Turinio lentelė
Parodyti
1. Įvadas
Aliuminis ir ketus yra dvi plačiausiai pramonėje naudojamų liejimo medžiagų.
Abu siūlo sudėtingų tinklo formos komponentų gamybos būdus, bet jie iš esmės skiriasi tankiu, standumas, stiprumo režimai, Šiluminis elgesys, liejimo būdai, atsparumas korozijai ir gyvavimo ciklo kaina.
Pasirinkimas tarp jų yra svorio kompromisas, standumas, atsparumas nusidėvėjimui, Aparatas, kaina ir veiklos aplinka.
Šiame straipsnyje palyginamos dvi techninės ašys ir pateikiami veiksmingi duomenys bei atrankos gairės.
2. Kas yra lietinis aliuminis?
Leiskite aliuminį reiškia komponentus, pagamintus pilant išlydytą aliuminį (arba aliuminio lydinio) į formą ir leiskite jam sukietėti iki galutinės arba beveik galutinės geometrijos.
Kadangi aliuminio lydymosi temperatūra yra palyginti žema, geras sklandumas legiruotoje formoje, ir mažas tankis, Lietas aliuminis yra tinkamiausias pasirinkimas sudėtingos geometrijos atveju, lengvas svoris, svarbus šilumos laidumas arba atsparumas korozijai.
Aliuminio liejimo būdai apima aukšto slėgio liejimą, žemo slėgio ir gravitacijos nuolatinis liejimas formomis, Smėlio liejimas, ir investicijas (Pamiršta vaškas) liejimas; kiekvienas maršrutas nustato skirtingas sienelės storio ribas, paviršiaus apdaila, matmenų tikslumas ir mechaninės savybės.
Savybės
- Lengvas: tankis ≈ 2.6–2,8 g/cm³ (paprastai 2.70 g/cm³).
- Žemas tamprumo modulis: Youngo modulis ≈ 69-72 GPa (≈ 69 GPa tipiškas).
- Geras šilumos laidumas: lydiniai skiriasi, bet dažnai 100–200 W·m⁻¹·K⁻¹; grynas aliuminis yra ~237 W·m⁻¹·K⁻¹.
- Geras atsparumas korozijai: sudaro stabilią oksido plėvelę; elgesys pagerintas anoduojant arba padengus.
- Kaklo lūžių elgesys: daugelis aliuminio lydinių yra pakankamai plastiški (priklausomai nuo lydinio ir terminio apdorojimo).
- Lengvai apdirbamas: palyginti mažos pjovimo jėgos ir geras daugelio lydinių apdirbamumas.
- Perdirbamas: aliuminis yra labai perdirbamas, o jo perlydymui reikalinga palyginti mažai energijos, palyginti su pirmine gamyba.
Įprasti aliuminio lydiniai (tipiškos aktorių šeimos)
| Lydinių šeima (tipinis vardas) | Reprezentatyvūs pažymiai / prekybiniai pavadinimai | Pagrindiniai legiravimo elementai (wt%) | Termiškai apdorojamas? | Tipiškos programos |
| Al - taip (Bendroji paskirtis) | A356 / AlSi7 | Ir ≈ 6–8; Mg ≈ 0,2–0,5 | Dažnai (Galimas T6) | Konstrukciniai korpusai, siurblio kūnai, bendrieji automobilių liejiniai |
| Al-Si-Mg (struktūrinis, termiškai apdorojamas) | A356-T6, A357 | Ir ≈ 6–7; Mg ≈ 0,3–0,6 | Taip (T5/T6) | Pakabos komponentai, Ratai, Transmisijos korpusai |
| Liejimas slėgiu Al-Si-Cu / Al - taip | A380, ADC12, A383 | Ir ≈ 8–13; Cu ≈ 1–4; Fe valdomas | Ribotas (dažniausiai išlieti arba pusiau sendinti) | Plonasieniai korpusai, jungtys, vartotojų korpusai |
Al -andi (variklis & padidinto T lydiniai) |
Lydinys 319 | Ir ~6-8; Cu ~3–4; Mg mažas | Taip (Sprendimas + senėjimas) | Cilindro galvutės, stūmokliai (su įdėklais), variklio techninė įranga |
| High-Si / hipereutektiniai lydiniai | Al - taip (10-20% Taip) | Ir 10-20; nedidelis Mg/Cu | Kažkiek (ribotas) | Stūmokliai, dėvimi paviršiai, mažai besiplečiantys komponentai |
| Al-Si-Sn / guolių lydiniai | Al-Si-Sn guolių variantai | Prašau moderuoti; Sn (±Pb) kaip kietieji tepalai | Paprastai ne (minkštas kaip išlietas) | Paprasti guoliai, įvorės, slydimo paviršiai |
| Specialus didelio stiprumo liejinys Al | Al-Zn-Mg variantai (ribotas aktorių naudojimas) | Zn, Mg, nedideli Cu priedai | Taip (atsparus amžiui) | Didelio stiprumo konstrukcinės dalys (niša / aviacija) |
