1. 介绍
A360铝合金在现代高压铸造中占据着核心作用, 以其流动性结合而珍贵, 力量, 和耐腐蚀性.
通过提供最佳的机械性能和可铸性的平衡, A360已成为汽车的行业标准, 海洋, 和消费者电子成分.
最后, 工程师和物质科学家必须了解其组成, 制造过程中的行为, 在职特征, 和整体经济价值.
本文涵盖了A360的冶金基础, 物理特性, 机械性能, 腐蚀行为, 压铸考虑, 后处理要求, 和申请.
2. 铝合金合金成分 A360
铝合金 A360 是一种旨在平衡的高压压铸合金 流动性, 机械强度, 和 耐腐蚀性.
它的构图将其放置在化学上 - 六个ADC12 (有时在北美称为A383) 但是镁略高以提高腐蚀性能.
以下是典型的化学崩溃 (重量百分比的所有值):
| 元素 | 典型的组成 (wt %) | 角色/效果 |
|---|---|---|
| 铝 (al) | 平衡 (〜90–93 %) | 主矩阵; 提供轻巧的结构和延展性 |
| 硅 (和) | 9.5 - 10.5 % | 提高流动性, 降低熔点, 降低收缩孔隙度 |
| 镁 (毫克) | 0.45 - 0.70 % | 改善耐腐蚀性, 衰老后，参与MG₂SI沉淀 |
| 铜 (铜) | 2.50 - 3.50 % | 固定溶液加强; 年龄增强拉伸/屈服强度 |
| 锌 (Zn) | 2.00 - 3.00 % | 提供额外的固定溶液加强; 提高升高的振动性能 |
| 铁 (铁) | ≤ 1.30 % | 形成富含铁的金属间的杂质; 过多的铁可以减少延展性并促进点蚀 |
| 锰 (Mn) | 0.35 - 1.00 % | 充当谷物炼油厂, 减少了粗大的金属间, 略微增强抗性性 |
| 锂 (李) | ≤ 0.07 % | (在某些变体中) 降低密度, 略微增加刚度 (标准A360不典型) |
| 钛 (的) | ≤ 0.10 % | 谷物炼油厂 (通过Ti-B大师合金), 控制微观结构 |
| 镍 (在) | ≤ 0.10 % | 受控的杂质; 避免互惠和热裂 |
| 锡 (sn) | ≤ 0.10 % | 受控的杂质; 过多的SN可以抓住 |
| 带领 (pb) | ≤ 0.10 % | 受控的杂质; 最小化以避免互惠 |
3. 身体的 & 热特性的 A360 铝合金
| 财产 | 价值 | 单位 | 笔记 |
|---|---|---|---|
| 密度 | 2.74 | g/cm³ | 钢的密度约为三分之一 |
| 导热率 | 120 | w/m·k | 促进散热器和住房中的散热 |
| 热膨胀系数 (CTE) | 21.5 | µm/m·°C | 大约是钢的两倍; 对于尺寸设计很重要 |
| 融化范围 (固定液体) | 570 - 585 | °C | 狭窄的间隔可确保良好的流动性和受控的凝固 |
| 流动性 (在HPDC条件下测试) | 200 - 250 | 毫米 (流长) | 可以填充一个 1 MM截面可达200-250毫米 70 MPA压力 |
| 比热容量 | 0.90 | j/g·°C | 需要适度的能量以提高温度 |
| 电导率 | 32 - 35 | % IACS | 与其他Al – Si -Mg铸造合金相当 |
| 固化收缩 | 1.2 - 1.4 | % | 低收缩辅助模具成分的维度精度 |
4. 机械性能 A360 铝合金
| 财产 | 铸造 (T0) | T5 (老化) | 单位 | 笔记 |
|---|---|---|---|---|
| 抗拉强度 (σul) | 260 - 300 | 320 - 360 | MPA (37 - 44 KSI / 46 - 52 KSI) | 衰老诱导MG₂SI沉淀, 提高力量〜20 %. |
