevaju snagu |
Letomijene magnezijum (5XX.X serija)
Magnezijum pruža solidno jačanje rješenja i odličnu otpornost na koroziju u morskom okruženju.
| Legura | Ključni sastav | Zatezna čvrstoća | Tipična upotreba |
|---|---|---|---|
| A535 | 5-6% mg, 0.3% MN | 290-340MPA | Morski hardver, Plodovi pod pritiskom |
| A356.2-T6 | 7% I, 0.3% Mg | 260-320MPA | Aerospace Castings, Strukturni nosači |
Specijalne i visoke performanse legure
Ove legure guraju kovertu za snagu, Termička stabilnost, ili preciznost.
| Legura | Ključni sastav | Zatezna čvrstoća | Tipična upotreba |
|---|---|---|---|
| A206-T7 | 6% Cu, 4% U, 0.5% V | 300-350MPA | Aerospace za kovanje zamjena |
| A390 | 17-21% si, 3-4% CU | 260-300MPA | Kočnica kočnih kočnica, Kamion otporne na habanje |
| ADC12 (On je) | 10-13% i, 2-4% CU | 200-260MPA | Japanske kućišta za bavljenje elektronikom |
5. Fizička i mehanička svojstva livenog aluminija
Liveni aluminijum nudi uvjerljivu mješavinu lagane strukture, Dobre toplotne karakteristike,
i umjerena do visoke mehaničke snage, čineći ga idealnim za široki niz industrijskih, automobilski, i zrakoplovne komponente.
Međutim, Njegova svojstva značajno se razlikuju ovisno o sapusu od legure, Metoda lijevanja, i tretman za livenje.
Fizička svojstva livenog aluminija
| Nekretnina | Tipična vrijednost (Domet) | Bilješke |
|---|---|---|
| Gustina | 2.63-2,80 g / cm³ | ~ 1/3 gustoća čelika |
| Talište | 565-770 ° C | Varira od legiranih elemenata (I, Cu, Mg) |
| Toplotna provodljivost | 80-170 W / m · K | Visoko u čistom aluminijumu, niži s dodanim legiranim elementima |
| Koeficijent toplotne ekspanzije | 21-25 × 10⁻⁶ / K | Važno u zajedničkom dizajnu (neusklađenost ekspanzije) |
| Električna provodljivost | 20-45% IACS | Mnogo niži od čistog aluminija zbog legure |
Mehanička svojstva livenog aluminija
Mehaničke performanse varira od legure, Metoda lijevanja, i toplotni tretman. Tablica u nastavku prikazuje tipično zatezanje, prinos, i svojstva umora odabranih legura.
| Legura | Proces | Zatezna čvrstoća (MPa) | Snaga prinosa (MPa) | Izduženje (%) | Ograničenje umora (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| A356 (as-cast) | Livenje pijeska | 180-220 | 120-160 | 3-5 | ~ 50 |
| A356-T6 | Livenje pijeska + toplina tretirana | 250-310 | 170-230 | 5-10 | 90-110 |
| A319 | Die Casting | 210-260 | 140-180 | 2-4 | ~ 60 |
| A380 | Die Casting | 180-240 | 120-170 | 1-3 | ~ 50 |
| A206-T7 | Stalni kalup | 320-370 | 250-300 | 3-5 | 100+ |
Otpornost na tvrdoću i habanje
Tvrdoća se obično mjeri pomoću brojeva tvrdoće Brinell (Bnn).
| Legura | Tvrdoća (Bnn) | Otpornost na habanje |
|---|---|---|
| A356 (as-cast) | 65-75 | Umjeren |
| A356-T6 | 80-90 | Dobro |
| A390 | 100-120 | Odličan (Visoki Si sadržaj) |
| A206-T7 | 100-110 | Dobro |
6. Prednosti i ograničenja livenog aluminija
Lijev aluminijum postao je kamen temeljac u modernom proizvodnji zbog jedinstvene kombinacije laganih karakteristika, Formalnost, i snagu.
Prednosti livenog aluminija
Složene geometrije sa minimalnom obradom
Livenje omogućava stvaranje zamršenih oblika - uključujući unutrašnje šupljine, peraje, i rebra - koja bi bila skupa ili nemoguća proizvoditi korištenjem subtvorktivnih metoda.
To značajno smanjuje obradu vremena i materijalnog otpada.
