Aliuminio liejimas: Procesai, Savybės, ir programos

1. Įvadas

Aliuminio liejimas yra pamatinis gamybos procesas, apimantis lydymosi aliuminio lydinius ir formuojant juos į tikslias formas, naudojant įvairius liejimo būdus.

Šis metodas vaidina svarbų vaidmenį kuriant kompleksą, lengvas, ir korozijai atsparūs komponentai įvairiuose pramonės šakų spektre, įskaitant automobilių, kosmoso, elektronika, ir atsinaujinanti energija.

Kaip energiją taupančio poreikis, Aukštos kokybės produktai ir toliau auga, Aliuminio liejimas išaugo dėl aliuminio Palankus stiprumo ir svorio santykis, Puikus šilumos laidumas, ir Perdirbimas.

Pavyzdžiui, į Automobilių sektorius, Aliuminio liejiniai yra pagrindiniai mažinant transporto priemonės svorį ir gerinant degalų efektyvumą ar akumuliatorių diapazoną elektrinėse transporto priemonėse.

2. Kas yra aliuminio liejimas?

Aliuminio liejimas yra gamybos procesas, kurio metu išlydytas aliuminio ar aliuminio lydiniai pilami į formą, kad suformuotų norimą formą sukietėjant.

Ši technika yra esminė šiuolaikinei gamybai dėl palankių aliuminio savybių - šviesos svorio, atsparumas korozijai, Šilumos laidumas, ir didelis perdirbamumas.

Laidos procesas leidžia gaminti sudėtingas geometrijas su santykinai mažomis medžiagų atliekomis, todėl tai yra ekonomiškai efektyvus sprendimas pramonės šakoms, pradedant nuo automobilių ir kosmoso į elektronika, energija, ir statyba.

Yra keli aliuminio liejimo būdai, pavyzdžiui, kaip Smėlio liejimas, liejimas štampuojant, ir Investicijų liejimas- Kiekvienas optimizuotas konkrečioms programoms, atsižvelgiant į gamybos apimtį, paviršiaus apdaila, ir matmenų tikslumo reikalavimai.

3. Aliuminio liejimo lydiniai ir jų savybės

Aliuminis Lydinių liejiniai yra specialiai sukurti išlydyto metalo apdorojimui ir siūlo unikalų stiprumo derinį, atsparumas korozijai, sklandumas, ir apdirbamumas.

Šie lydiniai paprastai klasifikuojami pagal jų Cheminė sudėtis, terminio apdorojimo atsakas, ir Laidos spektaklis.

Aliuminio liejimo lydinių klasifikacija

Aliuminio liejimo lydiniai patenka į dvi pagrindines kategorijas:

• Šilumos apdorojami lydiniai
  Šie lydiniai įgyja stiprumo per tirpalo terminį apdorojimą ir dirbtinį senėjimą (Pvz., T6 nuotaika). Paplitusi struktūrinėse ir automobilių dalyse.
• Neapsaugoti apdorojami lydiniai
  Sustiprintas kieto tirpalo sukietėjimu ar sukietėjimu, Juos lengviau išmesti ir dažnai naudojami bendrosios paskirties komponentams.

Be to, Jie yra sugrupuoti pagal serijas pagal Aliuminio asociacija Klasifikavimo sistema (Pvz., 3xx.x, 5xx.x, A356, ADC12):

4. Aliuminio liejimo būdai

Aliuminio liejimo būdai yra įvairūs ir pritaikyti prie specifinių geometrijos reikalavimų, apimtis, Kaina, paviršiaus apdaila, ir mechaninis atlikimas.

Kiekvienas procesas turi unikalių stipriųjų ir apribojimų, Metodo pasirinkimas yra kritinis produkto projektavimo ir gamybos efektyvumo veiksnys.

Aliuminio smėlio liejimas

Smėlio liejimas yra vienas seniausių ir universaliausių liejimo procesų. Tai apima smėlio mišinio supakavimą aplink modelį, kad būtų sukurta pelėsio ertmė, kuris tada užpildytas išlydytu aliuminiu.

Smėlio formos paprastai gaminamas iš silicio dioksido smėlio, sujungto su moliu ar derva.

Modelius galima pakartotinai naudoti, ir šerdys gali būti įterptos vidinėms ertmėms.

Šis metodas yra tinkamas dideliems komponentams ir mažų partijų gamybai.