| 产生强度 (0.2% σy) | 150 - 170 | 200 - 230 | MPA (22 - 25 KSI / 29 - 33 KSI) | T5后较高的产量允许在同一负载下较薄的部分. |
| 伸长 (%) | 2 - 4 | 4 - 6 | % | 随着微分沉淀的精炼位错运动. |
| Brinell硬度 (HBW) | 65 - 85 | 85 - 100 | HB | 硬度增加反映了精细的mg₂si分散; 益处在加工零件中耐药性. |
| 疲劳耐力极限 | 〜100 | 〜110 | MPA | 在旋转弯曲下的耐力10次循环的耐力; T5产生略有改进. |
| 蠕变率 (50 mpa @ 100 °C) | 〜1％/10³h | 〜0.8％/10³h | % 在10³h中过滤 | 蠕变在高于 100 °C; T5少降低了蠕变率. |
5. 耐腐蚀性 & 表面行为
土著被动胶片 (al₂o₃)
纯铝及其合金自然形成薄 (2–5 nm) 无定形的al₂o₃层 在空中暴露的几秒钟内.
刮擦时，这部坚持的电影是自我修饰的, 从而防止进一步氧化.
在静态, 中性pH条件, 裸露的A360通常在下面显示腐蚀速率 5 µm/年,
与大多数未涂层的钢相比，它更耐用.
点缀 & 缝隙腐蚀
在含有氯化物的环境中，例如海边或除法条件 - 点腐蚀 可以启动cl⁻离子违反被动层的位置.
在ASTM B117盐分测试中, 未受保护的A360样品经常开始显示小坑 200–300小时 在 5% NACL, 35 °C.
相比之下, 海洋级 5083 表现超越 1 000 小时. 因此, 防护涂层或阳极氧化成为持续海洋暴露的强制性.
相似地, 缝隙腐蚀 可以在垫片或阴影区域下发展, 其中局部酸化降低了pH以下 4, 进一步破坏氧化物的稳定.
设计解决方案包括确保适当排水和使用非孔密封剂的紧密公差.
保护性治疗
- 阳极氧化 (II型和III型): 硫酸阳极阳极氧化 5–25 µm (II型) 或者 15–50 µm (硬构型III型).
用醋酸镍或聚合物的密封剂密封可提供额外的保护, 扩大盐种对耐药性 500 小时 没有坑启动. - 转换涂层: 铬酸盐转换 (虹膜) 和非碎屑替代品 (例如。, 基于锆) 创建一个薄,
<1 µM屏障，均具有质数和抑制初始腐蚀. - 有机涂料: 环氧引物与聚氨酯或氟聚合物面漆结合实现
超过 1 000 小时 在盐喷雾测试中, 提供表面准备 (苛性蚀刻和脱氧化) 严格遵循.
电流相互作用
铝在电流系列中的位置使其对许多结构金属（Copper）阳极, 不锈钢, 甚至钛.
在潮湿或湿的电解质中, 电力夫妇可以以速度驱动A360腐蚀 10–20 µm/年 直接与铜接触. 减轻电流动作, 最佳实践包括:
- 隔离: 铝和钢紧固件之间的尼龙或聚酰胺垫圈.
- 涂料: 在至少一种金属上施加保护层.
- 设计: 避免使用不同的金属堆栈或确保最小的电解质夹带.
6. A360铝合金的压铸特性
谈到 高压模具棒g (HPDC), A360铝由于其出色的流动性而脱颖而出, 固化行为, 和整体可施用性.
充满行为和流动性
首先, A360的高硅含量可赋予低熔化温度和宽的半稳态间隔,
在典型的HPDC参数下转化为未出现的流动性 (躺在〜585°100, 在〜570°C处). 因此:
- 薄壁能力: 在标准压铸试验中, A360可以填充壁厚至 1.0 毫米 沿着直流的长度 200–250毫米 注射时 70–90 MPA 和柱塞的速度 1.5–2.0 m/s.