3. Kas yra ketaus?
Ketaus yra geležies ir anglies lydinių šeima, gaminama pilant išlydytą metalą į formas ir leidžiant jam sukietėti.
Ketaus nuo plieno skiriasi jų santykinai didelis anglies kiekis (paprastai >2.0 Wt% c) ir buvimas grafitinė anglis liejimo mikrostruktūroje.
Anglis dažniausiai būna grafito pavidalu (keliose morfologijose) arba kaip geležies karbidas (Cementitas) priklausomai nuo lydinio chemijos ir kietėjimo sąlygų.
Tas grafitas – ir jį supanti matrica – kontroliuoja mechaninį elgesį, įvairių tipų ketaus apdirbamumas ir pritaikymo erdvė.
Ketaus yra sunkaus darbo arkliai, atsparūs dilimui ir vibracijai, nes juos ekonomiška išlieti didelėmis ar sudėtingomis formomis, siūlo puikų slopinimą, ir gali būti pritaikytas naudojant chemiją ir terminį apdorojimą po liejimo (Pvz., Rytų grūdinimas) į platų savybių spektrą.
Pagrindinės savybės
- Grafito morfologija kontroliuoja savybes. Forma, grafito dydis ir pasiskirstymas (dribsnis, sferoidinis, sutankintas) dominuoja tempiamasis plastiškumas, Tvirtumas, standumas ir apdirbamumas:
-
- Dribsniai (pilka) grafitas užtikrina gerą apdirbamumą ir slopinimą, bet mažesnį tempimo stiprumą ir įpjovos jautrumą.
- Sferoidinis (mazginis/plastiškas) grafitas suteikia daug didesnį atsparumą tempimui ir lankstumą.
- Sutankintas grafitas (CGI) yra tarpinis – geresnis stiprumas ir atsparumas terminiam nuovargiui nei pilkasis geležis, išlaikant gerą slopinimą.
- Puikus vibracijos slopinimas. Grafito mazgeliai/dribsniai nutraukia elastinės bangos sklidimą, todėl staklių rėmams pirmenybė teikiama ketiniams, variklio blokai ir korpusai, kuriuose slopinimas slopina triukšmą ir vibraciją.
- Geras atsparumas gniuždymui ir atsparumas dilimui. Ypač perlitiniuose ir baltuosiuose lygintuvuose; tinka sunkiems guoliams, ritinėliai ir susidėvinčios dalys.
- Santykinai trapus įtampoje (Kai kurie pažymiai). Pilka geležis yra jautri įpjovoms ir pasižymi mažu pailgėjimu; kalusis ketus žymiai pagerina kietumą, bet vis tiek elgiasi kitaip nei plienas.
- Ekonomiškas dideliems/sudėtingiems liejiniams. Smėlio liejimas ir apvalkalo formavimas yra gerai žinomi; susitraukimas, padavimas ir kryptingas kietėjimas valdomi naudojant standartines liejimo technologijas.
- Plataus dizaino vokas po sukietėjimo. Per terminį apdorojimą (normalizavimas, metalas, Rytų grūdinimas) ir lydimas (Į, Kr, MO),
Ketaus galima pritaikyti nuo labai tvirto nusidėvėjimo iki tvirtos konstrukcijos (Pvz., ADI – austempered kaliojo ketaus). - Geras daugelio rūšių šiluminis stabilumas. Kai kurie ketaus matmenų stabilumą ir stiprumą aukštesnėje temperatūroje išlaiko geriau nei aliuminio lydiniai.
