Alumínium öntvény anyagok: A Comprehensive Guide 

Az alumínium öntvény szerepe egy széles körben használt, rendkívül hatékony gyártási folyamat, amely képes komplex, nagy szilárdságú és könnyű alkatrészek gyártására jó méretpontossággal. Tartós és pontos alkatrészek tömeggyártását jelenti, és az alábbi elven alapul olvadt anyag befecskendezése alumíniumot nagy nyomás alatt a MOULD-ba. Ezekben az iparágakban, ahol a teljesítmény vagy a hosszú élettartam az anyagtulajdonságoktól függ, ezt a technikát széles körben alkalmazzák. Az alumíniumötvözet kulcsfontosságú tényező annak kiválasztásában, hogy milyen lesz a végtermék, ami magában foglalja a szilárdságot, a korrózióállóságot, a termikus tulajdonságokat és a megmunkálhatóságot. A különböző alumíniumötvözetek jellemzői eltérőek, amelyek közül néhány az A380, az erő és az önthetőség egyensúlya; A383, kiváló folyékonyság az összetett alkatrészekhez; és A360, magas korrózióállóság. Ezenkívül a réz, mangán, magnézium és szilícium elemek is tovább növelhetik a mechanikai tulajdonságokat.

Az ötvözet kiválasztása mellett a gyártók az alumínium nyomóöntvény alkatrészeket felületkezeléssel, például eloxálással, galvanizálással vagy porbevonattal is erősíthetik a nagyobb kopásállóság, korrózióvédelem és keménység elérése érdekében. Ezenkívül az egyenletes falvastagság, a merülési szögek és a merevítő bordák csökkentik a kiváló minőségű és hibamentes alkatrészek alacsony költséggel történő előállítását. A megfelelő alumíniumötvözet megfelelő kiválasztásával, a megfelelő erősítési technikákkal és az alumínium nyomásos öntvény alkatrészek tervezési méretezésének figyelembevételével a nagy teljesítményű alumínium nyomásos öntvény alkatrészek gyártói kifejezetten a szükséges ipari problémákra szabhatók. Ebben az útmutatóban a legjobb anyagokat, ötvözet tulajdonságokat és módszereket vizsgáljuk meg az alumínium nyomásos öntvény alkatrészek megerősítéséhez és az azok tartósságát és hatékonyságát javító kialakítás megfontolásához.

Ez a cikk az alumínium öntőanyagokról, a nyomásos öntési eljárásokban használt ötvözetek tulajdonságairól, az erősítési módszerekről és a felületkezelésekről, valamint a tervezési megfontolásokról szól, amelyekkel javítható a nyomásos öntésű alkatrészek teljesítménye, tartóssága és működési hatékonysága.

Mi az alumínium öntvény?  

Az alumínium öntés az olvadt alumínium nagy nyomáson történő befecskendezése egy acél formába (szerszámba), hogy precíziósan formázott, összetett és tartós fém alkatrészeket állítsanak elő. Könnyű tulajdonságai, szilárdsága, korrózióállósága és kiváló hővezető képessége miatt gyakran használják az autóiparban, a repülőgépiparban, az elektronikában és az ipari alkalmazásokban. Nagy sebességű gyártás, jó költséghatékonyság és jó méretpontosság lehetséges, mivel ez egy eljárás.

Alumínium Die Casting alkatrészek tervezése 3 tényezőt kell figyelembe venni 

A kiváló minőségű, strapabíró és gazdaságos alumínium öntvény alkatrészek előállításához gondos tervezésre van szükség. A megfelelő tervezés növelheti a gyártási hatékonyságot, csökkentheti a hibákat és növelheti az általános teljesítményt. Az alumínium nyomásos öntvény alkatrészek három paraméterrel rendelkeznek, amelyek közül a legfontosabb tényezők az alábbiak.

1. Falvastagság és egyenletesség

Miért fontos:

A megfelelő szerszámtöltés, hűtés és megszilárdulás következetes falvastagság mellett marad fenn.

A vastagságváltozások hirtelen jelentkezhetnek, és a végleges alkatrészben vetemedést, zsugorodást és porozitást okozhatnak.

Legjobb gyakorlatok

• Szabályozza a falvastagságot a belső feszültségek és a rossz állapot elkerülése érdekében.
• Az 1,5 mm - 4,0 mm tipikus falvastagság tartomány az alkatrész méretére és alkalmazására utal.
• Váltson hirtelen váltásról fokozatos átmenetre a gyenge pontok kiküszöbölése érdekében.

Példa

Az autóipari motorkonzolokhoz hasonlóan a falvastagságnak állandónak kell lennie, hogy minden anyagban megmaradjon a szilárdság és a hőstabilitás.

2. Draft szögek és filék

Miért fontos

Az egyszerű huzatszögek segítik az alkatrész eltávolítását a szerszámformából, megelőzve a ragadást, a felületi hibákat. A filék (lekerekített élek) elkerülik a feszültségkoncentrációt, és tartósabbak a szerszámban.

Legjobb gyakorlatok

• A sima kilövés érdekében legalább 1-3°-os merülési szöget kell biztosítani.
• Az éles sarkoknál használjon filét az öntőforma szilárdságának és élettartamának növelése érdekében.
• Kerülje a mély üregeket megfelelő huzat és megerősítés nélkül.