Tai suteikia didelį lankstumą renkantis lydinius ir juose yra platų formų ir dydžių asortimentą - nuo mažų skliaustų iki masyvių siurblių korpusų arba variklio blokų, sveriančių keletą tonų.

Aliuminio štampo liejimas

Aukšto slėgio štampas (HPDC) & Žemo slėgio štampas liejimas (LPDC)

Mirti liejimas Apima išlydyto aliuminio įpurškimą į plienines formas (miršta) esant kontroliuojamam slėgiui.

HPDC, Aliuminis yra priverstas į štampo ertmę esant slėgiui, paprastai pradedant nuo 1,500 į 25,000 psi, dėl to puikus paviršiaus apdaila ir matmenų tikslumas.

Priešingai, LPDC naudoja dujų slėgį (Paprastai ~ 0,7 juostos) švelniai įstumti išlydytą metalą į formą iš apačios, Sumažina turbulenciją ir pagerina struktūrinį vientisumą.

„Die“ liejimas pirmiausia naudojamas masinės gamybos aplinkoje dėl greito ciklo laiko, griežtos tolerancijos, ir pakartojamumas.

Tačiau, Tai reikalauja didelių investicijų į įrankius štampyje ir dažniausiai apsiriboja specifiniais aliuminio lydiniais, optimizuotais, kad būtų galima nustatyti ir šiluminį elgesį (Pvz., ADC12, A380).

Aliuminio investavimo liejimas (Pamestas vaško liejimas)

Investicijų liejimas Siūlo puikų tikslumą, naudojant išsekamus vaško raštus, padengtus ugniai atspariomis keraminėmis medžiagomis, kad susidarytų pelėsiai.

Kartą keramika sukietėja, Vaškas ištirpsta ir pakeistas išlydytu aliuminiu. Keraminis apvalkalas sulaužytas sukietėjus.

Šis procesas yra idealus sudėtingoms geometrijoms, Plonos sienos, ir puikios detalės, kurios būtų sunku ar neįmanoma pasiekti naudojant kitus liejimo metodus.

Jis dažniausiai naudojamas aviacijos ir kosmoso srityje, gynyba, ir aukščiausios klasės pramoniniai komponentai, kuriuose yra kritiški tikslumas ir materialūs vientisumas. Galimybė išmesti beveik tinklo formos dalis žymiai sumažina apdirbimo reikalavimus.

Aliuminio nuolatinis liejimas (Gravitacijos mirties liejimas)

Nuolatiniam pelėsio liejinimui naudojami neišplečiami plieniniai arba geležies formos, kad gautų vidutinio ir aukšto tūrio liejinius.

Išlydytas aliuminis pilamas į formą gravitacijai, nenaudojant išorinio slėgio. Pelėsiai dažnai pašildomos ir padengtos ugniai atspariomis medžiagomis, kad būtų padidintas srautas, paviršiaus apdaila, ir pelėsių ilgaamžiškumas.

Palyginti su smėlio liejimu, Šis metodas suteikia geresnį matmenų stabilumą, paviršiaus apdaila, ir mechaninės savybės dėl greitesnio aušinimo ir vienodesnės grūdų struktūros.

Paprastai jis naudojamas automobilių dalims, Pavarų korpusai, ir apšvietimo komponentai. Pagrindiniai įdėklai gali būti naudojami norint sukurti vidines savybes.

Specializuoti aliuminio liejimo būdai

Išcentrinis liejimas

Centrifuginis liejimas naudoja greitai besisukančią pelėsį.

Šis metodas pirmiausia tinka cilindriniams komponentams, tokiems kaip vamzdžiai, Žiedai, įvorės, ir rankoves. Procesas pašalina dujų įkalinimą ir priemaišas, gamindamas tankų, smulkiagrūdis išorinis sluoksnis.

Procesas puikiai tinka gaminti vientisus komponentus, kuriems reikalingas didelis vientisumas ir atsparumas dilimui.

Išspauskite liejimą

Išspaustas liejimas sujungia kalimo ir liejimo pranašumus. Išlydytas aliuminis pilamas į pašildytą štampą ir suspaustas aukštu slėgiu (Paprastai 10 000–20 000 psi) Kietėjimo metu.

Slėgis pašalina dujų poringumą ir patikslina grūdų struktūrą, dėl to liejiniai su savybėmis, artėjančiomis prie kaltininkų.