Įprasti ketaus tipai
Žemiau pateikiama praktinė pagrindinių ketaus šeimų santrauka, tipiškos chemijos tendencijos, mikrostruktūra ir reprezentacinės savybės / paraiškos.
| Tipas | Tipiška kompozicija (apytiksliai. wt%) | Pagrindinė mikrostruktūros savybė | Reprezentatyvus mechaninis elgesys | Tipiškos programos |
| Pilka ketaus (GJL / Klasifikuota pagal ASTM A48) | C ~3,0–3,8; Ir ~1,5–3,0; Mn ≤0,5; S & P valdomas | Grafito dribsniai ferito/perlito matricoje | Tempimo stipris plačiai ~150–350 MPa (skiriasi priklausomai nuo klasės); Žemas pailgėjimas (<1–3%); puikus slopinimas; vidutinio kietumo | Variklio blokai, Stabdžių būgnai, siurblių korpusai, Mašinų bazės |
| Kunigaikščiai (mazginis) lygintuvas (GJS / ASTM A536) | C ~3,2–3,8; Ir ~1,8–2,8; Mg ~0,03–0,06 (mazginis), trace Ce/RE | Sferoidiniai grafito mazgeliai ferite/perlite | Didelis atsparumas tempimui ir lankstumas; bendri pažymiai kaip 60–40–18 (60 UTS veiksmas ≈ 414 MPA, 40 ksi YS ≈ 276 MPA, 18% pailgėjimas) | Pavarų korpusai, alkūniniai velenai, saugai svarbūs konstrukciniai liejiniai |
| Sutankinta grafito geležis (CGI) (GJV) | C ~3,2–3,6; Ir ~1,8–2,6; pėdsakai Mg/RE | Kompaktiškas (vermikulinis) grafitas — tarpinis tarp dribsnių ir sferoidų | Geresnis tempiamasis stipris ir atsparumas terminiam nuovargiui nei pilkosios geležies, su geru slopinimu; UTS tarpiniame diapazone | Dyzelinių variklių blokai, Išmetimo komponentai, didelio našumo cilindrų blokai |
| Balta geležis | C ~2,6–3,6; Tai žema (<1.0); didelis aušinimo greitis | Cementitas / ledeburitas (karbidas) - iš esmės nėra grafito | Labai didelis kietumas (dažnai HB kelis šimtus), puikus atsparumas dilimui; Žemas kietumas | Smulkintuvai, Dėvėkite plokšteles, šratų įdėklai, stiprioje dilimo aplinkoje |
Kalusis ketus |
Iš pradžių baltos geležies kompozicija; termiškai apdorotas | Tada išlieti kaip baltoji geležis atkaitintas grūdinti anglį į netaisyklingus agregatus (temper anglis) | Sujungia patobulintą lankstumą / kietumą, palyginti su. Pilka geležis; Vidutinis stiprumas | Maži liejiniai, kuriems reikalingas lankstumas (jungiamosios detalės, skliaustai) |
| Austempered Elitle Geležis (Adi) | Kaliojo ketaus pagrindas + kontroliuojamas austerinis terminis apdorojimas | Sferoidinis grafitas ausferitinėje matricoje (baininis feritas + stabilizuotas austenitas) | Išskirtinis stiprumo ir lankstumo santykis: UTS nuo ~600 iki >1000 MPA su naudingu pailgėjimu (3-10% priklausomai nuo klasės); Puikus atsparumas nuovargiui | Didelio našumo pavara, pakabos komponentai, Sunkiosios mašinos |
| Legiruotasis ketus (Pvz., Ni-resist, aukšto Cr lygintuvai) | Pagrindas su reikšmingu Ni, Kr, Mo papildymai | Matrica pritaikyta atsparumui karščiui / korozijai; grafito gali būti arba jo nėra | Specialus atsparumas korozijai / oksidacijai, arba stiprumas aukštoje temperatūroje | Koroziniams skysčiams skirti siurblio komponentai, vožtuvo kūnai, aukštos temperatūros susidėvinčios dalys |
4. Mechaninės savybių palyginimas
Skaičiai pateikiami kaip praktiški, liejyklos lygio tipiniai diapazonai (negarantuojami minimumai / maksimumai) nes tikrosios vertės labai priklauso nuo tikslios chemijos, liejimo maršrutas, Skyriaus dydis, ir terminis apdorojimas.
