알루미늄 주조: 프로세스, 속성, 및 응용 프로그램

1. 소개

알루미늄 주조 알루미늄 합금을 녹여 다양한 성형 기술을 사용하여 정확한 모양으로 형성하는 기초 제조 공정입니다..

이 방법은 복잡한 생산에 중요한 역할을합니다, 가벼운 중량, 광범위한 산업에 걸친 부식성 성분, 포함 자동차, 항공우주, 전자 제품, 그리고 재생 에너지.

에너지 효율에 대한 수요로, 고성능 제품은 계속 증가하고 있습니다, 알루미늄 주조는 알루미늄으로 인해 두드러졌습니다 유리한 강도 대 중량 비율, 우수한 열 전도성, 그리고 재활용.

예를 들어, 에서 자동차 부문, 알루미늄 주물은 전기 자동차의 차량 중량을 줄이고 연료 효율 또는 배터리 범위를 개선하는 데 중추적입니다..

2. 알루미늄 캐스팅이란 무엇입니까??

알루미늄 주조 용융 알루미늄 또는 알루미늄 기반 합금이 곰팡이에 부어 고화시 원하는 모양을 형성하는 제조 공정입니다..

이 기술은 알루미늄의 유리한 특성으로 인해 현대 제조의 기본입니다., 부식 저항, 열전도율, 높은 재활용 성.

주조 과정은 재료 폐기물이 비교적 낮은 복잡한 형상을 생산할 수 있습니다., 범위의 산업에 대한 비용 효율적인 솔루션으로 만듭니다 자동차 그리고 항공우주 에게 전자 제품, 에너지, 그리고 건설.

여러 알루미늄 주조 방법이 있습니다 모래 주조, 다이 캐스팅, 그리고 투자 캐스팅- 생산량에 따라 특정 응용 프로그램에 최적화되었습니다, 표면 마감, 및 치수 정밀 요구 사항.

3. 알루미늄 주조 합금 및 그 특성

알류미늄 캐스팅 합금은 용융 금속 가공을 위해 특별히 설계되며 독특한 강도 조합을 제공합니다., 부식 저항, 유동성, 가공 가능성.

이 합금은 일반적으로 그 합금에 따라 분류됩니다 화학 성분, 열처리 반응, 그리고 캐스팅 성능.

알루미늄 주조 합금의 분류

알루미늄 주조 합금은 두 가지 주요 범주로 분류됩니다:

• 열처리 가능한 합금
  이 합금은 용액 열처리 및 인공 노화를 통해 강도를 얻습니다. (예를 들어, T6 성미). 구조 및 자동차 부품에서 일반적입니다.
• 비열 처리 가능한 합금
  고체 용액 경화 또는 변형 경화에 의해 강화된다, 캐스트가 더 쉽고 일반 목적 구성 요소에서 자주 사용됩니다..

추가적으로, 그것들은에 따라 시리즈별로 그룹화됩니다 알루미늄 협회 분류 시스템 (예를 들어, 3트리플 엑스, 5트리플 엑스, A356, ADC12):

4. 알루미늄 주조 방법

알루미늄 캐스팅 방법은 다양하고 지오메트리의 특정 요구 사항에 맞게 조정됩니다., 용량, 비용, 표면 마감, 그리고 기계적 성능.

각 프로세스에는 고유 한 강점과 한계가 있습니다, 방법 선택 제품 설계 및 제조 효율의 중요한 요소.

알루미늄 모래 주조

모래 주조 가장 오래되고 다재다능한 캐스팅 프로세스 중 하나입니다.. 그것은 금형 공동을 만들기 위해 패턴 주위에 모래 혼합물을 포장하는 것과 관련이 있습니다., 그런 다음 용융 알루미늄으로 채워집니다.

모래 곰팡이는 일반적으로 점토 또는 수지와 결합 된 실리카 모래로 만들어지며 고화 후 파손되어 부품을 회수합니다..

패턴을 재사용 할 수 있습니다, 내부 공동에 코어를 삽입 할 수 있습니다.