Išspausti liejiniai yra ypač vertingi automobilių automobilių sritys, Vairavimas, ir didelio stiprumo laikikliai.

Palyginimo lentelė: Aliuminio liejimo būdai

5. Mechaninės ir fizinės lietinio aliuminio savybės

Laidiniai aliuminio lydiniai yra plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose dėl puikaus mechaninio veikimo derinio, Lengvos savybės, ir atsparumas korozijai.

Tačiau, savybės skiriasi priklausomai nuo liejimo metodo, lydinio tipas, ir terminis apdorojimas.

6. Aliuminio liejimo operacijos po liejimo

Gaminant aliuminio liejinius, Jie dažnai reikalauja kelių po kaupimosi procesų, kad sustiprintų jų mechanines savybes, Paviršiaus kokybė, matmenų tikslumas, ir bendras pasirodymas.

Šios operacijos yra labai svarbios norint atitikti pramonės specifikacijas ir funkcinius reikalavimus.

Terminis apdorojimas

• Tikslas: Šilumos apdorojimas modifikuoja aliuminio lydinių mikrostruktūrą, kad pagerintų stiprumą, kietumas, ir lankstumas. Įprasti šilumos procedūros apima sprendimą, gesinimas, ir senėjimas.
• Tipiniai šilumos apdorojimo tipai:

• • T5: Dirbtinis senėjimas po liejimo be išankstinio tirpalo apdorojimo. Naudojamas vidutiniškai padidinti stiprumą.
  • T6: Tirpalo šilumos apdorojimas, po kurio seka dirbtinis senėjimas. Plačiai naudojamas lydiniams, tokiems kaip A356.
  • T7: Per didelis augimas siekiant pagerinti atsparumą korozijai ir matmenų stabilumui tam tikru stiprumo sąskaita.

• Efektas: Šiluminis apdorojimas žymiai padidina tempimo ir išeigos stiprumą (Pvz., A356-T6 tempimo stiprumas gali pasiekti ~ 250 MPa), pagerina pailgėjimą, ir stabilizuoja liejimo struktūrą.

Paviršiaus apdaila

• Susprogdinimas/smėlio pūtimas: Mechaninis valymas smėliui pašalinti, skalė, ir paviršiaus nelygumai, Gerina dažų sukibimą ar estetinę apdailą.
• Anodavimas: Elektrocheminis gydymas, kad būtų sukurtas patvarus oksido sluoksnis, skirtas atsparumui korozijai ir paviršiaus kietumui, dažnai naudojamas aviacijos ir kosmoso ir architektūrinėse programose.
• Tapyba ir miltelių danga: Teikia apsaugą nuo korozijos ir spalvų pritaikymas, būtina automobilių ir vartojimo produktams.
• Apdirbimas: Tikslus apdirbimas patikslina matmenis, pasiekia griežtus nuokrypius, ir suteikia funkcinius paviršius (Pvz., Sandarinimo veidai ar guolių paviršiai).

• • Dėl aliuminio minkštumo ir polinkio į gilumą arba laikytis pjovimo įrankių, reikalingi specialūs įrankiai ir pjovimo parametrai.

• Poliravimas ir valymas: Taikoma dekoratyvinėms ar funkcinėms apdaila, Ypač elektronikos korpusuose ar vartojimo prekėse.

Apdirbimo aspektai

• Aliuminio lydiniai paprastai gerai mašina, Tačiau lusto valdymas ir įrankio gyvenimas priklauso nuo lydinio sudėties ir liejimo kokybės.
• Karbido ar padengtų įrankių naudojimas (Alavas, Tialn) prailgina įrankio gyvenimą ir pagerina paviršiaus apdailą.
• Apdirbimo pašalpos yra atsižvelgtos į liejimo projektą, kad būtų galima nuimti medžiagą.

Neardomieji bandymai (Ndt)

• Tikslas: Užtikrina liejimo vientisumą aptikdami vidinius defektus ar paviršiaus trūkumus, nepažeidžiant dalies.
• Įprasti NDT metodai:

• • Rentgeno rentgenografija: Nustato vidinį poringumą, susitraukiančios ertmės, ir intarpai.
  • Ultragarsinis bandymas: Nustato požeminius įtrūkimus ar delaminacijas.
  • Dažų skvarbioji apžiūra: Naudojamas atskleisti paviršiaus įtrūkimus ir įtrūkimus.