Tipiški mechaninių savybių diapazonai – reprezentatyvios aliuminio ir ketaus rūšys
| Medžiaga / Pažymys (tipinis pavadinimas) | Tankis (g · cm⁻³) | Youngo modulis (GPA) | Tempimo stiprumas, UTS (MPA) | Derliaus stiprumas (MPA) | Pailgėjimas (A, %) | Kietumas (Brinell, Hb) | Tipiškos programos |
| A356-T6 (Al-Si-Mg, termiškai apdorotas aliuminis) | 2.68–2,72 | 68–72 | 200 - 320 | 150 - 260 | 5 - 12 | 60 - 110 | Konstrukciniai korpusai, ratų stebulės, Transmisijos korpusai |
| A380 / ADC12 (dažna slėginio liejimo Al-Si šeima, AS-CAST) | 2.70–2,78 | 68–72 | 160 - 280 | 100 - 220 | 1 - 6 | 70 - 130 | Plonasieniai korpusai, vartotojų dalys, jungtys (liejimas štampuojant) |
| Hipereutektinis Al-Si (Stūmoklis / mažo plėtimosi lydiniai) | 2.70–2,78 | 68–72 | 150 - 260 | 100 - 220 | 1 - 6 | 80 - 140 | Stūmokliai, stumdomi komponentai, mažai besiplečiančios dalys |
| Pilka ketaus (tipinė ASTM A48 klasė 30) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈207 (≈30 ksi) | - (nėra ryškaus derlingumo) | <1 - 3 | 140 - 260 | Variklio blokai, Mašinos rėmai, Stabdžių būgnai |
| Pilka ketaus (ASTM A48 klasė 40) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈276 (≈40 ksi) | - | <1 - 3 | 160 - 260 | Didesnės apkrovos korpusai, siurblio kūnai |
| Kunigaikščiai (mazginis) geležis - 60-40-18 (ASTM A536) | 7.0–7.3 | 160–180 | ≈414 (60 ksi) | ≈276 (40 ksi) | ~ 18 | 160 - 260 | Pavarų korpusai, švaistiklio komponentai, konstrukciniai liejiniai |
| Sutankinta grafito geležis (CGI) (tipiškas diapazonas) | 7.0–7.3 | 140–170 | 350 - 500 | 200 - 380 | 2 - 8 | 180 - 300 | Dyzelinių variklių blokai, Išmetimo komponentai (didelis atsparumas šiluminiam nuovargiui) |
| Balta / didelio Cr susidėvėjimo geležis (dėvėjimo laipsniai) | 7.0–7.3 | 160–200 | mažas tempimas / trapus | - | <1 - 2 | >300 - 700 | Smulkintuvai, dėvėti įdėklus, šūvių sprogimo komponentai |
5. Šiluminio ir liejimo proceso svarstymai
Lydymosi ir kietėjimo elgsena
- Lydymosi temperatūra / Skystis: aliuminio lydiniai tirpsta ~ 550–650 ° C. diapazonas (gryno aliuminio 660.3 ° C.).
Ketaus kietėja aukštesnėje temperatūroje (~1150–1250 °C, priklausomai nuo sudėties) ir sudaro grafitą arba cementitą pagal sudėtį ir aušinimo greitį. - Šilumos laidumas: aliuminio lydiniai paprastai praleidžia šilumą žymiai geriau nei ketaus (dažnai 2–4× didesnis), kuris turi įtakos pelėsių vėsinimui, kietėjimo greitis ir atšalimo elgsena.
- Kietėjimo susitraukimas: tipinis aliuminio lydinių linijinis susitraukimas ~1.3–1,6 %; pilkojo ketaus susitraukimas yra mažesnis (~0.5–1,0%), nors ir mikro- ir makro susitraukimas priklauso nuo sekcijos storio ir padavimo.
Liejimo būdai & tipinis naudojimas
- Aktoriai aliuminis: dažniausiai gamina liejimas štampuojant (aukšto slėgio), Nuolatinis pelėsis, žemo slėgio, ir Smėlio liejimas.