이 방법은 대규모 구성 요소 및 소규모 배치 생산에 적합합니다..

합금 선택에 큰 유연성을 제공하며 작은 괄호부터 거대한 펌프 하우징 또는 몇 톤의 무게의 엔진 블록에 이르기까지 광범위한 모양과 크기를 수용합니다..

알루미늄 다이 캐스팅

고압 다이 캐스팅 (HPDC) & 저압 다이 캐스팅 (LPDC)

다이 캐스팅 용융 알루미늄을 강철 금형에 주입하는 것을 포함합니다 (죽는다) 통제 된 압력하에.

HPDC에서, 알루미늄은 일반적으로 범위의 압력으로 다이 캐비티로 강제됩니다. 1,500 에게 25,000 psi, 우수한 표면 마감과 치수 정확도가 향상됩니다.

대조적으로, LPDC는 가스 압력을 사용합니다 (보통 ~ 0.7 바) 용융 금속을 아래에서 금형으로 부드럽게 밀려면, 난기류를 줄이고 구조적 무결성을 향상시킵니다.

다이 캐스팅은 주로 빠른 사이클 시간으로 인해 대량 생산 환경에서 사용됩니다., 타이트한 공차, 그리고 반복성.

하지만, 다이 툴링에 대한 상당한 투자가 필요하며 주로 주조 및 열 거동에 최적화 된 특정 알루미늄 합금으로 제한됩니다. (예를 들어, ADC12, A380).

알루미늄 투자 캐스팅 (잃어버린 왁스 캐스팅)

투자 캐스팅 내화성 세라믹 재료로 코팅되어 곰팡이를 형성하는 소모품 왁스 패턴을 사용하여 우수한 정밀도를 제공합니다..

세라믹이 단단 해지면, 왁스가 녹아서 용융 알루미늄으로 대체됩니다.. 세라믹 껍질은 고화 후 깨졌습니다.

이 과정은 복잡한 형상에 이상적입니다, 얇은 벽, 다른 캐스팅 방법으로 달성하기가 어렵거나 불가능한 미세한 세부 사항.

항공 우주에서 일반적으로 사용됩니다, 방어, 정확도와 재료 완전성이 중요한 고급 산업 구성 요소. Net-Net 자형 부품을 주조하는 기능은 가공 요구 사항을 크게 줄입니다..

알루미늄 영구 곰팡이 주조 (중력 다이 캐스팅)

영구 곰팡이 주조.

용융 알루미늄은 중력 하의 곰팡이에 붓습니다, 외부 압력을 사용하지 않고. 곰팡이는 종종 유동을 향상시키기 위해 내화성 재료로 예열 및 코팅됩니다., 표면 마감, 그리고 곰팡이 장수.

모래 주조와 비교합니다, 이 방법은 더 나은 차원 안정성을 제공합니다, 표면 마감, 그리고 더 빠른 냉각과 균일 한 곡물 구조로 인한 기계적 특성.

일반적으로 자동차 부품에 사용됩니다, 기어 하우징, 조명 구성 요소. 코어 인서트를 사용하여 내부 기능을 만들 수 있습니다.

특수 알루미늄 주조 방법

원심 캐스팅

원심 분리 주조는 빠르게 회전하는 금형을 사용하여 원심력에 의해 용융 알루미늄을 바깥쪽으로 분배합니다..

이 방법은 주로 파이프와 같은 원통형 구성 요소에 적합합니다., 반지, 부싱, 그리고 슬리브. 이 공정은 가스 포획과 불순물을 제거합니다, 밀도가 높습니다, 세밀한 외부 층.

이 과정은 높은 무결성과 내마모성이 필요한 원활한 구성 요소를 생산하는 데 적합합니다..

캐스팅을 짜십시오

스퀴즈 캐스팅은 단조와 주조의 장점을 결합합니다.. 용융 알루미늄은 예열 된 다이에 부어 고압으로 압축됩니다. (일반적으로 10,000–20,000 psi) 응고하는 동안.

