Tablica sadržaja
Pokazati
1. Uvod
Lijevani aluminij i lijevano željezo dva su najraširenija materijala za lijevanje u industriji.
Oba nude rute za proizvodnju složenih komponenti mrežnog oblika, ali se bitno razlikuju po gustoći, ukočenost, modovi jakosti, toplinsko ponašanje, Metode lijevanja, otpornost na koroziju i trošak životnog ciklusa.
Odabir između njih je kompromis između težine, ukočenost, nositi otpor, obradivost, troškova i radnog okruženja.
Ovaj članak uspoređuje dvije tehničke osi i pruža podatke koji mogu djelovati i smjernice za odabir.
2. Što je lijevani aluminij?
Lijeva aluminija odnosi se na komponente proizvedene izlijevanjem rastaljenog aluminija (ili aluminijske legure) u kalup i pustite da se skrutne u konačnu ili skoro konačnu geometriju.
Budući da aluminij ima relativno nisko talište, dobra fluidnost u legiranom obliku, i niske gustoće, lijevani aluminij je preferirani izbor kod složene geometrije, lagan, toplinska vodljivost ili otpornost na koroziju su važni.
Putevi lijevanja aluminija uključuju lijevanje pod visokim pritiskom, niskotlačno i gravitacijsko trajno lijevanje u kalupe, lijevanje pijeska, i ulaganja (izgubljeni) lijevanje; svaka ruta daje različita ograničenja debljine stijenke, površinski završetak, točnost dimenzija i mehanička svojstva.
Značajke
- Lagan: gustoća ≈ 2.6–2,8 g/cm³ (tipično 2.70 g/cm³).
- Niski modul elastičnosti: Youngov modul ≈ 69–72 GPa (≈ 69 GPa tipično).
- Dobra toplinska vodljivost: legure variraju ali često 100–200 W·m⁻¹·K⁻¹; čisti aluminij iznosi ~237 W·m⁻¹·K⁻¹.
- Dobar otpor korozije: stvara stabilan oksidni film; ponašanje poboljšano eloksiranjem ili premazima.
- Duktilno ponašanje pri lomu: mnoge lijevane Al legure su relativno duktilne (Ovisno o leguri i toplinskom obradi).
- Lako se obrađuje: relativno niske sile rezanja i dobra obradivost za mnoge legure.
- Recikliran: aluminij se može visoko reciklirati s relativno malo energije za ponovno taljenje u odnosu na primarnu proizvodnju.
Uobičajene legure aluminija (tipične glumačke obitelji)
| Obitelj legure (tipično ime) | Reprezentativne ocjene / trgovačka imena | Ključni legirajući elementi (WT%) | Toplinski tretiran? | Tipične primjene |
| Al - Da (opća namjena) | A356 / AlSi7 | I ≈ 6–8; Mg ≈ 0,2–0,5 | Često (T6 dostupan) | Strukturna kućišta, pumpanja, opći automobilski odljevci |
| Al–Si–Mg (strukturalan, toplinski tretiran) | A356-T6, A357 | I ≈ 6–7; Mg ≈ 0,3–0,6 | Da (T5/T6) | Komponente ovjesa, kotači, prijenosna kućišta |
| Al–Si–Cu lijevanje pod pritiskom / Al - Da | A380, ADC12, A383 | I ≈ 8–13; Cu ≈ 1–4; Fe kontrolirano | Ograničen (uglavnom lijevano ili polustaro) | Kućišta tankih stijenki, konektori, kućišta potrošača |
Al -andi (motor & legure s povišenom T) |
Legura 319 | I ~6–8; Cu ~3–4; Mg mali | Da (otopina + starenje) | Glave cilindra, klipovi (s oblogama), hardver motora |
| Visoki Si / hipereutektičke legure | Al - Da (10-20% Da) | I 10-20; manji Mg/Cu | Nešto (ograničen) | Klipovi, habajuće površine, komponente niske ekspanzije |
| Al–Si–Sn / ležajne legure | Varijante ležaja Al–Si–Sn | Molimo moderirajte; Sn (±Pb) kao čvrsta maziva | Obično br (mekan kao izliven) | Klizni ležajevi, čahure, klizne površine |
| Specijalni lijevani alat visoke čvrstoće Al | Al–Zn–Mg varijante (ograničena uporaba cast) | Zn, Mg, mali dodaci Cu | Da (starosno očvrsljiv) | Strukturalni dijelovi visoke čvrstoće (niša/zrakoplovni) |
3. Što je lijevano željezo?
