Mi az öntött alumínium? Tulajdonságok, Folyamatok & Alkalmazások

Tartalomjegyzék Megmutat

1. Bevezetés

Az öntött alumínium egy sokoldalú anyag, amelyet az olvadt alumíniumötvözet öntése egy penészbe öntve, és lehetővé teszi, hogy megszilárduljon.

Az iparágakban széles körben használják, Könnyű tulajdonságok keverékét kínálja, jó erő, és korrózióállóság.

Az autómotoroktól a repülőgép -alkatrészekig, Az öntött alumínium döntő szerepet játszik a modern gyártásban.

2. Mi az öntött alumínium?

Az öntött alumínium az által előállított alkatrészekre utal öntött olvadt alumínium egy penészüregbe, lehetővé téve, hogy a fém megszilárduljon, majd kinyerje a közeli háló -képkomponenst.

A kovácsolt alumíniummal ellentétben, amely a gördülésen keresztül alakul ki, ürítés, vagy kovácsolás, casting feloldja a komplex geometriákat, integrált bordák, és a belső üregek egyetlen öntésben.

Alapterminológia

Kifejezés	Meghatározás
Mintázat	A rész pozitív másolata - fából készült, műanyag, vagy fém - a penészüreg kialakításához használták.
Forma	A negatív üreg (homok, fém, vagy kerámia) Ez formálja a castingot.
Kapurendszer	Lendületi hálózat, futók, és a kapuk, amelyek az olvadt alumíniumot a öntőmedencéből a penészbe szállítják.
Felkelő (Adagoló)	Az üreghez csatlakoztatott folyékony fém tározója; Megolvasztja az olvadt fémet a megszilárdulás során.
Zsugorodási támogatás	Extra anyag (általában 1–2%) hozzáadva a minta dimenziókhoz, hogy kompenzálják a fém összehúzódását.
Mag	A penész belsejébe helyezett homok vagy kerámia betét, hogy belső üregeket vagy alulvágásokat hozzon létre az öntvényben.

3. Kulcs alumínium öntési folyamatok

Az alumínium sokoldalúsága a rendelkezésre álló casting módszerek sokféleségén keresztül ragyog. Minden folyamat megfelel a különböző részgeometriáknak, termelési kötetek, és ingatlankövetelmények.

Homoköntő alumínium

Homoköntés az egyik legsokoldalúbb casting folyamat.

Testreszabhatja a homok öntését nagy mérnöki alumínium alkatrészek

Nagyon alkalmas nagy vagy összetett formák előállítására, például motorblokkok nehéz gépekhez vagy egyedi építészeti alkatrészekhez.

A folyamat viszonylag olcsó az alacsony és közepes termelési futásoknál, mivel a homokformák könnyen létrehozhatók és módosíthatók.

Viszont, Ez általában durvabb felületi felületet és kevésbé pontos méreteket eredményez más módszerekhez képest.

Meghalt casting alumínium

Casting a szűk tűrésű alkatrészek nagy volumenű előállításának eljárása. Ez magában foglalja az olvadt alumínium nagynyomású befecskendezését egy fémgyártásba.

Ez lehetővé teszi a gyors termelési ciklusokat, gyakran olyan rövid, mint néhány másodpercenként.

Alumínium szerszám casting autóalkatrészek

Az öntött alkatrészek kiváló felületi kivitelben vannak, és nagyon pontos méreteket érhetnek el, ideálissá tétele az autóipari alkatrészekhez, például az átviteli tokokhoz, motortartók, és dekoratív burkolat.

Beruházási öntvény alumínium

Befektetési öntés, más néven az elveszett viasz folyamat, kitűnő az alkatrészek létrehozásában bonyolult részletekkel és magas felületi minőséggel.

Általában a repülőgépiparban használják turbina pengék gyártására, Az ékszeriparban a részletes tervekért, és az orvostechnikai eszközök gyártása komplex geometriával rendelkező alkatrészekhez.

A folyamat lehetővé teszi a rendkívül finom tulajdonságokkal és szűk tűrésű alkatrészek előállítását.

Testreszabott befektetési casting alumínium öntött rész

Állandó ömlesztés alumínium

Az állandó mold casting jobban ellenőrzi az öntött rész mikroszerkezetét.

Mivel a fémformát pontosan előmozdíthatják és lehűthetik, következetesebb mechanikai tulajdonságokat és csökkent porozitást eredményez.

Ez a módszer alkalmas a viszonylag egyszerű geometriával rendelkező alkatrészek előállításához közepes és nagy mennyiségben, mint például bizonyos típusú autóipari dugattyúk és szivattyúházak.