압력은 가스 다공도를 제거하고 곡물 구조를 개선합니다., 단단한 합금에 접근하는 특성을 가진 주물을 초래합니다.

스퀴즈 캐스팅은 서스펜션 암과 같은 중요한 부품에 대한 자동차 응용 프로그램에서 특히 유용합니다., 스티어링 너클, 고강도 괄호.

비교 테이블: 알루미늄 주조 방법

5. 캐스트 알루미늄의 기계적 및 물리적 특성

캐스트 알루미늄 합금은 기계적 성능의 우수한 조합으로 인해 산업 전반에 걸쳐 널리 사용됩니다., 가벼운 특성, 그리고 부식 저항.

하지만, 속성은 주조 방법에 따라 다릅니다, 합금 유형, 열처리.

6. 알루미늄 주조의 캐스팅 후 작동

알루미늄 주물이 생산 된 후, 그들은 종종 기계적 특성을 향상시키기 위해 몇 가지시기 과정이 필요합니다., 표면 품질, 치수 정확도, 그리고 전반적인 성능.

이러한 운영은 업계 사양 및 기능 요구 사항을 충족하는 데 중요합니다..

열처리

• 목적: 열 처리는 강도를 향상시키기 위해 알루미늄 합금의 미세 구조를 수정합니다., 경도, 그리고 연성. 일반적인 열처리에는 사용이 포함됩니다, 담금질, 그리고 노화.
• 전형적인 열처리 유형:

• • T5: 사전 용액 처리없이 주조 후 인공 노화. 강도를 적당히 증가시키는 데 사용됩니다.
  • T6: 용액 열처리 다음 인공 노화. 피크 강도 및 피로 저항을 달성하기 위해 A356과 같은 합금에 널리 적용됩니다..
  • T7: 강도 비용으로 부식 저항 및 차원 안정성을 향상시키기위한 과잉.

• 효과: 열처리는 인장과 항복 강도를 크게 향상시킵니다 (예를 들어, A356-T6 인장 강도는 ~ 250 MPa에 도달 할 수 있습니다), 신장을 향상시킵니다, 주조 구조를 안정화시킵니다.

표면 마감

• 샷 폭발/모래 폭발: 모래를 제거하기위한 기계적 청소, 규모, 표면 불규칙성, 페인트 접착력 또는 미적 마감 개선.
• 양극화: 부식성 및 표면 경도를위한 내구성있는 산화물 층을 생성하기위한 전기 화학적 처리, 항공 우주 및 건축 응용 분야에서 종종 사용됩니다.
• 페인팅 및 파우더 코팅: 부식 방지 및 색상 사용자 정의를 제공합니다, 자동차 및 소비자 제품에 필수적입니다.
• 가공: 정밀 가공은 치수를 개선합니다, 타이트한 공차를 달성합니다, 기능적 표면을 제공합니다 (예를 들어, 얼굴을 밀봉하거나 표면을 베어링합니다).

• • 알루미늄의 부드러움과 절단 도구에 담그거나 고수하는 경향으로 인해 특수 툴링 및 절단 매개 변수가 필요합니다..

• 연마 및 버핑: 장식 또는 기능적 마감에 적용됩니다, 특히 전자 장치 주택 또는 소비재에서.

가공 고려 사항

• 알루미늄 합금은 일반적으로 잘 가공됩니다, 그러나 칩 제어 및 도구 수명은 합금 조성 및 주조 품질에 따라 다릅니다..
• 탄화물 또는 코팅 도구 사용 (주석, Tialn) 도구 수명을 연장하고 표면 마감을 향상시킵니다.
• 재료 제거를 수용하기 위해 캐스팅 설계 중에 가공 허용량이 포함되어 있습니다..

비파괴 테스트 (ndt)

• 목적: 부품을 손상시키지 않고 내부 결함 또는 표면 결함을 감지하여 주조 무결성을 보장합니다..
• 일반적인 NDT 방법:

• • X- 선 방사선 촬영: 내부 다공성을 감지합니다, 수축 공동, 그리고 포함.
  • 초음파 테스트: 지하 표면 균열 또는 박리를 식별합니다.
  • 염료 침투 검사: 표면 균열과 균열을 드러내는 데 사용됩니다.

