1. Introduction
L'alliage en aluminium A360 occupe un rôle central dans le moulage moderne à haute pression, Prisé pour sa combinaison de fluidité, force, et résistance à la corrosion.
En offrant un équilibre optimal des performances mécaniques et de la coulabilité, A360 est devenu une norme de l'industrie pour l'automobile, marin, et composants consommateurs-électroniques.
Par conséquent, Les ingénieurs et les scientifiques des matériaux doivent comprendre sa composition, comportement pendant la fabrication, caractéristiques en cours, et la valeur économique globale.
Cet article couvre la fondation métallurgique de l'A360, propriétés physiques, performance mécanique, comportement de corrosion, Considérations de casting, exigences de post-traitement, et applications.
2. Composition en alliage d'alliage en aluminium A360
Alliage en aluminium A360 est un alliage de casting de dépérisation à haute pression conçu pour équilibrer fluidité, résistance mécanique, et résistance à la corrosion.
Sa composition le place - chimiquement - ne pas ADC12 (parfois appelé A383 en Amérique du Nord) mais avec un magnésium légèrement plus élevé pour améliorer les performances de corrosion.
Ci-dessous est la panne chimique typique (Toutes les valeurs en poids de poids):
| Élément | Composition typique (wt %) | Rôle / effet |
|---|---|---|
| Aluminium (Al) | Équilibre (~ 90–93 %) | Matrice primaire; Fournit une structure légère et une ductilité |
| Silicium (Et) | 9.5 - 10.5 % | Améliore la fluidité, baisse le point de fusion, réduit la porosité du rétrécissement |
| Magnésium (Mg) | 0.45 - 0.70 % | Améliore la résistance à la corrosion, Participe aux précipités Mg₂si pour la force après le vieillissement |
| Cuivre (Cu) | 2.50 - 3.50 % | Renforcement en solution solide; Améliore la traction / la limite d'élasticité lorsqu'il est vieilli |
| Zinc (Zn) | 2.00 - 3.00 % | Fournit un renforcement supplémentaire de la solution solide; améliore les performances à température élevée |
| Fer (Fe) | ≤ 1.30 % | Impureté qui forme des intermétalliques riches en Fe; Le FE excessif peut réduire la ductilité et favoriser les piqûres |
| Manganèse (MN) | 0.35 - 1.00 % | Agit comme un raffineur de céréales, réduit les intermétalliques grossières, Améliore légèrement la résistance aux piqûres |
| Lithium (Li) | ≤ 0.07 % | (Dans certaines variantes) Réduit la densité, augmente marginalement la raideur (Pas typique pour A360 standard) |
| Titane (De) | ≤ 0.10 % | Raffineur de céréales (via Ti-B Master Alloys), contrôle la microstructure |
| Nickel (Dans) | ≤ 0.10 % | Impureté contrôlée; évite l'embrimements et la fissuration chaude |
| Étain (Sn) | ≤ 0.10 % | Impureté contrôlée; SN excessif peut embrasser |
| Plomb (PB) | ≤ 0.10 % | Impureté contrôlée; minimisé pour éviter la fragilisation |
3. Physique & Propriétés thermiques de A360 Alliage en aluminium
| Propriété | Valeur | Unités | Remarques |
|---|---|---|---|
| Densité | 2.74 | g / cm³ | Environ un tiers de la densité de l'acier |
| Conductivité thermique | 120 | W / m · k | Facilite la dissipation de la chaleur dans les dissipateurs et les boîtiers de chaleur |
| Coefficient de dilatation thermique (Cte) | 21.5 | µm / m · ° C | Environ deux fois celle de l'acier; Important pour la conception dimensionnelle |
| Gamme de fusion (Un solide-liquide) | 570 - 585 | ° C | L'intervalle étroit assure une bonne fluidité et une solidification contrôlée |
| Fluidité (Testé dans des conditions HPDC) | 200 - 250 | mm (longueur de débit) | Peut remplir un 1 section mm jusqu'à 200 à 250 mm sous 70 Pression MPA |
| Capacité thermique spécifique | 0.90 | J / G · ° C | Nécessite une énergie modérée pour augmenter la température |
| Conductivité électrique | 32 - 35 | % IACS | Comparable à d'autres alliages de coulée Al - Si - Mg |