Lijevano željezo je obitelj legura željeza i ugljika proizvedenih izlijevanjem rastaljenog metala u kalupe i dopuštanjem da se skrutne.
Ono po čemu se lijevano željezo razlikuje od čelika je njihova relativna Visok sadržaj ugljika (tipično >2.0 WT% C) i prisutnost grafitni ugljik u lijevanoj mikrostrukturi.
Ugljik se obično pojavljuje kao grafit (u nekoliko morfologija) ili kao željezni karbid (cementit) ovisno o kemijskom sastavu legure i uvjetima skrućivanja.
Taj grafit - i matrica koja ga okružuje - kontrolira mehaničko ponašanje, obradivost i prostor primjene raznih vrsta lijevanog željeza.
Lijevano željezo radni su konji teške opreme, aplikacije otporne na habanje i osjetljive na vibracije jer su ekonomične za lijevanje u velikim ili složenim oblicima, nude izvrsno prigušivanje, i može se prilagoditi kemijom i toplinskom obradom nakon lijevanja (Npr., Istočni temperiranje) na širok raspon svojstava.
Ključne značajke
- Morfologija grafita kontrolira svojstva. Oblik, veličina i raspored grafita (pahuljica, sferoidna, zbijena) dominiraju vlačna duktilnost, žilavost, krutost i obradivost:
-
- Čudan (siva) grafit proizvodi dobru obradivost i prigušivanje, ali manju vlačnu čvrstoću i osjetljivost na zareze.
- Sferoidni (nodularno/duktilno) grafit daje mnogo veću vlačnu čvrstoću i duktilnost.
- Zbijeni grafit (CGI) je srednji — bolja čvrstoća i otpornost na toplinski zamor od sivog željeza uz zadržavanje dobrog prigušenja.
- Izvrsno prigušivanje vibracija. Grafitne kvržice/ljuskice prekidaju širenje elastičnog vala, tako da su lijevana željeza poželjna za okvire alatnih strojeva, blokovi motora i kućišta gdje prigušenje prigušuje buku i vibracije.
- Dobra tlačna čvrstoća i otpornost na habanje. Osobito u perlitnim i bijelim glačalima; pogodan za teške ležajeve, valjci i potrošni dijelovi.
- Relativno krt na napetost (Neke ocjene). Sivo željezo je osjetljivo na zarez i pokazuje nisko istezanje; nodularno željezo značajno poboljšava žilavost, ali se još uvijek ponaša drugačije od čelika.
- Ekonomičan za velike/složene odljevke. Lijevanje u pijesak i kalupljenje ljuske dobro su uspostavljeni; skupljanje, punjenje i usmjereno skrućivanje upravljaju se standardnim tehnikama ljevanja.
- Široka omotnica dizajna putem postsolidifikacije. Kroz toplinske tretmane (normaliziranje, ispeći, Istočni temperiranje) i legiranje (U, CR, Mokar),
lijevano željezo se može prilagoditi od vrlo otpornih do izdržljivih konstrukcijskih razreda (Npr., ADI — Austempered nodularni ljev). - Dobra toplinska stabilnost u mnogim razredima. Neka lijevana željeza čuvaju dimenzijsku stabilnost i čvrstoću na povišenim temperaturama bolje od aluminijskih legura.
Uobičajene vrste lijevanog željeza
Dolje je praktični sažetak glavnih obitelji lijevanog željeza, tipični kemijski trendovi, mikrostruktura i reprezentativna svojstva / prijava.