Lagan i visok omjer snage i težine
Sa gustoćom od ~ 2,7 g / cm³, Komponente od lijevanog aluminija mogu smanjiti strukturnu težinu do 60% u poređenju sa livenim gvožđem,
uz održavanje ugledne snage (npr., A356-T6: 260-310 MPA zatezna snaga).
Učinkovitost troškova na količinama srednjih do visokih
Procesi poput livenja die visokog pritiska (HPDC) i trajni kalupski lijevajući nude niske podijeljene troškove prilikom skaliranja. ŽIVOT ŽIVOT U HPDC-u može prelaziti 100,000 Ciklusi sa pravilnim održavanjem.
Izvrsna toplotna i električna provodljivost
Idealno za komponente poput hladnjaka, Kućišta, i električni motorni dijelovi-termički provodljivost kreće se od 90-170 w / m · K ovisno o leguru.
Otpornost na koroziju
Aluminijum prirodno formira zaštitni oksidni sloj. Legure sa silicijum i magnezijumom (npr., A356) Pokažite dobru otpornost na koroziju čak i u morskim okruženjima.
Kompatibilnost s naknadnom obradom
Liveni aluminij prihvaća širok spektar površinskih tretmana i premaza (Anodiziranje, praškasti premaz) i mogu biti tretirani toplom (T5, T6) Da biste povećali snagu i tvrdoću.
Ograničenja livenog aluminija
Poroznost i smanjenje skupljanja
Zahtjev za plin, Vodikovo rastvorljivost, i skupljanje učvršćenja često uzrokuju mehaničku čvrstoću i mogućnost za brtvljenje mikroporodiranja.
Čak i sa optimizacijama za degaciju i dizajn kalupa, Neka poroznost je svojstvena kastingu.
Niža duktilnost u odnosu na kovane legure
Livene strukture pokazuju grubu dendritičke žitarice i ograničeno izduženje (obično <10%). Na primjer, A356-T6 izduži se ~ 5-9%, Dok je odvajao 6061-T6 doseže ~ 12-17%.
Izazovi za dimenzionalne tolerancije
U poređenju s obrađenim ili kovanim dijelovima, Aluminijske komponente mogu imati šire dimenzionalne tolerancije zbog habanja kalupa, Termička ekspanzija, i varijacije plijesni varijacije - posebno u livenju pijeska.
Debljina zida i ograničenja protoka
Aluminij od livenog dimenzije obično zahtijeva minimalnu debljinu zida od 1,5-2,5 mm kako bi se osiguralo potpunim ispunjavanjem i strukturnim integritetom.
Tanke zidove u složenim dijelovima mogu uzrokovati nepotpuno punjenje ili hladnoću.
Ograničeni umor i otpornost na udarce
Površinski nedostaci, pore, i grube konstrukcije žitarica smanjuju život umora. Jačina umornog umota od livenog aluminija uglavnom je 25-40% niža od krivotvorenih ili kovanih ekvivalenta.
Restrikcije legure po procesu
Nisu sve legure aluminija pogodne za svaku metodu lijevanja.
Na primjer, 7075 i 2024 Legure od kovanog kovanog kovanog čvrstoća ne mogu biti umrli zbog svoje loše tendencijske fluidnosti i tendencija vruće pukotine.
7. Površinska obrada i tretmani za lijevanje
Toplinski tretmani
- T5 starenje: Uključuje umjetno starenje nakon hlađenja zraka sa temperature livenja.
Ovaj proces poboljšava snagu i tvrdoću kastinga promovirajući oborinu legiranih elemenata. - T6 starenje: Sastoji se od toplotnog obrade otopine (Grijanje livenje na određenu temperaturu i držeći ga u periodu), praćen gašenjem (brzo hlađenje) i umjetno starenje.
T6 starenje rezultira još većom snagom i tvrdoću u odnosu na starenje T5.
Čišćenje površina
- Pucanj: Koristi male pelete (poput čeličnih pucanja ili staklenih perlica) pokrenuta velikom brzinom da eksplodira površinu livenja.
Ovaj proces uklanja skalu, hrđati, i ostali kontaminanti, i može poboljšati i hrapavost površine za bolje prijanjanje premaza. - Hemijski etch: Uključuje uranjanje livenje u hemijsko rješenje koje uklanja površinski sloj, Uklanjanje oksidacije i drugih nečistoća.