• NDT의 구현은 품질 표준을 준수합니다 (예를 들어, 알루미늄 주물 용 ASTM B108) 조기 실패를 방지합니다.

7. 알루미늄 주조 및 예방의 결함

• 다공성:

• • 가스 다공성: 수분에서 수소; Degassing에 의해 방지 (질소/아르곤 제거) 에게 <0.15 CC/100g Hg.
  • 수축 다공성: 불쌍한 라이저 디자인; 시뮬레이션에 의해 수정되었습니다 (예를 들어, 마그마 소프트) 방향성 응고를 보장합니다.

• 포함: 산화물/모래 입자; 세라믹 폼 필터를 통해 필터링되었습니다 (20–50 ppi) 제거하려면 >90% 포함 ≥50 μm.
• 뜨거운 눈물: 응고 중 긴장; 둥근 모서리에 의해 방지됩니다, 균일 한 벽 두께, 그리고 느린 냉각.
• 감기가 닫혔습니다: 불완전한 금형 충전; 쏟아지는 온도를 증가시켜 고정 (5–10 ° C) 또는 요율 (0.5–2kg/초).

8. 장점과 한계

알루미늄 주조의 장점

• 경량: 알루미늄은 밀도가 낮습니다 (~ 2.7 g/cm³), 가벼운 부품 생산 가능, 연료 효율 및 성능 향상을위한 자동차 및 항공 우주 산업에서 중요한.
• 탁월한 부식 저항: 자연스럽게 보호 산화 층을 형성합니다, 대기 및 많은 화학 환경에 대한 저항성을 제공합니다, 유지 보수 비용 절감.
• 좋은 열 및 전기 전도성: 알루미늄 주물은 방열판에 널리 사용됩니다, 전기 하우징, 및 효율적인 열 소산이 필요한 구성 요소.
• 높은 강도 대 중량비: 특히 열처리 될 때 (예를 들어, T6 조건), 알루미늄 주물은 구조 부품에 적합한 강력한 기계적 특성을 달성합니다..
• 다재다능한 주조 방법: 알루미늄은 다양한 캐스팅 프로세스와 호환됩니다, 모래 주조에서 고정밀 다이 캐스팅까지, 복잡한 모양과 대량 생산량을 허용합니다.
• 좋은 가공 가능성: 알루미늄 합금은 일반적으로 철 금속에 비해 도구 마모가 적고 절단 속도가 더 빠른 상태로 잘 작동합니다..
• 재활용: 알루미늄은 특성 상실없이 재활용 가능합니다, 지속 가능한 제조 지원.

알루미늄 주조의 한계

• 더 낮은 융점: 알루미늄은 약 660 ° C에서 용융됩니다, 강 또는 슈퍼 합금에 비해 고온 응용 분야에서의 사용을 제한합니다..
• 다공성 문제: 알루미늄 주물은 제대로 제어되지 않으면 가스 다공성 및 수축 결함이 발생하기 쉽습니다., 잠재적으로 기계적 무결성을 손상시킬 수 있습니다.
• 내마모성이 낮습니다: 철 금속과 비교합니다, 알루미늄 합금은 경도가 낮고 내마모성을 나타냅니다, 연마 환경에서 응용 프로그램을 제한 할 수 있습니다.
• 다이 캐스팅 툴링 비용: 높은 툴링 및 곰팡이 비용은 대량 생산 실행으로 다이 캐스팅을 제한합니다..
• 열 팽창: 알루미늄은 비교적 높은 열 팽창 계수를 가지고 있습니다, 온도 변동에 노출 된 정밀 구성 요소에서 치수 불안정성을 유발할 수 있습니다..
• 부식성이 높은 환경에서 제한된 사용: 부식성이 있지만, 알루미늄 합금은 보호 코팅이없는 고 산성 또는 알칼리성 조건에 적합하지 않을 수 있습니다..