| Tip | Tipičan sastav (približno. WT%) | Ključna značajka mikrostrukture | Reprezentativno mehaničko ponašanje | Tipične primjene |
| Sivo lijevano željezo (GJL / Klasificirano prema ASTM A48) | C ~3,0–3,8; I ~1,5–3,0; Mn ≤0,5; S & P kontrolirano | Grafitne ljuskice u ferit/perlit matrici | Vlačna čvrstoća široko ~150–350 MPa (varira po klasi); nisko izduženje (<1–3%); izvrsno prigušivanje; umjerena tvrdoća | Blokovi motora, kočni bubnjevi, Kućiva pumpe, baze stroja |
| Vojvode (nodularni) željezo (GJS / ASTM A536) | C ~3,2–3,8; I ~1,8–2,8; Mg ~0,03–0,06 (nodularizirajući), trag Ce/RE | Sferoidni grafitni noduli u feritu/perlitu | Visoka vlačna čvrstoća i duktilnost; uobičajene ocjene poput 60–40–18 (60 UTS djelovanje ≈ 414 MPA, 40 ksi YS ≈ 276 MPA, 18% produženje) | Kućišta zupčanika, radilice, sigurnosno kritični strukturni odljevci |
| Zbijeno grafitno željezo (CGI) (GJV) | C ~3,2–3,6; I ~1,8–2,6; trag Mg/RE | Kompaktan (vermikularna) grafit — posrednik između pahuljica i sferoida | Bolja vlačna čvrstoća i otpornost na toplinski zamor od sivog željeza, s dobrim prigušenjem; UTS u srednjem rasponu | Dizelski blokovi motora, ispušne komponente, blokovi cilindra za teške uvjete rada |
| Bijelo željezo | C ~2,6–3,6; Si nisko (<1.0); visoke brzine hlađenja | Cementit / ledeburit (karbid) — u biti nema grafita | Vrlo visoka tvrdoća (često HB nekoliko stotina), izvrsna otpornost na abrazivno trošenje; niska žilavost | Drobilice, nositi tanjure, košuljice sačmarom, okruženja teške abrazije |
Kovan lijev |
U početku sastav bijelog željeza; tretiran toplinom | Lijevano kao bijelo željezo onda žarkin za kaljenje ugljika u nepravilne agregate (temper carbon) | Kombinira poboljšanu duktilnost/žilavost u odnosu na. sivo željezo; umjerena snaga | Mali odljevci koji zahtijevaju duktilnost (fiting, zagrada) |
| Austemperovo duktilno željezo (Adi) | Baza od nodularnog lijeva + kontrolirana austempering toplinska obrada | Sferoidni grafit u ausferitnoj matrici (bainitski ferit + stabilizirani austenit) | Izuzetan omjer čvrstoće i duktilnosti: UTS od ~600 do >1000 MPA s korisnim produljenjem (3–10% ovisno o ocjeni); Izvrsna otpornost na umor | Pogonski sklop visokih performansi, Komponente ovjesa, teški stroj |
| Legirano lijevano željezo (Npr., Ni otporan, visoko-Cr željeza) | Baza sa značajnim Ni, CR, Mo dodaci | Matrica prilagođena otpornosti na toplinu/koroziju; grafit može biti prisutan ili potisnut | Posebna otpornost na koroziju/oksidaciju, ili čvrstoća na visoke temperature | Komponente pumpe za korozivne tekućine, tijela ventila, visokotemperaturni habajući dijelovi |
4. Usporedba mehaničkih svojstava
Brojevi su predstavljeni kao praktični, razini ljevaonice tipični rasponi (nisu zajamčeni minimumi/maksimumi) jer stvarne vrijednosti jako ovise o točnoj kemiji, ruta lijevanja, Veličina presjeka, i toplinska obrada.
Tipični rasponi mehaničkih svojstava — reprezentativne vrste lijevanog aluminija u odnosu na lijevano željezo
| Materijal / Razred (tipična oznaka) | Gustoća (g · cm⁻³) | Youngov modul (GPA) | Zatečna čvrstoća, UTS (MPA) | Snaga popuštanja (MPA) | Produženje (A, %) | Tvrdoća (Brinell, HB) | Tipične primjene |
| A356-T6 (Al–Si–Mg, toplinski obrađeni lijevani aluminij) | 2.68–2,72 | 68–72 | 200 - 320 | 150 - 260 | 5 - 12 | 60 - 110 | Strukturna kućišta, glavčine kotača, prijenosna kućišta |
| A380 / ADC12 (uobičajena Al–Si obitelj za tlačni lijev, lijevan) | 2.70–2,78 | 68–72 | 160 - 280 | 100 - 220 | 1 - 6 | 70 - 130 | Kućišta tankih stijenki, dijelovi potrošača, konektori (kasting) |
| Hipereutektički Al–Si (klip / legure niske ekspanzije) | 2.70–2,78 | 68–72 | 150 - 260 | 100 - 220 | 1 - 6 | 80 - 140 | Klipovi, klizne komponente, dijelovi niske ekspanzije |