- De-oksidacija: Specifični tretmani za uklanjanje sloja prirodnog oksida na aluminijskoj površini, Priprema ga za daljnju obradu ili premazivanje.
Premazi i obrada
- Anodiziranje: Stvara zaštitni oksidni sloj na površini aluminija, Poboljšanje otpornosti na koroziju i pružanje estetske završne obrade.
Debljina anodiziranog sloja može varirati ovisno o aplikaciji. - Praškasti premaz: Primjenjuje suhu praškasti premaz na površinu, što se zatim izliječi pod toplinom da formira izdržljiv, zaštitni, i ukrasni finiš.
- Slikanje: Može se koristiti za pružanje i zaštite i prilagođene boje ili izgledu.
- Obrada: Operacije poput glodanja, okretanje, i bušenje se izvode za postizanje uskih tolerancija i željene površinske obrade,
posebno za dijelove s kritičnim dimenzijama ili funkcionalnim površinama.
8. Primjene livenog aluminija
Liveni aluminij igra pivotalnu ulogu u širokom rasponu industrija, Zahvaljujući svom laganom, Otpornost na koroziju, Dobra toplotna svojstva, i sposobnost da se formiraju u složene oblike.
Automobilska industrija
Automobilski sektor je najveći potrošač lijeva aluminija globalno.
Kako proizvođači nastoje smanjiti težinu vozila za bolju efikasnost goriva i niže emisije, Aluminijumska livenje je za brojeve za brojne kritične komponente.
Ključne aplikacije:
- Blokovi motora - Tradicionalno izrađen od a319 ili A356 legura; nude smanjenje težine od 40-50% u odnosu na liveno gvožđe.
- Kućišta prenosa - Koristite aluminijsku toplinsku provodljivost i otpor na koroziju.
- Točkovi (aluminijumske felne) - proizvedeno preko livenja niskog pritiska ili gravitacije za performanse i estetiku.
- Komponente ovjesa - Kontrolno oružje, Knuckles, a zagrade se bacaju u aluminijumu smanjuju nepropusnu masu.
- Električno vozilo (Ev) prepirka - Kućišta od livenog aluminija i kućišta motora pružaju toplotnu i sudar.
Aerospace i zrakoplovstvo
Ključne aplikacije:
- Kućišta pumpi i tijela ventila
- Kućišta instrumenata i avionike prekrivaju
- Komponente za slijetanje (u određenim konfiguracijama legure)
- Izmjenjivači topline i rashladni sustavi
Potrošačka elektronika i uređaji
Ključne aplikacije:
- Kućište za laptop i pametne telefone - Izdržljiv, ali lagan, često peska i anodizirani za završetak.
- Televizijski okviri i unutrašnji zagrada
- Toplotni sudoperi za CPU i elektroniku električne energije
- Blenders, usisavači, fanovi, i mikseri - Obično korištenje aluminija od livenog dijela za izdržljivost.
Industrial Machinery
Ključne aplikacije:
- Kućišta mjenjača
- TIJELA PUMPA I INTEPLE
- Okviri kompresora
- Kuglice i razvodne kutije
- Komponente transportnih sistema
Obnovljiva energija i električna infrastruktura
Ključne aplikacije:
- Sistemi za ugradnju i nosači solarnih panela
- Električna kućišta za vjetrenjače
- Okviri za baterije i kućišta za podršku
- Kućište za punjenje
Arhitektura i građevinski sistemi
Ključne aplikacije:
- Rasvjetni čvorovi
- Balustrade i zidni nosači zavjesa
- Fasadne panele i signalizacije
- Prilagođene arhitektonske obloge
Podesivi sektori
Električna vozila (EVS): Kućišta baterije, Kućišta elektronike elektronike, i visokonaponski kablovi za kablove sve se više bave od aluminija.
Aditivna proizvodnja + Livenje: Hybridni procesi za lijevanje sada uključuju 3D štampane pijeske kalupe za složene geometrije.
Robotika: Lagani i dijelovi otporni na udarce za dronove, egzoskeleti, i bespilotna vozila.