- 降低的冷风险: 合金在压力下的低粘度可最大程度地减少过早冻结, 减少冷丝的缺陷 30 % 与A380这样的低si合金相比.
此外, 因为A360的固化范围相对较窄, 模具设计师可以定义促进统一流程的跑步者和大门.
例如, 一个 0.5 毫米 闸门横截面 (从 5 mm²到 5.5 mm²) 通常会产生 10 % 更快的填充时间, 减少圈或误导的可能性.
收缩和固化控制
下一个, A360的名义收缩率 1.2–1.4 % 固化需要仔细的模具设计以防止收缩时代的孔隙率. 为了解决这个问题:
- 方向固化: 战略安置 发冷 - COPPER插入物或珠宝商袖子袖子 - 在较厚的部分局部加速冷却.
实践, 添加一个 2 毫米厚的铜凉爽 10 MM基座通过 15–20 %, 将饲料金属引向高风险区域. - 顺序进食: 雇用倍数, 上演的大门可以使熔融A360最后饲养厚实的老板, 确保这些区域保持液体直到最终固化.
仿真数据通常表明，两闸的设计可通过 40 % 相对于单扇门布局. - 真空辅助技术: 画一个真空 0.05 MPA 在射门袖子下面减少了被夹住的空气, 允许浓缩饲料金属.
试验表明，真空HPDC降低了〜的孔隙率3 % 到少于 1 % 按音量, 通过 10 MPA 平均.
缓解孔隙率和质量保证
尽管A360的快速提取促进了精细的微观结构, 如果不控制，它也会产生气体和收缩孔隙度. 常见的缓解策略包括:
- 气液液: 通过在射击活塞后面引入惰性气袋, 气体液压系统动员并从熔体中排出溶解的氢气.
在A360飞行员中运行, 燃气流通减少了氢含量 0.15 ML/100 g al 到 0.05 ML/100 g al, 削减气体孔隙率 60 %. - 柱塞加速度轮廓: 陡峭的加速坡道 (例如。, 0.5 m/s²至 2.0 m/s² 在第一个 15 毫米) 改善湍流控制的填充, 最小化捕获空气的停滞区域.
数据表明，仅此轮廓变化可以通过 20 %. - 模具温度管理: 保持死温 200 °C和 250 °C 确保表面不会太快冻结.
关键模具区域中的热电偶监视可以使温度波动在内 ±5°C, 减少负责表面孔隙率的表面冻结缺陷.
质量保证进一步依赖 自动X射线射线照相 或者 CT扫描 检测孔≥ 0.5 毫米.
关键任务汽车零件, 允许的孔体积 < 0.3 % 通常设置; 当代计量技术报告 95 % 此类标准的检测率.
锻炼磨损和维护
而A360的硅内容 (9.5–10.5 %) 提高流动性, 那些硬的Si颗粒也加速了磨损. 最后:
- 工具钢的选择: 高质量 H13 或者 H11 合金是标准品, 但是用它们涂上 锡 或者 钻石状的碳 (DLC) 减少摩擦.
在生产中, 锡涂层通过 25–30 %, 平均 150 000 镜头 结束 200 000 镜头 在需要翻新之前. - 表面饰面: 抛光腔到 RA < 0.2 µm 最小化固化铝的粘附, 减少焊接和累加.
抛光模具还需要更少的射血销和更少的喷雾润滑剂 - 通过 10–15 %. - 预防性维护间隔: 基于累积填充周期和X射线反馈, 铸造厂经常实施每一个服务 50 000–75 000 镜头.
这个时间表通常涉及重新抛弃, 重新涂层, 并使用荧光渗透方法检查微裂缝.