| Sivo lijevano željezo (tipična ASTM A48 klasa 30) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈207 (≈30 ksi) | - (bez izrazitog prinosa) | <1 - 3 | 140 - 260 | Blokovi motora, okviri strojeva, kočni bubnjevi |
| Sivo lijevano željezo (ASTM A48 klasa 40) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈276 (≈40 ksi) | - | <1 - 3 | 160 - 260 | Kućišta za teža opterećenja, pumpanja |
| Vojvode (nodularni) željezo — 60–40–18 (ASTM A536) | 7.0–7.3 | 160–180 | ≈414 (60 ksi) | ≈276 (40 ksi) | ~ 18 | 160 - 260 | Kućišta zupčanika, komponente radilice, Strukturni odljevi |
| Zbijeno grafitno željezo (CGI) (tipičan raspon) | 7.0–7.3 | 140–170 | 350 - 500 | 200 - 380 | 2 - 8 | 180 - 300 | Dizelski blokovi motora, ispušne komponente (visoka otpornost na toplinski zamor) |
| Bijela / visoko-Cr habajuće željezo (stupnjevi trošenja) | 7.0–7.3 | 160–200 | niska rastezljivost / krhki | - | <1 - 2 | >300 - 700 | Drobilice, nositi obloge, komponente sačmare |
5. Razmatranja procesa topline i lijevanja
Ponašanje pri taljenju i skrućivanju
- Talište / tekućina: aluminijske legure tope u ~ 550–650 ° C raspon (čisti aluminij 660.3 ° C).
Lijevano željezo skrućuje se na višim temperaturama (~1150–1250 °C ovisno o sastavu) te tvori grafit ili cementit na temelju sastava i brzine hlađenja. - Toplinska vodljivost: aluminijske legure obično provode toplinu znatno bolje nego lijevano željezo (često 2–4× veći), što utječe na hlađenje kalupa, brzina skrućivanja i ponašanje pri hlađenju.
- Skupljanje uslijed skrućivanja: tipično linearno skupljanje za aluminijske legure ~1.3–1,6%; skupljanje sivog lijeva je manje (~ ~0.5–1,0%), iako mikro- i makroskupljanje ovise o debljini presjeka i hranjenju.
Metode lijevanja & tipična uporaba
- Bacanje aluminij: obično proizvodi kasting (visoki pritisak), stalni kalup, niski tlak, i lijevanje pijeska.
Lijevanje pod pritiskom daje izvrsnu završnu obradu površine i sposobnost tankih stijenki; velike ručke za lijevanje u pijesak, težak, ili složenih dijelova s nižim troškovima alata. - Lijevano željezo: tipično lijevanje pijeska (zeleno-pijesak, ljuska) i izgubljena pjega/ljuska za složene oblike.
Odljevci od nodularnog lijeva obično se lijevaju u pijesku. Lijevano željezo dobro podnosi velike presjeke i teške odljevke.
Tolerancije dimenzija & površinski završetak
- Tlačno lijevani aluminij: najbolja dimenzionalna sposobnost ruta lijevanja — tipične tolerancije u rasponu ±0,1–0,5 mm za mnoge dimenzije (ovisi o veličini), površinska obrada Ra često 0.8–3,2 µm lijevan.
- Aluminij u trajnom kalupu: dopuštena odstupanja ±0,25–1,0 mm, površinska obrada bolja od lijevanja u pijesak.
- Lijevano željezo: grublje tolerancije, tipično ±0,5–3,0 mm ovisno o veličini i završnoj obradi; površinska obrada grublja, Ra često 6–25 µm lijevano osim ako nije strojno obrađeno.
- Mogućnost debljine stijenke: tlačno lijevani aluminij može proizvesti tanke stijenke (<2 mm) ekonomski;
lijevano željezo obično zahtijeva deblje dijelove kako bi se izbjegle greške i smanjilo skupljanje, iako moderno oblikovanje može postići umjereno tanke dijelove za male dijelove.
Obradivost i sekundarne operacije
- Aluminij strojevi lako pri većim brzinama i manjim silama; radni vijek alata je dobar; dopuštenja za strojnu obradu su skromna za tlačno lijevane dijelove.
- Lijevano željezo obrađuje drugačije — sivi lijev je relativno lako obraditi zbog grafita koji djeluje kao lomac strugotine i mazivo;
nodularni lijev je tvrđi i zahtijeva drugačiji alat; rezanje lijevanog željeza često rezultira lomljivim strugotinama i zahtijeva odgovarajuće kvalitete alata.