9. 알루미늄 주물의 산업 응용

• 자동차: 실린더 헤드, 엔진 블록, 변속기 하우징, 바퀴
• 항공 우주: 가벼운 괄호, 주택, 구조 프레임
• 전자 장치: 열 하우징, 열전도율이 높은 방열판
• 선박: 부식 방지 피팅, 펌프 하우징
• 에너지: 풍력 터빈 허브, LED 램프 프레임
• 건설 & 건축학: 장식 외관, 구조 프로파일, 커튼 벽 구성 요소

10. 알루미늄 주조 대. 다른 캐스팅 재료

알루미늄 주조는 종종 주철과 같은 다른 일반적인 주조 재료와 비교됩니다., 마그네슘, 그리고 아연.

각 자료는 강도와 같은 응용 프로그램 요구 사항에 따라 뚜렷한 장점과 제한을 제공합니다., 무게, 부식 저항, 비용, 및 제조 가능성.

요약:

• 알루미늄 대. 주철: 알루미늄의 저밀도는 무게 감소가 중요한 경우 이상적입니다., 자동차 및 항공 우주 부문과 같은.
  주철은 내마모성과 고온 강도가 뛰어나지 만 훨씬 무겁고 녹슬기 쉽습니다., 경량 또는 부식에 민감한 응용 분야에서의 사용을 제한합니다.
• 알루미늄 대. 마그네슘: 마그네슘은 알루미늄보다 가볍지 만 강도와 부식성이 낮습니다., 사용을 매우 가벼운 것으로 제한합니다, 비발적인 환경.
  마그네슘 캐스팅은 더 비쌀 수 있으며 가연성 문제로 인해 엄격한 취급이 필요합니다..
• 알루미늄 대. 아연: 아연 합금은 저렴한 비용으로 탁월한 치수 정확도와 표면 마감을 제공합니다., 소규모에 이상적입니다, 상세한 부분.
  하지만, 아연은 알루미늄보다 훨씬 무겁고 부식성이 적습니다, 구조적 또는 실외 응용 프로그램에서의 사용을 제한합니다.

11. 결론

알루미늄 주조는 다재다능합니다, 경량의 비용 효율적인 생산, 열 전도성, 부식성 부품.

신중한 합금 선택 (예를 들어, A356, A319), 프로세스 선택, 결함 완화, 캐스트 알루미늄은 고성능을 제공합니다 자동차, 항공우주, 선박, 전자 제품, 그리고 건설 부문.

지속 가능성과 가벼운 설계가 중요 해짐에 따라, 알루미늄 주조는 계속 번성합니다.

FAQ

가장 강력한 알루미늄 주조 합금은 무엇입니까??

206-T6 합금은 가장 높은 인장 강도를 제공합니다 (345 MPA) 일반적인 주조 합금 중, 항공 우주 및 스트레스가 많은 응용 프로그램에 사용됩니다.

알루미늄 주물을 용접 할 수 있습니다?

예, 그러나주의해서. 열처리 가능한 합금 (예를 들어, 356) 열 영향 구역에서 강도를 잃을 수 있습니다; 용접 4043 필러 금속은이 효과를 최소화합니다.

알루미늄 주조는 알루미늄 단조와 어떻게 비교됩니까??

캐스팅은 한 단계에서 복잡한 모양을 생성합니다 (예를 들어, 엔진 블록) 그러나 단조보다 강도가 낮습니다. 스트레스가 많은 부품의 경우 단조가 더 좋습니다 (예를 들어, 크랭크 샤프트) 그러나 2 ~ 3 × 더 비쌉니다.

알루미늄 주물의 다공성을 일으키는 원인?

가스 포획 (수분에서 수소) 또는 응고 중에 수축. 다이 캐스팅이 가장 쉽습니다, 그러나 진공 보조 주조는 다공성을 감소시킵니다 <0.5%.

야외 사용에 적합한 알루미늄 주물입니다?

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