7. 可加工性 & 后处理
加工特征
A360的9.5–10.5％硅含量产生了中等硬度和脆性硅相的组合. 最后:
- 工具: 使用碳化物工具 (K20 – P30等级) 具有尖锐的几何形状和正耙角来管理芯片控制.
- 切割参数: 速度 250–400 m/i, 饲料率 0.05–0.2 mm/rev, 和适度的切割深度 (1–3毫米) 在工具寿命和表面饰面之间提供最佳平衡.
- 冷却液: 建议使用水基乳液或合成冷却剂进行洪水冷却，以去除热量并润滑工具 - 工作量接口.
-
电机端盖铝合金A360铸件
钻孔, 窃听, 和线形成
- 钻孔: 利用啄 (每0.5–1.0毫米缩回) 撤离芯片并避免建立边缘.
- 窃听: 使用螺旋式水龙头进行孔; 选择每个ISO的基孔尺寸 261 (例如。, #10–24 Tap使用 0.191 在. 预钻头).
- 线形成: 在较软的A360部分中 (T0), 螺纹滚动可以产生比切割更强的线，但需要精确的飞行孔.
加入方法
- 焊接: A360的高热量输入会加剧孔隙率; 因此, 气钨电弧焊接 (GTAW) 用填充杆 4043 (Al -5Si) 或者 5356 (Al -5mg) 首选.
预热至 100–150°C 可以减少热梯度，但并非总是必要的. - 悬挂和焊接: A360关节通常使用 铝制腌制棒 含4–8％硅.
选择通量至关重要 - 基于锌的通量可以溶解被动膜并确保润湿.
8. 应用领域 & 行业例子
汽车部门
A360 主导需要轻巧的应用, 具有中等机械载荷的复杂几何形状. 示例包括:
- 传输外壳: 取代延性铁, A360住房重 30降低–40％ 同时提供可比的静态强度 (≥ 300 MPA拉伸).
- 发动机支架和坐骑: 压铸A360括号可以通过集成衬套和安装架来减少零件计数,
降低总组装重量 1.5 公斤 每辆车. - 案例研究: 一个主要的OEM替换了灰色的传输尾部外壳 (称重 4.5 公斤) 带有A360压铸单元 (3.0 公斤),
保存 1.5 公斤 并削减生产成本 12% 由于周期时间较短和加工减少.
海军陆战队 & 海洋组成部分
海洋级A360, 阳极氧化, 在盐水环境中抵抗腐蚀:
- 船五金: 铰链, 防滑钉, 并在A360 Sustain中制造的修剪作品 200 小时 在ASTM B117盐喷雾测试中.
- 淹没的泵壳: A360用于舱底和Livewell应用的泵可以在 5 M深度 为了结束 5 年 随着常规的阳极氧化维护 2 年.
消费电子产品 & 外壳
A360的导热率和形式精度的组合适合散热器和外壳:
- LED灯外壳: 合金的热导率 (120 w/m·k) 帮助消散 20 w 每个住房, 防止LED管腔贬值.
- 电信架和机柜: EMI屏蔽的A360挤压达到 50 DB 衰减 1 GHz, 阳极氧.
工业的 & HVAC
- 压缩机外壳: 在HVAC系统中, A360房屋在 100 °C 并维持 5000 小时 循环温度变化之间的变化 –20°C 和 100 °C 少于 0.2% 蠕变.
- 热交换器端盖: A360的维度准确性 (± 0.1 毫米在薄壁) 允许在冷凝器和蒸发器中使用O形圈无泄漏的密封.
9. 与其他压铸合金进行比较
指定时 压铸 合金, A360经常与几种公认的材料竞争 - 最重要的是 A380 (ADC10), ADC12 (A383), A413, A356, 和 LM6.