• NDT įgyvendinimas užtikrina kokybės standartų laikymąsi (Pvz., ASTM B108 aliuminio liejiniams) ir apsaugo nuo per anksti paslaugų teikimo nesėkmių.

7. Aliuminio liejimo defektai ir jų prevencija

• Poringumas:

• • Dujų poringumas: Vandenilis iš drėgmės; neleidžia deginti (Azoto/argono apsivalymas) į <0.15 CC/100G H₂.
  • Susitraukimo poringumas: Prastas kėlimo dizainas; fiksuota modeliavimu (Pvz., „Magmasoft“) Norėdami užtikrinti kryptinį kietėjimą.

• Intarpai: Oksidai/smėlio dalelės; Filtruota per keraminių putų filtrus (20–50 PPI) pašalinti >90% intarpų ≥50 μm.
• Karštos ašaros: Įtampa sukietėjimo metu; užkirto, vienodas sienos storis, Ir lėtesnis aušinimas.
• Šaltas uždaromas: Nepilnas pelėsių užpildymas; fiksuota padidėjus liejimo temperatūrai (5–10 ° C.) arba vertinti (0.5–2 kg/sekundė).

8. Privalumai ir apribojimai

Aliuminio liejimo pranašumai

• Lengvas: Aliuminis turi mažą tankį (~ 2,7 g/cm³), įgalinant gaminti lengvesnius komponentus, Kuris yra labai svarbus automobilių ir kosmoso pramonėje, siekiant pagerinti degalų efektyvumą ir našumą.
• Puikus atsparumas korozijai: Natūraliai sudaro apsauginį oksido sluoksnį, Siūlo gerą atsparumą atmosferos ir daugeliui cheminių aplinkų, mažinant priežiūros išlaidas.
• Geras šiluminis ir elektrinis laidumas: Aliuminio liejiniai yra plačiai naudojami šilumos kriauklėms, Elektros korpusai, ir komponentai, kuriems reikalingas efektyvus šilumos išsklaidymas.
• Didelis stiprumo ir svorio santykis: Ypač kai gydomas šiluma (Pvz., T6 sąlyga), Aliuminio liejiniai pasiekia stiprias mechanines savybes, tinkančias konstrukcinėms dalims.
• Universalūs liejimo būdai: Aliuminis yra suderinamas su įvairiais liejimo procesais, nuo smėlio liejimo iki aukšto tikslo štampo liejimo, leidžiant sudėtingas formas ir didelius gamybos apimtis.
• Geras apdirbamumas: Aliuminio lydiniai paprastai gerai mašininiai, turintys mažiau įrankių nusidėvėjimo ir greitesnį pjovimo greitį, palyginti su geležies metalais.
• Perdirbimas: Aliuminis yra labai perdirbamas neprarandant savybių, Tvarios gamybos palaikymas.

Aliuminio liejimo apribojimai

• Apatinė lydymosi temperatūra: Aliuminis tirpsta maždaug 660 ° C temperatūroje, o tai riboja jo naudojimą aukštos temperatūros programose, palyginti su plienais ar supervizicijomis.
• Poringumo klausimai: Aliuminio liejiniai yra linkę į dujų poringumą ir susitraukimo defektus, jei jie nėra tinkamai valdomi, potencialiai kompromituojantis mechaninis vientisumas.
• Mažesnis atsparumas dilimui: Palyginti su geležies metalais, Aliuminio lydiniai pasižymi mažesniu kietumu ir atsparumu dilimui, kuri gali apriboti taikymą abrazyvinėje aplinkoje.
• Įrankių išlaidos štampui: Didelės įrankių ir pelėsių išlaidos riboja liejimą su didelio tūrio gamybos bandymais.
• Šiluminis išplėtimas: Aliuminis turi palyginti aukštą šiluminio išsiplėtimo koeficientą, o tai gali sukelti tikslių komponentų matmenų nestabilumą, veikiantį temperatūros svyravimų.
• Ribotas naudojimas labai ėsdinančioje aplinkoje: Nors atsparus korozijai, Aliuminio lydiniai gali būti netinkami labai rūgščioms ar šarminėms sąlygoms be apsauginių dangų.