6. Otpornost na koroziju i radna okruženja
- Lijeva aluminija: prirodno otporan na koroziju zahvaljujući stabilnom oksidnom filmu; dobro se ponaša u atmosferskim uvjetima, blago korozivna i morska okruženja ako je odabrana odgovarajuća legura/premaz.
Sustavi eloksiranja i bojanja dodatno poboljšavaju izdržljivost i izgled površine. - Lijevano željezo: željezni materijal sklon hrđanju (oksidacija) u vlažnim okruženjima; Zahtijeva zaštitne prevlake (boje, pozlaćivanje), katodna zaštita ili legiranje za otpornost na koroziju.
U nekim aplikacijama (Blokovi motora), lijevano željezo radi prihvatljivo zbog zaštite od ulja i kontroliranog okruženja. - Izvedba na visokim temperaturama: lijevano željezo (posebno sive i duktilne) zadržava čvrstoću na povišenim temperaturama bolje od aluminija.
Čvrstoća aluminija brzo opada kako temperatura raste iznad ~150–200 °C, ograničavanje njegove uporabe u komponentama izloženim vrućim motorima ili ispušnim plinovima osim ako se ne koriste posebne legure ili hlađenje.
7. Prednosti lijevanog aluminija u odnosu na lijevano željezo
Prednosti lijevanog aluminija
- Ušteda na težini: ~62,5% lakši za ekvivalentni volumen od lijevanog željeza — kritično u transportu za ekonomičnost goriva.
- Visoka toplinska vodljivost: Bolje rasipanje topline (korisno za izmjenjivače topline, glave cilindra u automobilskoj industriji nakon odgovarajućeg dizajna).
- Dobar otpor korozije lijevan; izborno eloksiran za poboljšanu zaštitu i estetiku.
- Mogućnost tankog zida i složenih tankih elemenata (Pogotovo kasting) — omogućuje konsolidirane dijelove i uštedu troškova uzvodno.
- Povoljna mogućnost recikliranja i niži troškovi dostave povezani s masom.
Prednosti lijevanog željeza
- Veća krutost i prigušenje: dobro za konstrukcije koje zahtijevaju krutost i kontrolu vibracija (baze strojeva, Kućiva pumpe).
- Vrhunska otpornost na trošenje i tribološka svojstva: biserno i bijelo željezo briljiraju u abrazivnim okruženjima/sredinama habanja.
- Veća tlačna čvrstoća i toplinska stabilnost na povišenim temperaturama — koristi se za teške blokove motora, obloge cilindra, i kočni rotori.
- Tipično niža cijena sirovina po kg i robusno ponašanje pri lijevanju za vrlo velike presjeke.
8. Ograničenja lijevanog aluminija u odnosu na lijevano željezo
Ograničenja lijevanog aluminija
- Niža krutost: zahtijeva veće poprečne presjeke ili rebra za postizanje jednake krutosti — može smanjiti neke prednosti u težini.
- Niža otpornost na visoke temperature: aluminij gubi granicu tečenja na povišenim temperaturama brže od željeza.
- Manja otpornost na trošenje: obični lijevani aluminij je mekši; zahtijeva površinsku obradu (tvrdo anodizirati, premaz) za površine kritične na habanje.
- Poroznost i nedostaci povezani s plinom: aluminij je sklon plinskoj poroznosti i defektima skupljanja ako se praksa taljenja i lijevanja ne kontrolira.
Ograničenja od lijevanog željeza
- Težak: veća gustoća povećava masu dijela — negativno za aplikacije osjetljive na težinu.
- Krhko vlačno ponašanje: sivo željezo pokazuje nisku vlačnu duktilnost i sklono je krtom lomu pri udaru; dizajn mora uzeti u obzir osjetljivost zareza.
- Korodira ako nije zaštićen: zahtijeva premazivanje ili upravljanje korozijom.
- Niža toplinska vodljivost nego Al (sporije odvođenje topline); može zahtijevati prilagodbe dizajna hlađenja.