Liejimas slėgiu suteikia puikią paviršiaus apdailą ir plonasienę funkciją; smėlio liejimo rankenos didelės, Sunkus, arba sudėtingos dalys su mažesnėmis įrankių sąnaudomis. - Ketaus: paprastai Smėlio liejimas (žalias smėlis, shell) ir pamestas-foam/shell sudėtingoms formoms.
Kaliojo ketaus liejiniai dažniausiai liejami iš smėlio. Ketaus gerai toleruoja dideles dalis ir sunkius liejinius.
Matmenų nuokrypiai & paviršiaus apdaila
- Lietas aliuminis: geriausios liejimo trasos matmenų galimybės – tipinės leistinos nuokrypos yra ±0,1–0,5 mm daugeliui matmenų (priklauso nuo dydžio), paviršiaus apdaila Ra dažnai 0.8–3,2 µm AS-CAST.
- Nuolatinis aliuminis: leistinos nuokrypos ±0,25–1,0 mm, Paviršiaus apdaila geresnė nei liejant smėliu.
- Smėlis-ketaus: stambesnės tolerancijos, paprastai ±0,5–3,0 mm, priklausomai nuo dydžio ir apdailos; paviršiaus apdaila šiurkštesnė, Ra dažnai 6–25 µm kaip liejimas, nebent apdirbtas.
- Sienelės storio galimybė: Lietas aliuminis gali sudaryti plonas sienas (<2 mm) ekonomiškai;
Ketaus paprastai reikia storesnių dalių, kad būtų išvengta defektų ir padidėtų susitraukimas, nors šiuolaikiniu liejimu galima pasiekti vidutines plonas dalis mažoms dalims.
Apdirbamumas ir antrinės operacijos
- Aliuminis mašinos lengvai dirba didesniu greičiu ir mažesnėmis jėgomis; įrankių tarnavimo laikas yra geras; apdirbimo pašalpos yra nedidelės liejamoms detalėms.
- Ketaus apdirba skirtingai – pilką geležį gana lengva apdirbti, nes grafitas veikia kaip drožlių laužiklis ir tepalas;
kaliojo ketaus yra kietesnis ir reikalauja skirtingų įrankių; Ketaus pjaunant dažnai susidaro trapios drožlės, todėl reikia atitinkamų įrankių.
6. Atsparumas korozijai ir eksploatacinės aplinkos
- Leiskite aliuminį: natūraliai atsparus korozijai dėl stabilios oksido plėvelės; gerai veikia atmosferoje, silpnai ėsdinanti ir jūrinė aplinka, jei pasirenkamas tinkamas lydinys/danga.
Anodavimo ir dažymo sistemos dar labiau pagerina paviršiaus ilgaamžiškumą ir išvaizdą. - Ketaus: geležinė medžiaga, linkusi rūdyti (oksidacija) drėgnoje aplinkoje; reikalinga apsauginė danga (dažai, dengimas), katodinė apsauga arba legiravimas atsparumui korozijai užtikrinti.
Kai kuriose programose (Variklio blokai), ketaus veikia priimtinai dėl apsaugos nuo alyvos ir kontroliuojamos aplinkos. - Aukštos temperatūros našumas: ketaus (ypač pilka ir plastiška) Išlaiko stiprumą aukštesnėje temperatūroje geriau nei aliuminis.
Aliuminio stiprumas greitai krenta, kai temperatūra pakyla virš ~150–200 °C, apriboti jo naudojimą karštuose varikliuose arba komponentuose, kuriuose veikia išmetamosios dujos, nebent naudojami specialūs lydiniai arba aušinimas.
7. Lietaus aliuminio ir ketaus pranašumai
Lieto aliuminio privalumai
- Svorio taupymas: ~62,5% lengvesnis už lygiavertį tūrį nei ketus – labai svarbu transportuojant degalų taupymą.
- Didelis šilumos laidumas: Geresnis šilumos išsisklaidymas (padeda šilumokaičiams, automobilių cilindrų galvutės po tinkamo dizaino).
- Geras atsparumas korozijai AS-CAST; pasirinktinai anoduojamas, kad būtų pagerinta apsauga ir estetika.