| Retrait de solidification | 1.2 - 1.4 | % | Aide à faible retrait dimensionnel Précision dans les composants moulés |
4. Propriétés mécaniques de A360 Alliage en aluminium
| Propriété | À l'étranger (T0) | T5 (Âgé) | Unités | Remarques |
|---|---|---|---|---|
| Résistance à la traction (Σous) | 260 - 300 | 320 - 360 | MPA (37 - 44 ksi / 46 - 52 ksi) | Le vieillissement induit des précipitations Mg₂si, augmenter la force de ~ 20 %. |
| Limite d'élasticité (0.2% σy) | 150 - 170 | 200 - 230 | MPA (22 - 25 ksi / 29 - 33 ksi) | Un rendement plus élevé après T5 permet des sections plus minces sous la même charge. |
| Élongation (%) | 2 - 4 | 4 - 6 | % | La ductilité s'améliore modestement avec le vieillissement T5 en tant que micro-précipités sur le mouvement de dislocation d'affine. |
| Dureté de Brinell (HBW) | 65 - 85 | 85 - 100 | HB | L'augmentation de la dureté reflète la dispersion de Mg₂si fine; Résistance à l'usure des avantages dans les pièces usinées. |
| Limite d'endurance en fatigue | ~ 100 | ~ 110 | MPA | Endurance à 10⁷ cycles sous plis rotatif; T5 donne une légère amélioration. |
| Taux de fluage (50 MPA @ 100 ° C) | ~ 1% / 10³ H | ~ 0,8% / 10³ H | % tension en 10³ H | Le fluage devient significatif au-dessus 100 ° C; T5 abaisse marginalement le taux de fluage. |
5. Résistance à la corrosion & Comportement de surface
Film passif indigène (Al₂o₃)
L'aluminium pur et ses alliages forment naturellement un mince (2–5 nm) couche amorphe al₂o₃ Dans les secondes suivant l'exposition à l'air.
Ce film adhérent s'auto-guérir lorsqu'il est rayé, empêchant ainsi une oxydation supplémentaire.
En statique, Conditions de pH neutre, L'A360 nu présente généralement des taux de corrosion ci-dessous 5 µm / an,
Le rendre plus durable que la plupart des aciers non revêtus.
Piqûres & Corrosion des crevasses
Dans les environnements chargés de chlorure, comme les conditions de bord de mer ou de déviation -Corrosion piquante peut initier où les ions Cl⁻ brèche la couche passive.
Dans ASTM B117 Salt-Spray Tests, Les échantillons A360 non protégés commencent souvent à montrer de petites fosses après 200–300 heures à 5% NaCl, 35 ° C.
En revanche, de qualité marine 5083 se déroule au-delà 1 000 heures. Ainsi, Les revêtements protecteurs ou l'anodisation deviennent obligatoires pour une exposition marine soutenue.
De la même manière, corrosion des crevasses peut se développer sous des joints ou des zones ombragées, où l'acidification localisée abaisse le pH en dessous 4, déstabiliser davantage l'oxyde.
Les solutions de conception incluent assurer des tolérances étroites pour un drainage approprié et l'utilisation de scellants non poreux.
Traitements de protection
- Anodisation (Type II et Type III): L'anodisation à l'acide sulfurique construit des couches d'oxyde de 5–25 µm (Type II) ou 15–50 µm (anoode dur de type III).
Le scellage avec de l'acétate de nickel ou des scellants à base de polymère confère une protection supplémentaire, étendre la résistance à la pulvérisation de sel 500 heures Sans initiation de fosse. - Revêtements de conversion: Conversion de chromate (Iridite) et alternatives non chromates (Par exemple, en zirconium) créer un mince,
<1 µm barrière qui à la fois amorce la surface et inhibe la corrosion initiale. - Revêtements biologiques: Les amorces époxy combinées avec des couches de finale en polyuréthane ou en fluoropolymère
sur 1 000 heures dans les tests de pulvérisation de sel, Fourni de préparation de surface (gravure caustique et désoxydation) est strictement suivi.
Interactions galvaniques
La position de l'aluminium dans la série galvanique le rend anodique à de nombreux métaux structurels - Copper, acier inoxydable, Et même le titane.