Feltörekvő és hibrid módszerek

Vákuumos öntés: Az öntési folyamat vákuumkörnyezetben történő végrehajtásával, csökkenti a gázok jelenlétét az olvadt fémben, A porozitás minimalizálása és a casting minőségének javítása.
Sajtolás: Külső nyomást gyakorol a megszilárdulási folyamat során, A casting sűrűségének és erősségének javítása.
Ez a módszer hasznos olyan alkatrészek előállításához, amelyek magas mechanikai teljesítményt igényelnek.
Félszilárd casting: Magában foglalja a részben szilárdített alumíniumötvözet öntését, amely egyedi előnyöket kínál a megfogalmazhatóság és a fokozott mechanikai tulajdonságokkal rendelkező alkatrészek előállításának képessége szempontjából.

Folyamat	Kötet	Tolerancia	Erősség	Korlátozások
Homoköntés	Alacsony medium	± 0,5–1,5%	Nagy alkatrészek (akár 50T -ig), alacsony szerszámköltség	Durva kivitel (RA 6–12 µm), lassabb ciklus
Die Casting	Magas	± 0,1–0,3%	Gyors ciklusok, szűk tűrések, zökkenőmentes kivitel (RA 1-3 um)	Magas szerszámköltség ($10 K - 100 ezer dollár)
Befektetési öntés	Alacsony medium	± 0,1–0,3%	Komplex geometria, finom részlet (RA ≤1 µm)	Drága szerszámok, lassabb átviteli sebesség
Állandóan leengedett casting	Közepes	± 0,2–0,5%	Ellenőrzött mikroszerkezet, jó erő	A penész kopási korlátja a bonyolultság
Semisolid / Squeeze / Vákuum	Feltörekvő	± 0,1–0,3%	Csökkentett porozitás, nagy integritás	Speciális berendezés

4. Öntött alumínium ötvözet kiválasztása

A jog kiválasztása alumíniumötvözet A csuklópántok leadására az egyensúlyozásra mechanikai erő, korrózióállóság, folyékonyság, és termikus tulajdonságok.

Szilíciumban gazdag ötvözetek (3xx.x sorozat)

Ezek az ötvözetek kiváló folyékonyságot kínálnak, alacsony zsugorodás, és jó korrózióállóság - ideális a halálhoz és a homoköntéshez.

Ötvözet	Kulcsösszetétel	Szakítószilárdság	Tipikus felhasználások
A380	8–12% és, 3–4% CU	180–240MPA	Die -cast -házak, Kis bonyolult alkatrészek
A383	9–12% és, 1–2% CU	190–240MPA	Die -cast szeleptestek, szivattyúház
A413	10–13% és, 0.8–1,5% CU	210–260MPA	Nagynyomású die -caste sebességváltó tokok
A360	7–11% és, <1% Mg	150–220MPA	Vékonyfalú die -cast komponensek

Rézt hordozó ötvözetek (4xx.x sorozat)

A réz erősíti az ötvözetet és javítja a megmunkálhatóságot, a korrózióállóság valamilyen költségén.

Ötvözet	Kulcsösszetétel	Szakítószilárdság	Tipikus felhasználások
A319	3–5% CU, 5–7% és	240–280MPA	Motorhengerfejek, átviteli esetek
A356 -T6	7% És, 0.3% Mg	260–320MPA	Autókerekek, szivattyúház
A357 -T6	7% És, 0.5% Mg	280–330MPA	Magas stressz autóalkatrészek
A354	3–5% CU, 8–12% és	220–270MPA	Általános halálozásokat igényel

Magnézium ötvözett öntvények (5xx.x sorozat)

A magnézium szilárd oldódás erősítést és kiváló korrózióállóságot biztosít a tengeri környezetben.

Ötvözet	Kulcsösszetétel	Szakítószilárdság	Tipikus felhasználások
A535	5–6% mg, 0.3% MN	290–340MPA	Tengeri hardver, nyomó edények
A356.2 - T6	7% És, 0.3% Mg	260–320MPA	Űrrepülőköntvények, szerkezeti zárójel

Speciális és nagy teljesítményű ötvözetek

Ezek az ötvözetek az erő érdekében tolja a borítékot, hőstabilitás, vagy pontosság.

Ötvözet	Kulcsösszetétel	Szakítószilárdság	Tipikus felhasználások
A206 - T7	6% CU, 4% -Ben, 0.5% V	300–350MPA	Repülőgéppótlás
A390	17–21% SI, 3–4% CU	260–300MPA	Fék alkatrészek, kopásálló öntvények
ADC12 (Ő az)	10–13% és, 2–4% CU	200–260MPA	Japán diákos elektronikai házak

5. Az öntött alumínium fizikai és mechanikai tulajdonságai

Az öntött alumínium a könnyű szerkezet lenyűgöző keverékét kínálja, jó hőkaromagok,

és közepes-magas mechanikai erő, Ideálissá tétele az ipar széles skálájához, autóipari, és repülőgép -alkatrészek.