9. Lijevani aluminij protiv lijevanog željeza: Usporedba razlika
| Atribut | Lijeva aluminija (Npr., A356-T6, A380) | Lijevano željezo (siva, Vojvode) | Praktična implikacija |
| Gustoća | ~2,6–2,8 g·cm⁻³ | ~6,8–7,3 g·cm⁻³ | Aluminij je ~60–63% lakši — velika prednost za dizajne osjetljive na težinu. |
| Modul elastičnosti (E) | ≈ 69–72 GPa | ≈ 100–170 GPa | Željezo je 1,5–2,5× tvrđe; aluminiju je potrebno više materijala/rebara kako bi odgovarao krutosti. |
| Zatečna čvrstoća (tipičan) | A356-T6: ~200–320 MPa; A380: ~160–280 MPa | Siva: ~150–300 MPa; Vojvode: ~350–700 MPa | Nodularni lijev nadmašuje Al u čvrstoći i rastegljivosti; neke Al legure približavaju se nižim čvrstoćama željeza. |
| Snaga popuštanja | ~150–260 MPa (A356-T6) | Siva: nema jasnog prinosa; Vojvode: ~200–300 MPa | Upotrijebite nodularno željezo kada je potrebno izrazito rastezanje i veća statička čvrstoća. |
| Produženje (duktilnost) | ~5–12% (A356-T6) ili 1–6% (lijevani pod pritiskom) | Siva: <1–3%; Vojvode: ~10–20% | Nodularno željezo i toplinski obrađeni Al nude dobru rastegljivost; sivo željezo je krto na napetost. |
| Tvrdoća / nositi | HB ≈ 60–130 (ovisan o leguri) | HB ≈ 140–260 (siva); >300 (bijela/perlitna) | Željezo, posebno perlitno/bijeli stupnjevi, najbolji za abrazivno trošenje. Aluminij zahtijeva premaze/umetke za trošenje. |
| Toplinska vodljivost | ~80–180 W·m⁻¹·K⁻¹ (ovisan o leguri) | ~30–60 W·m⁻¹·K⁻¹ | Aluminij se preferira za dijelove koji odvode toplinu (topline sudone, kućište). |
| Toplinska stabilnost / visoka T čvrstoća | Čvrstoća brzo opada iznad ~150–200 °C | Bolje zadržavanje čvrstoće na visokim temperaturama | Koristite željezo za podnošenje opterećenja na povišenoj temperaturi. |
| Prigušivanje / vibracija | Umjeren | Izvrstan (Posebno sivo željezo) | Željezo se preferira za okvire strojeva, baze i komponente kod kojih je prigušivanje vibracija važno. |
| Odljenost / sposobnost tankih stijenki | Izvrstan (kasting; tanki zidovi <2 mm moguće) | Ograničeno — bolje za deblje dijelove | Aluminij omogućuje konsolidaciju, lagani dijelovi tankih stijenki; željezo bolje za teške dijelove. |
Površinski završetak & tolerancije (lijevan) |
Die cast: fini završetak, uske tolerancije | Odljev u pijesku: grubiji, šire tolerancije | Tlačni lijev smanjuje naknadnu obradu; pješčani lijev često zahtijeva više strojne obrade. |
| Obradivost | Lako, visoke stope uklanjanja; nisko trošenje alata | Sivo željezo dobro obrađuje (grafit pomaže u stvaranju strugotine); nodularno željezo jače za alate | Aluminij smanjuje vrijeme ciklusa obrade; željezo će možda trebati čvršći alat, ali sivo željezo reže čisto. |
| Otpor korozije | Dobro (zaštitni oksid); dodatno poboljšan eloksiranjem/premazima | Loše u vlažnim/kloridnim okruženjima bez zaštite | Aluminiju je često potrebna manja zaštita od korozije; željezo mora biti obojeno/platirano ili legirano. |
| Reciklalnost | Izvrstan; energija pretapanja niža po kg od primarne | Izvrstan; visoko reciklirajući | Oba imaju veliku vrijednost otpada; ušteda energije aluminija po kg velike u odnosu na primarnu proizvodnju. |
| Tipična razmatranja troškova | Više $/kg, ali niža masa može smanjiti cijenu sustava; alat za lijevanje pod pritiskom visok | Niže $/kg; niska oprema za lijevanje u pijesku za male količine | Odaberite na temelju mase dijela, volumen i potrebna završna obrada. |
| Tipične primjene | Automobilska kućišta, topline sudone, Lagani strukturni dijelovi | Blokovi motora, baze stroja, nositi dijelove, teška kućišta | Uskladite materijal s funkcionalnim prioritetima — težina u odnosu na krutost/trošenje. |
Upute za odabir (praktična pravila)
- Odaberite lijevani aluminij kada: smanjenje mase, rasipanje topline, otpornost na koroziju i konsolidacija značajki tankih stijenki primarni su pokretači (Npr., komponente karoserije automobila, topline sudone, lagana kućišta).