- Plonasienių ir sudėtingų plonų funkcijų galimybė (Ypač mirkite) — leidžia sujungti dalis ir sutaupyti sąnaudas.
- Palankus perdirbamumas ir mažesnės su masėmis susijusios siuntimo išlaidos.
Ketaus privalumai
- Didesnis standumas ir amortizacija: tinka konstrukcijoms, kurioms reikalingas tvirtumas ir vibracijos valdymas (staklių bazės, siurblių korpusai).
- Puikus atsparumas dilimui ir tribologinės savybės: perlitiniai ir baltieji lygintuvai puikiai tinka abrazyvinėje/dėvinčioje aplinkoje.
- Didesnis atsparumas gniuždymui ir terminis stabilumas aukštesnėje temperatūroje — naudojamas sunkiems variklių blokams, cilindrų įdėklai, ir stabdžių rotoriai.
- Paprastai mažesnė žaliavos kaina vienam kilogramui ir tvirtas liejimo elgesys labai didelėms sekcijoms.
8. Lietaus aliuminio ir ketaus apribojimai
Lieto aliuminio apribojimai
- Mažesnis standumas: reikia didesnio skerspjūvio arba briaunų, kad būtų pasiektas lygiavertis standumas – gali sumažinti kai kuriuos svorio pranašumus.
- Mažesnis stiprumas aukštoje temperatūroje: aliuminis praranda takumo ribą aukštesnėje temperatūroje greičiau nei geležis.
- Mažesnis atsparumas dilimui: paprastas aliuminis yra minkštesnis; reikalauja paviršiaus apdorojimo (kietas anodizuotas, dangos) dilimui kritiniams paviršiams.
- Akytumas ir su dujomis susiję defektai: aliuminis yra linkęs į dujų poringumą ir susitraukimo defektus, jei nekontroliuojama lydymosi ir liejimo praktika.
Ketaus apribojimai
- Sunkus: didesnis tankis padidina dalies masę – neigiamas svoriui jautriems pritaikymams.
- Trapus tempimo elgesys: pilkasis ketus pasižymi mažu tempimo lankstumu ir yra linkęs į trapumą smūgio metu; dizainas turi atsižvelgti į įpjovos jautrumą.
- Koroduoja, jei neapsaugotas: reikia dangų arba korozijos valdymo.
- Mažesnis šilumos laidumas nei Al (lėtesnis šilumos išsiskyrimas); gali reikėti koreguoti aušinimo konstrukciją.
9. Lietaus aliuminio vs ketaus: Skirtumų palyginimas
| Atributas | Leiskite aliuminį (Pvz., A356-T6, A380) | Ketaus (pilka, Kunigaikščiai) | Praktinė reikšmė |
| Tankis | ~2,6–2,8 g·cm⁻³ | ~6,8–7,3 g·cm⁻³ | Aliuminis yra ~60–63% lengvesnis – didžiulė nauda svoriui jautriems dizainams. |
| Tamprumo modulis (E) | ≈ 69–72 GPa | ≈ 100–170 GPa | Geležis yra 1,5–2,5 × standesnė; aliuminiui reikia daugiau medžiagos / briaunų, kad atitiktų standumą. |
| Tempimo stiprumas (tipiškas) | A356-T6: ~200–320 MPa; A380: ~160–280 MPa | Pilka: ~150–300 MPa; Kunigaikščiai: ~350–700 MPa | Kalusis ketus stiprumu ir lankstumu lenkia Al; kai kurie Al lydiniai priartėja prie žemesnės klasės geležies stiprumo. |
| Derliaus stiprumas | ~150–260 MPa (A356-T6) | Pilka: nėra aiškaus derliaus; Kunigaikščiai: ~200–300 MPa | Kaliojo ketaus naudokite tada, kai reikalingas skirtingas išeiga ir didesnis statinis stiprumas. |
| Pailgėjimas (ausmingumas) | ~5–12 proc. (A356-T6) arba 1–6 proc. (štampuotas) | Pilka: <1–3%; Kunigaikščiai: ~10–20 proc. | Kalusis ketus ir termiškai apdorotas Al užtikrina gerą plastiškumą; pilka geležis yra trapi tempiant. |