Viszont, tulajdonságai az ötvözet -összetételtől függően jelentősen változnak, öntési módszer, és utólagos kezelés.

Az öntött alumínium fizikai tulajdonságai

Ingatlan	Tipikus érték (Hatótávolság)	Megjegyzések
Sűrűség	2.63–2,80 g/cm³	~ 1/3 az acél sűrűsége
Olvadáspont	565–770 ° C	Az elemek ötvözésével változik (És, CU, Mg)
Hővezető képesség	80–170 w/m · k	Magas tiszta alumínium, Alacsonyabb hozzáadott ötvöző elemekkel
Termikus tágulási együttható	21–25 × 10⁻⁶ /k	Fontos a közös tervezésben (tágulási eltérés)
Elektromos vezetőképesség	20–45% IACS	Sokkal alacsonyabb, mint a tiszta alumínium az ötvözés miatt

Öntött alumínium mechanikai tulajdonságai

A mechanikai teljesítmény az ötvözetétől függően változik, öntési módszer, és hőkezelés. Az alábbi táblázat felvázolja a tipikus szakítót, hozam, és a kiválasztott ötvözetek fáradtsági tulajdonságai.

Ötvözet	Folyamat	Szakítószilárdság (MPA)	Hozamszilárdság (MPA)	Meghosszabbítás (%)	Fáradtsági határérték (MPA)
A356 (esett)	Homoköntés	180–220	120–160	3–5	~ 50
A356-T6	Homoköntés + hőkezelt	250–310	170–230	5–10	90–110
A319	Casting	210–260	140–180	2–4	~ 60
A380	Casting	180–240	120–170	1–3	~ 50
A206-T7	Állandó penész	320–370	250–300	3–5	100+

Keménység és kopásállóság

A keménységet általában a Brinell keménységi számmal mérik (BNN).

Ötvözet	Keménység (BNN)	Kopásállóság
A356 (esett)	65–75	Mérsékelt
A356-T6	80–90	Jó
A390	100–120	Kiváló (magas SI -tartalom)
A206-T7	100–110	Jó

6. Az öntött alumínium előnyei és korlátai

Az öntött alumínium a modern gyártás sarokköves anyagává vált, a könnyű jellemzők egyedi kombinációja miatt, Megfogalmazhatóság, és erő.

Öntött alumínium konzol a zászlóoszlopokhoz

Az öntött alumínium előnyei

Komplex geometriák minimális megmunkálással

A casting lehetővé teszi a bonyolult formák létrehozását - beleértve a belső üregeket is, uszony, és a bordák - ez költséges vagy lehetetlen lenne szubtraktív módszerekkel előállítani.

Ez jelentősen csökkenti a megmunkálási időt és az anyaghulladékot.

Könnyű és nagy szilárdság-súly arány

~ 2,7 g/cm3 sűrűséggel, Az öntött alumínium alkatrészek a szerkezeti súlyt csökkenthetik 60% az öntöttvashoz képest,

Miközben tiszteletben tartja az erőt (PÉLDÁUL., A356-T6: 260–310 MPA szakítószilárdság).

Költséghatékonyság közepes-magas mennyiségnél

Olyan folyamatok, mint a nagynyomású szerszám casting (HPDC) és az állandó penészöntés alacsony részenkénti költségeket kínál.. A HPDC -ben az élet meghalhat 100,000 ciklusok megfelelő karbantartással.

Kiváló termikus és elektromos vezetőképesség

Ideális olyan alkatrészekhez, mint a hűtőborda, házak, és az elektromos motoros alkatrészek - A kezelővezető képesség 90–170 W/m · K az ötvözettől függően.

Korrózióállóság

Az alumínium természetesen védő oxidréteget képez. Ötvözetek szilíciummal és magnéziummal (PÉLDÁUL., A356) jó korrózióállóságot mutatnak még tengeri környezetben is.

Kompatibilitás az utófeldolgozással

Az öntött alumínium a felszíni kezelések és bevonatok széles skáláját fogadja el (Eloxálás, por bevonat) és hőkezelhető (T5, T6) Az erő és a keménység növelése érdekében.

Az öntött alumínium korlátozásai

Porozitás és zsugorodási hibák

Gázfogás, hidrogén oldhatóság, és a megszilárdulás zsugorodása gyakran mikroporozitást okoz - a mechanikai szilárdság és a tömítés képességének csökkentése.