9. Lijev aluminijum vs. Kovani aluminijum vs. CNC aluminijum
Prilikom odabira aluminija za industrijske komponente ili strukturne aplikacije, Lijev aluminijum, Kovani aluminijum,
i CNC obrada aluminija često se uspoređuju zbog različitih mehaničkih svojstava, Metode proizvodnje, i karakteristike performansi.
| Kriteriji | Lijev aluminijum | Kovani aluminijum | CNC (Obrađen) Aluminijum |
|---|---|---|---|
| Metoda proizvodnje | Rastopljeni aluminij izliven u kalupe (npr., pijesak, umrijeti, ili ulaganja) | Čvrsta gredica deformirana pod visokim pritiskom bez topljenja | Subtraktivni proces pomoću CNC alata za izrezivanje dijelova sa čvrstih aluminijskih zaliha |
| Struktura materijala | Često sadrži poroznost; Nasumična orijentacija zrna | Gust, Usklađena struktura zrna bez unutrašnjih praznina | Zavisi od sirovine (obično kovani); minimalni nedostaci ako se pravilno izvode |
Mehanička čvrstoća |
Nizak do umjeren (150-300 MPA zatezna čvrstoća) | Visoko (do 550 MPA zatezna snaga) | Varira od legura i temperamenta; Tipično jak ako je obrađen iz 6XXX / 7XXX serije |
| Otpornost na umora | Umjereno do niska zbog oštećenja lijevanja | Odlično zbog poravnanja i gustoće zrna | Dobro, posebno sa visokokvalitetnim kovanim aluminijom |
| Dimenzionalna tačnost | Umjeren; može zahtijevati post-obradu | Dobro sa sekundarnim obradom | Odličan; Preciznost do ± 0,01 mm |
Dizajnerska složenost |
Visoko - podržava zamršene, šuplji, i organske geometrije | Umjereno - ograničeno kovanjem dizajna die | Niska do umjerenog - ograničena rezanjem pristupa alatu i geometri |
| Završna obrada | Fer do dobrog (poboljšana poliranjem ili premazima) | Sajam - obično treba završiti | Odlična - glatka površina, Spremni za anodiziranje ili premazivanje |
| Korištene su uobičajene legure | A356, A319, 380, 535 | 6061, 7075, 2011 | 6061-T6, 7075-T6, 2024 |
| Trošak alata / podešavanja | Nisko za lijevanje pijeska; visoko za matiranje | Visoko - skupo umire | Umjerena - uglavnom CAD / CAM podešavanje i troškovi alata |
Podobnost volumena proizvodnje |
Idealno za srednje do velike količine (posebno die livenje) | Najbolje za velike količine, Aplikacije velike čvrstoće | Pogodno za nisku do srednje jačinu ili prilagođenu jednokratnu proizvodnju |
| Prijave | Blokovi motora, Kućišta pumpe, Kompleksni poklopci | Ovjes ruke, Avionske armature, nosivi spojevi | Aerospace nosači, Precizna kućišta, Prototipovi, Prilagođene komponente |
| Trošak po jedinici | Niska (u velikom zapreminu) | Srednja do visoka | Visoko (posebno za nisku količinu) |
| Vrijeme vođenja | Umjereno do duge ovisno o pripremi plijesni | Dugo - za kovanje umire zahtijevaju vrijeme | Kratak - posebno za nisku ili prototipiranje |
| Otpornost na koroziju | Dobro (posebno sa legurima u liveni sito) | Varira - mogu zahtijevati premaze ili anodiziranje | Izvrsno sa odgovarajućom legurom i anodiziranjem |
10. Zaključak
Baveni aluminijum ukorijenjen u drevnom zanatstvu, a opet pokrenuto vrhunskim metodama - ostaje neophodne u industriji.
Savladavanjem osnovnih osnova, Odabir optimalnih legura, i provođenje stroge kontrole kvaliteta, inženjeri proizvode laganu težinu, isplativ, i komponente visoke performanse.
Kao napredak u kontroli digitalnog procesa, Održivi veziri, i pojavljuju se proizvodnja aditiva, Lijevani aluminij nastaviće vožnju inovacije u sutrašnjim vozilima, avion, i elektronički uređaji.
U Langhe, Spremni smo za partneru s vama u korištenju ovih naprednih tehnika za optimizaciju dizajna vašeg komponente, Odabir materijala, i proizvodni radni tokovi.
Osiguravanje da vaš sljedeći projekt prelazi svaku performansnu i održivost.