每种合金在流动性方面都具有明显的优势, 机械强度, 耐腐蚀性, 和成本.
| 合金 | 施加拉伸 (MPA) | T5 / T6旅行 (MPA) | 流动性 (1 毫米, 毫米) | 耐腐蚀性 | 磨损 | 主要应用 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A360 | 260–300 | 320–360 (T5) | 200–250 | 非常好 (阳极氧化) | 高的 (10–15 %) | 海洋泵, 汽车支架 |
| A380 | 240–280 | 300–340 (T5) | 180–200 | 缓和 (需要涂层) | 缓和 (8–12 %) | 通用外壳 |
| ADC12 | 250–300 | 300–340 (T5) | 220–240 | 好的 (阳极氧化) | 缓和 (10–12 %) | 汽车支架, 外壳 |
| A413 | 230–260 | 280–320 (T5) | 240–260 | 好的 (低铜) | 很高 (12–15 %) | 液压缸, 燃油系统零件 |
| A356 | 200–240 | 310–340 (T6) | 180–200 | 非常好 (低铜) | 降低 (6–8 %) | 航空航天铸件, HVAC组件 |
| LM6 | 220–260 | 300–340 (T6) | 260–280 | 出色的 (最少) | 很高 (12–15 %) | 海洋配件, 建筑部分 |
10. 新兴趋势 & 未来的方向
高级合金变体
- 纳米颗粒增强了A360: SIC或TIB₂纳米颗粒的掺入旨在增强耐磨性并降低热膨胀.
初步研究表现为 15% 硬度改善而不牺牲流动性. - 低速A360变体: 通过将Cu减少到 < 1.5%, 下一代合金保持年龄增强的能力，同时进一步改善耐腐蚀性, 特别是对于沿海基础设施.
增材制造协同作用
- 混合模具铸造/3D打印工具: 在模具中的保形冷却通道的增材制造插入插件中的周期时间减少了 10–15％ 并在A360铸件中产生更一致的微观结构.
- 直接金属沉积 (DMD) 维修: 使用A360粉末, DMD还原磨损的HPDC死亡, 通过 20–30％ 并降低工具成本.
数字制造 & 行业 4.0
- 实时过程监视: 将热电偶和压力传感器嵌入模具,
与AI算法结合, 预测孔隙热点, 从而减少废料 5–8％. - 预测性维护: 机器学习模型将模具温度曲线与磨损图案相关联, 仅在必要时安排维护, 改善正常运行时间 12%.
11. 结论
铝合金 A360 在死亡中脱颖而出 出色的流动性, 平衡的机械性能, 和 改善耐腐蚀性 与其他一些压铸合金相比.
虽然不适合没有额外保护的极端海洋浸入,
它在汽车中擅长, 工业的, 以及需要薄壁的消费者应用, 中等力量, 和尺寸精度.
适当的热处理, 表面饰面, 并设计可制造性，可确保A360提供可靠的, 持久的表现.
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常见问题解答
什么是A360铝合金?
A360是一种高压压铸合金，其特征在于9.5–10.5 % 硅, 0.45–0.70 % 镁, 2.5–3.5 % 铜, 和2–3 % 锌.
它平衡了特殊的流动性和良好的耐腐蚀性和强度, 使其非常适合薄壁, 复杂的压铸组件.
A360需要什么热处理?
- 解决方案处理 (选修的): 525–535°C 4–6 h, 然后淬灭.
- T5人造老化: 160–180°C持续4-6小时. 这会导致MG₂SI沉淀形成, 将拉伸强度提高〜15–20 % 硬度约为20 hb.
过度衰老 (超过 6 H或 180 °C) 可以块状沉淀并降低强度.
A360的典型处理收率和生命周期成本是多少?
- HPDC产量: 90–95的净形产量 %; 修剪5–10之后废料 %. VAC助手和优化的门控可以将废料减少到 < 3 %.
- 生命周期成本: 阳极氧化A360胜过室外零件的钢: 每3-5年维护一次 (阳极氧化) vs. 年度重新粉刷 (钢).
回收的A360废料值$ 1.50– $ 2.00/公斤与钢（$ 0.15/kg）.