Dans un électrolyte humide ou humide, Les couples galvaniques peuvent entraîner une corrosion A360 à un rythme de 10–20 µm / an En contact direct avec le cuivre. Pour atténuer l'action galvanique, Les meilleures pratiques incluent:
- Isolement: Rondelles en nylon ou en polyamide entre les attaches en aluminium et en acier.
- Revêtements: Appliquer une couche protectrice sur au moins un des métaux.
- Conception: Éviter les piles de métaux différents ou assurer un piégeage d'électrolyte minimal.
6. Caractéristiques de casting de dépérissement de l'alliage d'aluminium A360
Quand il s'agit de Die à haute pression Casting (HPDC), L'aluminium A360 se démarque en raison de sa fluidité exceptionnelle, comportement de solidification, et la coulée globale.
Comportement et fluidité de remplissage
Avant tout, La teneur élevée en silicium de l'A360 confère une faible température de fusion et un large intervalle semi-solide,
traduire par une fluidité exceptionnelle sous des paramètres HPDC typiques (Couché à ~ 585 ° 100, solidus à ~ 570 ° C). Par conséquent:
- Capacité de paroi mince: Dans les essais de casting standard, A360 peut remplir les épaisseurs de paroi aussi bas que 1.0 mm le long d'une longueur d'écoulement droite de 200–250 mm Lorsqu'il est injecté à 70–90 MPA et des vitesses de piston de 1.5–2,0 m / s.
- Risque à froid réduit: La faible viscosité de l'alliage sous pression minimise le gel prématuré, diminuer les défauts de ruine froide 30 % par rapport aux alliages de si inférieur comme A380.
En outre, Parce que la plage de solidification d'A360 est relativement étroite, Les concepteurs de moisissures peuvent définir les coureurs et les portes qui favorisent un flux uniforme.
Par exemple, un 0.5 mm Augmentation de la coupe de la porte (depuis 5 mm² pour 5.5 mm²) donne souvent 10 % temps de remplissage plus rapides, Réduire la probabilité de tours ou de mal.
Contrôle de retrait et de solidification
Suivant, Le taux de retrait nominal de l'A360 de 1.2–1.4 % sur la solidification nécessite une conception de dé. Pour contrer cela:
- Solidification directionnelle: Placement stratégique de frissons- Inserts coppants ou manches de béryllium-copper - des sections épaisses accélèrent localement le refroidissement.
En pratique, ajoutant un 2 mm de chill en cuivre d'épaisseur adjacent à un 10 La base MM réduit le temps de solidification local par 15–20 %, Diriger le métal d'alimentation vers les régions à haut risque. - Alimentation séquentielle: Employant multiple, Les portes mise en scène peuvent permettre à l'A360 en fusion de nourrir les boss épais en dernier, Assurer que ces zones restent liquides jusqu'à la solidification finale.
Les données de simulation montrent souvent qu'une conception à deux portes réduit le volume rétractable 40 % par rapport à une disposition à une seule gate. - Techniques d'assistance sous vide: Dessinant un vide de 0.05 MPA sous la manche de tir diminue l'air piégé, Autoriser le métal d'alimentation plus dense.
Les essais démontrent que le vide HPDC abaisse la porosité de ~3 % à moins de 1 % par volume, Amélioration de la résistance à la traction par 10 MPA en moyenne.
Atténuation de la porosité et assurance qualité
Bien que l'extraction de chaleur rapide d'A360 favorise les microstructures fines, Il peut également générer du gaz et du rétrécissement de la porosité s'il n'est pas contrôlé. Les stratégies d'atténuation courantes comprennent:
- Buses à gaz à gaz: En introduisant une poche de gaz inerte derrière le piston de tir, Les systèmes à gaz-flush mobilisent et expulsent l'hydrogène dissous de la fusion.
Dans A360 Pilot des courses, Flux de gaz a réduit la teneur en hydrogène de 0.15 ml / 100 g al à 0.05 ml / 100 g al, couper la porosité de gaz par plus 60 %. - Profils d'accélération du piston: Une rampe d'accélération plus abrupte (Par exemple, 0.5 m / s² à 2.0 m / s² dans le premier 15 mm) Améliore le remplissage contrôlé par les turbulences, Minimiser les zones stagnantes qui piègent l'air.