9. Aliuminio liejinių pramoninė pritaikymas

• Automobiliai: Cilindro galvutės, Variklio blokai, Transmisijos korpusai, Ratai
• Aviacijos ir kosmoso: Lengvi laikikliai, korpusai, konstrukciniai rėmai
• Elektronika: Šilumos korpusai, Šilumos kriauklės, kurioms reikalingas didelis šilumos laidumas
• Jūrų: Korozijai atsparios jungiamosios detalės, siurblių korpusai
• Energija: Vėjo turbinos stebulės, LED lempos rėmai
• Statyba & Architektūra: Dekoratyviniai fasadai, struktūriniai profiliai, užuolaidų sienos komponentai

10. Aliuminio liejimas vs. Kitos liejimo medžiagos

Aliuminio liejimas dažnai lyginamas su kitomis įprastomis liejimo medžiagomis, tokiomis kaip ketaus, magnis, ir cinkas.

Kiekviena medžiaga suteikia aiškių pranašumų ir apribojimų, atsižvelgiant į taikymo reikalavimus, tokius kaip stiprumas, svoris, atsparumas korozijai, Kaina, ir gaminamumas.

Santrauka:

• Aliuminis vs. Ketaus: Dėl mažo aliuminio tankio jis yra idealus ten, kur kritinis svorio mažinimas yra kritinis, tokius kaip automobilių ir kosmoso sektoriai.
  Ketaus atsparumas susidėvėjimui ir aukštos temperatūros atsparume yra daug sunkesnis ir yra linkęs į rūdis, Apribojant jo naudojimą lengvame ar korozijai jautriose programose.
• Aliuminis vs. Magnis: Magnis yra dar lengvesnis už aliuminį, tačiau turi mažesnį atsparumą stiprumui ir atsparumui korozijai, apriboti jo naudojimą iki labai lengvo, Nepakartojama aplinka.
  Magnio liejimas gali būti brangesnis ir reikalauja griežto tvarkymo dėl susirūpinimo dėl degumo.
• Aliuminis vs. Cinkas: Cinko lydiniai siūlo puikų matmenų tikslumą ir paviršiaus apdailą už mažą kainą, Idealiai tinka mažiems, išsamios dalys.
  Tačiau, Cinkas yra daug sunkesnis ir mažiau atsparus korozijai nei aliuminis, Apribojant jo naudojimą konstrukcinėse ar lauko programose.

11. Išvada

Aliuminio liejimas siūlo universalų, Ekonomiška lengvos svorio gamyba, termiškai laidus, ir korozijai atsparios dalys.

Su kruopščiu lydinio pasirinkimu (Pvz., A356, A319), Proceso pasirinkimas, ir defektų švelninimas, Laidinis aliuminis suteikia aukštą našumą automobilių, kosmoso, jūrų, elektronika, ir statyba sektoriai.

Kai tvarumas ir lengvas dizainas tampa kritiška, aliuminio liejimas ir toliau klesti.

DUK

Koks yra stipriausias aliuminio liejimo lydinys?

206-T6 lydinys siūlo aukščiausią tempimo stiprumą (345 MPA) Tarp įprastų liejinių lydinių, Naudojamas aviacijos ir kosmoso ir didelio streso programose.

Ar galima suvirinti aliuminio liejinius?

Taip, Bet atsargiai. Šilumos apdorojami lydiniai (Pvz., 356) gali prarasti jėgų šilumos paveiktoje zonoje; suvirinimas su 4043 užpildo metalas sumažina šį efektą.

Kaip aliuminio liejimas lyginamas su aliuminio kalimu?

Liejimas sukuria sudėtingas formas per vieną žingsnį (Pvz., Variklio blokai) bet turi mažesnį jėgą nei kalimas. Kiškis yra geresnis didelio streso dalims (Pvz., alkūniniai velenai) Bet kainuoja 2–3 × daugiau.

Kas sukelia poringumą aliuminio liejiniuose?

Dujų įkalinimas (vandenilis iš drėgmės) arba susitraukimas sukietėjimo metu. Mirti liejimas yra labiausiai linkęs, bet vakuuminis liejimas sumažina poringumą iki <0.5%.

Yra aliuminio liejiniai, tinkami naudoti lauke?

Taip. Lydiniai kaip 5083 (Jūrų klasės) Atsisakykite sūraus vandens korozijos, su tarnavimo laiku 20+ metų pakrančių aplinkoje.