| Kietumas / dėvėti | HB ≈ 60–130 (priklauso nuo lydinio) | HB ≈ 140–260 (pilka); >300 (baltas/perlitinis) | Lygintuvas, ypač perlitinės/baltos spalvos, geriausiai tinka abrazyviniam nusidėvėjimui. Aliuminiui reikalingos dangos/įdėklai dėl susidėvėjimo. |
| Šilumos laidumas | ~80–180 W·m⁻¹·K⁻¹ (priklauso nuo lydinio) | ~30–60 W·m⁻¹·K⁻¹ | Aliuminis pirmenybė teikiama šilumą išsklaidinančioms dalims (Šilumos kriauklės, korpusai). |
| Šiluminis stabilumas / didelis T stiprumas | Jėga greitai nukrenta virš ~150–200 °C | Geresnis stiprumo išlaikymas aukštoje temperatūroje | Aukštos temperatūros apkrovos guoliams naudokite geležį. |
| Slopinimas / vibracija | Vidutinis | Puiku (Ypač pilka geležis) | Mašinų rėmams pageidautina geležis, pagrindai ir komponentai, kur svarbu slopinti vibraciją. |
| Liejamumas / plonasienės galimybė | Puiku (liejimas štampuojant; Plonos sienos <2 mm įmanoma) | Ribotas – geriau storesnėms atkarpoms | Aliuminis leidžia konsoliduoti, lengvos plonasienės dalys; geriau lyginti sunkias dalis. |
Paviršiaus apdaila & Tolerancijos (AS-CAST) |
Lietas: puiki apdaila, griežtos tolerancijos | Smėlio liejimas: grubesnis, platesnės tolerancijos | Liejimas sumažina apdirbimą; smėlio ketaus dažnai reikia daugiau apdirbimo. |
| Aparatas | Lengva, dideli pašalinimo rodikliai; mažas įrankių nusidėvėjimas | Pilkos geležies mašinos gerai (grafitas padeda susidaryti drožlėms); kaliojo ketaus kietesnis ant įrankių | Aliuminis sumažina apdirbimo ciklo laiką; lygintuvui gali prireikti kietesnių įrankių, bet pilki lygintuvai pjaunami švariai. |
| Atsparumas korozijai | Gerai (apsauginis oksidas); dar labiau patobulintas anoduojant / padengiant | Prastai drėgnoje/chloridinėje aplinkoje be apsaugos | Aliuminiui dažnai reikia mažiau apsaugos nuo korozijos; geležis turi būti dažyta / padengta arba legiruota. |
| Perdirbimas | Puiku; perlydymo energija kilogramui mažesnė nei pirminė | Puiku; labai perdirbamas | Abu turi didelę laužo vertę; aliuminio energijos sutaupymas vienam kg didelės, palyginti su pirmine gamyba. |
| Įprastos išlaidų priežastys | Didesnis $/kg, bet mažesnė masė gali sumažinti sistemos sąnaudas; slėginio liejimo įrankiai aukšti | Mažesnis $/kg; Žemas smėlio liejimo įrankis, skirtas mažam kiekiui | Pasirinkite pagal dalies masę, tūris ir reikalinga apdaila. |
| Tipiškos programos | Automobilių korpusai, Šilumos kriauklės, Lengvos konstrukcinės dalys | Variklio blokai, Mašinų bazės, Dėvėkite dalis, sunkūs korpusai | Priderinkite medžiagą prie funkcinių prioritetų – svorio ir standumo / susidėvėjimo. |
Pasirinkimo vadovas (praktinės nykščio taisyklės)
- Pasirinkite lietinį aliuminį, kai: masės mažinimas, šilumos išsklaidymas, Atsparumas korozijai ir plonasienių savybių sutvirtinimas yra pagrindiniai veiksniai (Pvz., automobilių kėbulo komponentai, Šilumos kriauklės, lengvi korpusai).
Dideliems tūriams ir plonasienei naudokite aliuminio liejimą, daug funkcijų turinčios dalys; naudokite A356-T6, kai reikia didesnės konstrukcijos charakteristikų ir po terminio apdorojimo. - Pasirinkite ketaus, kai: standumas, slopinimas, atsparumas dilimui arba aukštesnė eksploatavimo temperatūra yra svarbiausia (Pvz., staklių bazės, Stabdžių komponentai, sunkiasvoriai korpusai, abrazyviniai nusidėvėjimo įdėklai).