Les données montrent que ce changement de profil seul peut réduire le nombre de pores dans les zones de tension critiques par 20 %. - Gestion de la température: Maintenir les températures de la matrice entre 200 ° C et 250 ° C garantit que la surface ne gèle pas trop rapidement.
La surveillance des thermocouples dans les zones de matrice clés peut maintenir les fluctuations de température à l'intérieur ± 5 ° C, Réduction des défauts de congélation en surface responsables de la porosité de la surface.
L'assurance qualité s'appuie en outre sur radiographie automatisée aux rayons X ou Tomodensitométrie Pour détecter les pores ≥ 0.5 mm.
Pour les pièces automobiles critiques de mission, un volume de pores admissible de < 0.3 % est souvent réglé; Les techniques de métrologie contemporaine font rapport sur 95 % Taux de détection pour de tels critères.
Usure d'outillage et d'entretien
Tandis que le contenu en silicium d'A360 (9.5–10.5 %) améliore la fluidité, Ces particules si dures accélèrent également l'usure. Par conséquent:
- Sélection de l'outil d'acier: De haute qualité H13 ou H11 Les alliages sont standard, Mais les enduire de Étain ou Carbone en forme de diamant (DLC) réduit la friction.
En production, Les revêtements en étain ont prolongé la durée de vie de la moisissure par 25–30 %, de la moyenne de 150 000 coups de feu au-dessus 200 000 coups de feu Avant d'exiger la rénovation. - Finition de surface: Polir les cavités de matrices à Rampe < 0.2 µm minimise l'adhésion de la solidification de l'aluminium, Réduire la soudure et l'éteindre.
Les matrices polies nécessitent également moins d'épingles d'éjection et moins de lubrifiant de pulvérisation - la réduction du temps de maintenance par 10–15 %. - Intervalles de maintenance préventive: Basé sur les cycles de remplissage cumulatifs et les commentaires des rayons X, Les fonderies mettent souvent en œuvre l'entretien de la mort 50 000–75 000 coups de feu.
Ce calendrier implique généralement la relance, recouvrement, et inspection des micro-cracks à l'aide de méthodes de pénétrage fluorescent.
7. Machinabilité & Post-traitement
Caractéristiques d'usinage
L'A360 9,5 à 10,5% en silicium Le contenu donne une combinaison de dureté modérée et de phases en silicium fragile. Par conséquent:
- Outillage: Utiliser des outils en carbure (Grades K20 à 30) avec des géométries pointues et des angles de râteau positifs pour gérer le contrôle des puces.
- Paramètres de coupe: Vitesses 250–400 m / i, taux d'alimentation de 0.05–0,2 mm / révérend, et profondeur de coupe modérée (1–3 mm) offrir un équilibre optimal entre la durée de vie de l'outil et la finition de surface.
- Liquide de refroidissement: Le refroidissement par inondation avec des émulsions à base d'eau ou des refroidissements synthétiques est recommandé pour éliminer la chaleur et lubrifier l'interface de l'outil-travail.
-
Motor End Cover Aluminium ALLIAG A360 Die-Castings
Forage, Tapotement, et formant du fil
- Forage: Utiliser le perçoi (rétractation de 0,5 à 1,0 mm) Pour évacuer les jetons et éviter le bord construit.
- Tapotement: Employer des robinets en flûte en spirale pour les trous à travers; Sélectionnez les tailles de trous de base par ISO 261 (Par exemple, #10–24 TAP utilise un 0.191 dans. pré-séjour).
- Forage du fil: Dans les sections A360 plus douces (T0), Le roulement de filet peut produire des fils plus forts que la coupe mais nécessite des trous pilotes précis.
Méthodes d'adhésion
- Soudage: L'entrée de chaleur élevée de l'A360 peut exacerber la porosité; ainsi, Soudage à l'arc au tungstène à gaz (GTAW) avec une tige de remplissage 4043 (Al -5si) ou 5356 (Al -5mg) est préféré.