Koristite aluminijski lijev pod pritiskom za velike količine i tanke stijenke, dijelovi bogati značajkama; koristite A356-T6 kada su potrebne veće strukturne performanse i naknadna toplinska obrada. - Odaberite lijevano željezo kada: ukočenost, prigušivanje, otpornost na habanje ili povišene radne temperature su najvažnije (Npr., baze strojeva, Komponente kočenja, kućišta za teška opterećenja, obloge od abrazivnog trošenja).
Odaberite nodularno željezo za konstrukcijske dijelove koji zahtijevaju žilavost i nešto rastezljive rastezljivosti.
Koristite sivi lijev za prigušivanje i obradivost (za teške strojne operacije) su važni, a rastezljiva duktilnost je manje kritična. - Kad ste u nedoumici, procijeniti kompromise na razini sustava: teži željezni dio može biti jeftiniji po kg, ali povećava troškove u nastavku (potrošnja goriva, rukovanje, montaža);
obrnuto, aluminij može smanjiti masu sustava, ali može zahtijevati veće dijelove ili umetke za postizanje ciljanog vijeka trajanja krutosti/habanja — pokrenite masu djelomične razine, krutost i usporedba troškova.
10. Zaključak
Lijevani aluminij i lijevano željezo su komplementarni materijali, svaki se ističe u scenarijima gdje su njihova jedinstvena svojstva usklađena sa zahtjevima aplikacije.
Aluminijski odljevci dominiraju laganim, sektori visoke učinkovitosti (automobilska električna vozila, zrakoplovstvo, potrošačka elektronika) zahvaljujući omjeru snage i težine, toplinska vodljivost, i složena livljivost. </raspon>
Lijevano željezo ostaje nezamjenjivo u teškim uvjetima rada, troškovno osjetljive aplikacije (strojni alati, građevinske cijevi, tradicionalnih motora) zbog svoje otpornosti na trošenje, prigušivanje vibracija, i niske cijene.</raspon>
Česta pitanja
Koliko je lakši dio od lijevanog aluminija od istog volumena dijela od lijevanog željeza?
Tipične gustoće: aluminij ~2,7 g/cm³ u odnosu na lijevano željezo ~7,2 g/cm³. Za jednak volumen komponenti, aluminij je oko 62.5% upaljač (Tj., masa aluminija istog volumena = 37.5% mase od lijevanog željeza).
Može li aluminij zamijeniti lijevano željezo u blokovima motora?
Aluminij se intenzivno koristi za moderne blokove motora i glave cilindra radi uštede na težini.
Zamjena željeza zahtijeva pažljivo projektiranje za krutost, toplinsko širenje, strategije košuljica cilindra (Npr., lijevane košuljice, željezni rukavi) i pozornost na umor i trošenje.
Za primjenu pri visokim opterećenjima ili visokim temperaturama, lijevano željezo ili posebne aluminijske legure/dizajni mogu biti poželjni.
Što je jeftinije: lijevanog aluminija ili lijevanog željeza?
Na a po kilogramu osnova, željezo ima tendenciju da bude jeftinije; na a po dijelu osnovi odgovor ovisi o glasnoći, alati (matrice za tlačno lijevanje su skupe), vrijeme obrade, a sustav vođen težinom košta (Npr., potrošnja goriva u vozilima).
Za velike količine, tlačno lijevani aluminij može biti ekonomičan unatoč višim troškovima materijala.
Koji materijal bolje podnosi habanje?
Lijevano željezo (osobito perlitno ili bijelo željezo) općenito pokazuje superiornu otpornost na trošenje u usporedbi s lijevanim aluminijem.
Aluminij se može površinski tretirati ili premazati za primjenu na habanju, ali rijetko odgovara otvrdnutom željezu bez dodatnih procesa.
Čini hrđu lijevanog aluminija?
Aluminij ne hrđa kao željezo; stvara oksidni sloj koji ga štiti od daljnje korozije. Pod nekim uvjetima (izlaganje kloridu, galvansko spajanje) aluminij može korodirati i može zahtijevati premaze ili katodnu zaštitu.