Struktūrinėms dalims, kurioms reikalingas tvirtumas ir tam tikras tempimas, rinkitės kaliąjį ketų.
Slopindami ir apdirbdami naudokite pilką geležį (sunkioms apdirbimo operacijoms) yra svarbūs, o tempiamasis lankstumas yra mažiau svarbus. - Kai kyla abejonių, įvertinti sistemos lygio kompromisus: sunkesnė geležinė dalis gali kainuoti pigiau už kg, bet padidinti išlaidas pasroviui (degalų sąnaudos, tvarkymas, instaliacija);
Atvirkščiai, aliuminis gali sumažinti sistemos masę, bet gali prireikti didesnių sekcijų arba įdėklų, kad būtų pasiekti standumo / nusidėvėjimo tikslai – naudokite dalinio lygio masę, standumo ir sąnaudų palyginimas.
10. Išvada
Aliuminis ir ketus yra viena kitą papildančios medžiagos, Kiekvienas iš jų išsiskiria scenarijais, kai jų unikalios savybės atitinka taikymo reikalavimus.
Aliuminio liejiniai dominuoja lengvi, didelio efektyvumo sektoriuose (automobilių EV, kosmoso, Vartojimo elektronika) dėl stiprumo ir svorio santykio, Šilumos laidumas, ir sudėtingas liejamumas. </span>
Ketaus išlieka nepakeičiamas esant dideliam apkrovimui, ekonomiškai jautrios programos (KATOKOS ĮRANGOS, statybiniai vamzdžiai, tradiciniai varikliai) dėl savo atsparumo dilimui, Vibracijos slopinimas, ir maža kaina.</span>
DUK
Kiek lengvesnė yra aliuminio dalis už tokio pat tūrio ketaus detalę?
Tipiniai tankiai: aliuminis ~2,7 g/cm³, palyginti su ketaus ~7,2 g/cm³. Kad komponentų tūris būtų vienodas, aliuminis yra apie 62.5% Lengvesnis (Y., to paties tūrio aliuminio masė = 37.5% ketaus masės).
Ar aliuminis gali pakeisti ketaus variklio blokuose?
Aliuminis plačiai naudojamas šiuolaikiniams variklių blokams ir cilindrų galvutėms, siekiant sutaupyti svorio.
Geležies pakeitimas reikalauja kruopštaus standumo, Šiluminis išplėtimas, cilindrų įdėklų strategijos (Pvz., įlieti įdėklai, geležinės rankovės) ir atkreipti dėmesį į nuovargį ir nusidėvėjimą.
Skirta didelėms apkrovoms arba aukštai temperatūrai, gali būti teikiama pirmenybė ketaus arba specialių aliuminio lydinių/konstrukcijų gaminiams.
Kuris yra pigesnis: aliuminis arba ketus?
Ant a už kilogramą pagrindu, geležis būna pigesnė; ant a vienai daliai atsakymas priklauso nuo apimties, įrankiai (liejimo štampai yra brangūs), apdirbimo laikas, ir svoriu valdomos sistemos išlaidos (Pvz., degalų sąnaudos transporto priemonėse).
Dideliems kiekiams, Lietas aliuminis gali būti ekonomiškas nepaisant didesnių medžiagų sąnaudų.
Kuri medžiaga geriau atspari dilimui?
Ketaus (ypač perlitinė arba balta geležis) paprastai pasižymi geresniu atsparumu dilimui, palyginti su liejamu aliuminiu.
Aliuminio paviršius gali būti apdorotas arba padengtas dėvėjimuisi, tačiau retai derinamas su grūdintu geležimi be papildomų procesų.
Lieja aliuminio rūdis?
Aliuminis nerūdija kaip geležis; jis sudaro oksido sluoksnį, kuris apsaugo jį nuo tolesnės korozijos. Tam tikromis sąlygomis (Chlorido ekspozicija, Galvaninis jungtis) aliuminis gali rūdyti ir gali prireikti dangų arba katodinės apsaugos.