Préchauffer 100–150 ° C peut réduire les gradients thermiques mais n'est pas toujours nécessaire. - Brasage et soudure: Les articulations A360 sont généralement le bras Brads en aluminium contenant 4 à 8% de silicium.
La sélection du flux est critique - les flux basés sur le zinc peuvent dissoudre le film passif et assurer le mouillage.
8. Applications & Exemples de l'industrie
Secteur automobile
A360 domine les applications nécessitant un poids léger, Géométries complexes avec des charges mécaniques modérées. Les exemples incluent:
- Boîtiers de transmission: Remplacement du fer ductile, Les boîtiers A360 pèsent 30–40% de moins Tout en offrant une force statique comparable (≥ 300 Tensile MPA).
- Supports et supports de moteur: Les supports A360 moulés peuvent réduire le nombre de pièces en intégrant les bagues et les supports,
abaisser le poids total de l'assemblage par 1.5 kg par véhicule. - Étude de cas: Un OEM majeur a remplacé un boîtier de queue de transmission gris-fer (pesée 4.5 kg) avec une unité moulée A360 (3.0 kg),
économie 1.5 kg et réduire les coûts de production par 12% en raison des temps de cycle plus courts et de l'usinage réduit.
Marin & Composants marins
A360 de qualité marine, Quand anodisé, résiste à la corrosion dans les environnements d'eau salée:
- Matériel de bateau: Charnières, crampons, et des pièces de garniture fabriquées dans A360 SUSTR 200 heures Dans ASTM B117 Test de pulvérisation de sel sans piqûres visibles.
- Enveloppes de pompe submergées: Les pompes A360 pour les applications Bilge et Livewell peuvent fonctionner à 5 m profondeur depuis plus 5 années avec une maintenance d'anodisation de routine chaque 2 années.
Electronique grand public & Enclos
A360 combinaison de conductivité thermique et de précision de la forme des dissipateurs et des boîtiers de chaleur:
- Boîtiers de lampe à LED: La conductivité thermique de l'alliage (120 W / m · k) aide à se dissiper jusqu'à 20 W par logement, Empêcher la dépréciation de la lumière LED.
- Racks et boîtiers de télécommunications: Les extrusions A360 survolées par EMI 50 db atténuation 1 Ghz, tout en restant cosmétiquement attrayant après l'anodisation.
Industriel & HVAC
- Boîtiers de compresseur: Dans les systèmes HVAC, Les boîtiers A360 fonctionnent en continu à 100 ° C et soutenir 5000 heures des changements de température cyclique entre –20 ° C et 100 ° C avec moins de 0.2% ramper.
- Capes finales de l'échangeur de chaleur: Précision dimensionnelle de l'A360 (± 0.1 mm dans les murs minces) Permet un étanchéité sans fuite avec des joints toriques dans les condenseurs et les évaporateurs.
9. Comparaison avec d'autres alliages de casting moulants
Lorsque vous spécifiez un Casting alliage, L'A360 est souvent en concurrence avec plusieurs matériaux bien établis, notamment A380 (ADC10), ADC12 (A383), A413, A356, et LM6.
Chaque alliage offre des avantages distincts en termes de fluidité, résistance mécanique, résistance à la corrosion, et coûter.
| Alliage | Traction comme caste (MPA) | Tour T5 / T6 (MPA) | Fluidité (1 mm, mm) | Résistance à la corrosion | Mourir | Applications primaires |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A360 | 260–300 | 320–360 (T5) | 200–250 | Très bien (avec anodisé) | Haut (10–15 %) | Pompes marines, supports automobiles |
| A380 | 240–280 | 300–340 (T5) | 180–200 | Modéré (nécessite un revêtement) | Modéré (8–12 %) | Logements à usage général |
| ADC12 | 250–300 | 300–340 (T5) | 220–240 | Bien (avec anodisé) | Modéré (10–12 %) | Supports automobiles, enclos |
| A413 | 230–260 | 280–320 (T5) | 240–260 | Bien (Cu bas) | Très haut (12–15 %) | Cylindres hydrauliques, Pièces du système de carburant |
| A356 | 200–240 | 310–340 (T6) | 180–200 | Très bien (Cu bas) | Inférieur (6–8 %) | Castings aérospatiaux, Composants HVAC |
| LM6 | 220–260 | 300–340 (T6) | 260–280 | Excellent (minimal avec) | Très haut (12–15 %) | Raccords marins, parties architecturales |
10. Tendances émergentes & Directions futures
Variants d'alliage avancés
- A360 renforcé de nanoparticules: L'incorporation de nanoparticules SIC ou tib₂ vise à améliorer la résistance à l'usure et à réduire l'expansion thermique.