Még a gáztalanító és penész tervezés optimalizálásával is, némi porozitás rejlik a castingnak.

Alacsonyabb rugalmasság a kovácsolt ötvözetekhez képest

Az öntött szerkezetek durva dendritikus szemcséket és korlátozott nyúlást mutatnak (jellemzően <10%). Például, Az A356-T6 meghosszabbodása ~ 5–9%, Míg a 6061-T6 kovácsolása eléri a ~ 12–17% -ot.

Dimenziós tolerancia kihívások

Összehasonlítva a megmunkált vagy kovácsolt alkatrészekkel, Az öntött alumínium alkatrészek szélesebb méretű toleranciákkal rendelkezhetnek, termikus tágulás, és a penész kitöltési variációi - különösen a homoköntésben.

Falvastagság és áramlási korlátozások

Az öntött alumínium általában 1,5–2,5 mm falvastagságot igényel a teljes penész kitöltése és a szerkezeti integritás biztosítása érdekében.

A vékony falak összetett részekben hiányos tölteléket vagy hideg bezárást okozhatnak.

Korlátozott fáradtság és ütésállóság

Felszíni hibák, pórusok, és a durva gabonaszerkezetek csökkentik a fáradtság élettartamát. Az öntött alumínium fáradtság szilárdsága általában 25–40% -kal alacsonyabb, mint a kovácsolt vagy a kovácsolt ekvivalens.

Ötvözött korlátozások folyamat szerint

Nem minden alumíniumötvözet alkalmas minden casting módszerre.

Például, 7075 és 2024 A nagy szilárdságú kovácsolt ötvözetek nem halhatnak meg, mivel rossz folyékonyságuk és forró görcsös tendenciájuk miatt szerepelnek.

7. Felszíni befejezések és a casting utáni kezelések

Hőkezelések

T5 öregedés: Magában foglalja a mesterséges öregedést az öntési hőmérsékletről történő levegőhűtés után.
Ez a folyamat javítja az casting erősségét és keménységét az ötvöző elemek csapadékának előmozdításával.
T6 öregedés: Oldat hőkezelésből áll (Az öntvényt egy meghatározott hőmérsékletre melegítve és egy ideig tartva), ezt követi a kioltás (gyors hűtés) és a mesterséges öregedés.
A T6 öregedés még nagyobb erősséget és keménységet eredményez a T5 öregedéshez képest.

Felszíni tisztítás

Robbantás: Kis pelleteket használ (mint például acéllövés vagy üveggyöngyök) nagy sebességgel hajtották meg az öntvény felületének robbantásához.
Ez a folyamat eltávolítja a skálát, rozsda, és más szennyező anyagok, és javíthatja a felületi érdességet a bevonatok jobb tapadása érdekében.
Vegyi maratás: Magában foglalja az öntés belemerését egy kémiai oldatba, amely a felületréteget elárasztja, Az oxidáció és más szennyeződések eltávolítása.
Oxidáció: Specifikus kezelések a természetes oxidréteg eltávolításához az alumínium felületén, előkészítése további feldolgozásra vagy bevonatra.

Bevonatok és megmunkálás

Eloxálás: Védő -oxidréteget hoz létre az alumínium felületén, A korrózióállóság fokozása és esztétikai felület biztosítása.
Az eloxált réteg vastagsága az alkalmazástól függően változhat.
Porbevonat: Száraz porbevonatot alkalmaz a felszínre, amelyet ezután hő alatt gyógyítanak meg, hogy tartós legyen, védő, és dekoratív kivitel.
Festés: Felhasználható mind a védelem és az egyedi szín vagy megjelenés biztosítására.
Megmunkálás: Olyan műveletek, mint a marás, fordulás, és a fúrást a szoros tűrés és a kívánt felület elérése érdekében végezzük,
Különösen a kritikus dimenzióval vagy funkcionális felületekkel rendelkező alkatrészekre.

8. Öntött alumínium alkalmazása

Az öntött alumínium kulcsszerepet játszik az iparágak széles skáláján, Könnyűnek köszönhetően, korrózióállóság, jó hőkezelő tulajdonságok, és képessége, hogy összetett formákká alakuljanak.

Autóipar

Az autóipar az öntött alumínium legnagyobb fogyasztója világszerte.

Mivel a gyártók arra törekszenek, hogy csökkentsék a jármű súlyát a jobb üzemanyag -hatékonyság és az alacsonyabb kibocsátások érdekében, Az alumíniumöntés számos kritikus alkatrészhez szükséges anyag.