Des études préliminaires apparaissent jusqu'à 15% Amélioration de la dureté sans sacrifier la fluidité. - Variantes A360 à faible cuivre: En réduisant Cu à < 1.5%, Les alliages de nouvelle génération maintiennent la capacité de durcissement de l'âge tout en améliorant davantage la résistance à la corrosion, en particulier pour les infrastructures côtières.
Synergies de fabrication additive
- Outils hybrides moulés par Die / 3D: La fabrication additive des canaux de refroidissement conformes dans les inserts de matrice réduit les temps de cycle par 10–15% et donne des microstructures plus cohérentes dans les pièces moulées A360.
- Dépôt direct en métal (DMD) Réparations: Utilisation de la poudre A360, DMD restaure les matrices HPDC usées, prolonger la vie de la vie par 20–30% et abaisser les coûts d'outillage.
Fabrication numérique & Industrie 4.0
- Surveillance des processus en temps réel: Incorporer les thermocouples et les capteurs de pression en matrices,
combiné avec des algorithmes d'IA, prédit les points chauds de la porosité, réduisant ainsi la ferraille par 5–8%. - Maintenance prédictive: Les modèles d'apprentissage à la machine corrélent les profils de température de la matrice avec les motifs d'usure, Planification de la maintenance uniquement lorsque cela est nécessaire, Amélioration de la disponibilité en 12%.
11. Conclusions
Alliage en aluminium A360 se démarque dans le casting pour son excellente fluidité, Propriétés mécaniques équilibrées, et Amélioration de la résistance à la corrosion par rapport à certains autres alliages de casting de matrices.
Bien qu'il ne soit pas idéal pour une immersion marine extrême sans protection supplémentaire,
il excelle dans l'automobile, industriel, et les applications de consommation nécessitant des murs minces, force modérée, et précision dimensionnelle.
Traitement thermique approprié, finition de surface, et la conception de la fabrication de la fabrication garantissent que l'A360 offre fiable, performance durable.
À LangIl, Nous sommes prêts à nous associer à vous en tirant parti de ces techniques avancées pour optimiser les conceptions de vos composants, sélections de matériaux, et les workflows de production.
Veiller à ce que votre prochain projet dépasse toutes les performances et référence en matière de durabilité.
FAQ
Qu'est-ce que l'alliage en aluminium A360?
A360 est un alliage de casting de matrice à haute pression caractérisé par environ 9,5 à 10,5 % silicium, 0.45–0,70 % magnésium, 2.5–3.5 % cuivre, et 2–3 % zinc.
Il équilibre une fluidité exceptionnelle avec une bonne résistance et une force de corrosion, Le rendre idéal pour la paroi mince, composants complexes coulants.
De quel traitement thermique a-t-il besoin A360?
- Traitement de la solution (Facultatif): 525–535 ° C pendant 4 à 6 h, puis tremper d'eau.
- T5 vieillissement artificiel: 160–180 ° C pendant 4 à 6 h. Cela fait former des précipités Mg₂si, augmenter la résistance à la traction par ~ 15–20 % et dureté par ~ 20 Hb.
Surfacteur (dépassement 6 h ou 180 ° C) peut grossir les précipités et réduire la force.
Quels sont les rendements de traitement typiques d'A360 et les coûts de cycle de vie?
- Rendement HPDC: Rendements en forme de réseau de 90–95 %; Scrap après la coupe 5–10 %. VAC-assist et le déclenchement optimisé peut réduire la ferraille à < 3 %.
- Coût du cycle de vie: L'A360 anodisé surpasse l'acier peint pour les pièces extérieures: Entretien tous les 3 à 5 ans (anoder) contre. repeindre annuel (acier).
Valeur de rebut A360 recyclée 1,50 $ - 2,00 $ / kg contre l'acier à 0,15 $ / kg.