Példa

A különböző típusú elektronikus burkolatok a gyárthatóság és a szilárdság érdekében lekerekített éleket, huzatszögeket stb. használnak.

3. Bordák és megerősítések 

Miért fontos

A bordák hozzáadásával a súly könnyű marad, de a szilárdság nő. Az ilyen megerősítés nyomás alatt is megőrzi az alakot és a szilárdságot.

Legjobb gyakorlatok

• A merevség növelése érdekében a falvastagság növelése helyett bordákat adjon hozzá.
• Tartsa meg az egyensúlyt a szomszédos fal 50-60 százalékos bordavastagságával.
• Ügyeljen arra, hogy a bordák egymástól egyenletes távolságra legyenek elhelyezve, így csökkentve a bordaszerkezeten belüli feszültség kialakulásának kockázatát.

Példa

A bordákat az autóipari sebességváltóházak könnyű szilárdságának fenntartására használják, miközben csökkentik a szükséges anyagmennyiséget.

Az alumínium öntvények elsődleges jellemzői

Az alumínium öntött ötvözetek anyagi tulajdonságai nagy szilárdsággal, kis tömeggel és kiváló korrózióvédelemmel párosulnak. Minden alumíniumötvözet különálló anyagi tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek meghatározzák gyakorlati felhasználását.

Az 1. táblázat az alumínium öntvényeket mutatja be, amelyek tartalmazzák azok alapvető anyagi jellemzőit.

Az alumínium öntéssel előállított termékek nagyobb szilárdságot mutatnak, mint a homoköntéssel készültek, mivel a gyártási módszer gyors lehűlést és finomított szemcseméretű elrendeződést eredményez.

Közös alumínium ötvözetek használt indie-öntés

Az öntési műveletek során általában többféle alumíniumötvözetet használnak, amelyek mindegyike bizonyos egyedi tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek végső soron meghatározzák a termék teljesítményét és tartósságát. A leggyakrabban használt alumíniumöntő ötvözetek a következők:

1. A380 alumínium ötvözet 

Tulajdonságok: Az A380 az egyik legszélesebb körben használt alumínium öntvény ötvözet, mivel kiváló "szilárdsága, korrózióállósága és hővezető képessége". Ezenkívül jó folyékonysággal rendelkezik, ami lehetővé teszi, hogy összetett formákba öntsék.

Alkalmazások: Az autóipari alkatrészek, elektronikai házak, sebességváltóházak és motortartók széles körben használják ezt az ötvözetet.

2. A383 alumínium ötvözet 

A383 tulajdonságok: Hasonló az A380-hoz, de jobb a forró repedésekkel szembeni ellenállása és a jobb szerszámkitöltési tulajdonságai. Ez előnyöket kínál, ha a végső alkatrészek bonyolultak és nagy pontosságot igényelnek.

Alkalmazások: Vékony falú és összetett alkatrészeknél használják; részletes elektronikai burkolatokban és készülékalkatrészekben.

3. A360 alumínium ötvözet

Tulajdonságok: Az A380 jobb képlékenységgel és nagyobb korrózióállósággal és nyomásállósággal rendelkezik, mint ez az ötvözet. Az öntése azonban nehezebb.

Alkalmazások: Alkalmas nagy teljesítményű alkalmazásokhoz, például repülőgép-alkatrészekhez és tengeri berendezésekhez.

4. ADC12 alumínium ötvözet 

Tulajdonságok: Széles körben használják Japánban és más ázsiai piacokon, jó öntési jellemzőkkel, jó hőstabilitással és nagy szilárdsággal. Jó megmunkálhatóságot is kínál.

Alkalmazások: Autóipari motoralkatrészekben, kerékpáralkatrészekben és elektromos szerszámokban használják.

5. AlSi10Mg alumíniumötvözet 

Tulajdonságok: Nagy szilárdság és a mechanikai tulajdonságok jó kombinációja, jó hő- és kopási tulajdonságok. A 3D nyomtatásban és a fröccsöntési alkalmazásokban gyakran használják.

Alkalmazások: Gyakori a repülőgépiparban, az autóiparban és a nagy teljesítményű ipari alkatrészekben.

A kimeneti eredményt befolyásoló ötvözetek tulajdonságai 

Az alumíniumötvözet kiválasztása fontos tényező, amely befolyásolja a végső öntött termék minőségét, teljesítményét és hatékonyságát. Az ötvözetek mindegyike egyedi fizikai, mechanikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek közvetlenül befolyásolják az öntési pontosságot, a tartósságot és a folyamat eredményét. E tulajdonságok ismerete lehetővé teszi a gyártók számára, hogy az igényeiknek megfelelő legjobb anyagot válasszák.

Növelje az alumínium öntött alkatrészek szilárdságát 

A természetes erősség szintje alumínium öntvény alkatrészek léteznek. Mindazonáltal szilárdságuk és mechanikai tulajdonságaik még javíthatók ötvözési elemekkel és felületkezelésekkel. A megfelelő módszer kiválasztásával javítható a keménység, a korrózióállóság és általában a teljesítmény.

1. Ötvözőelemek az erősség javítására

A szilárdság, a korrózióállóság és a megmunkálhatóság fokozása érdekében a nyomásos öntési eljárás során néhány speciális ötvözőelemet adnak hozzá. A leggyakrabban használt elemeket és azok hatását az alábbi táblázat mutatja be.

1. táblázat: Ötvözőelemek a szilárdság növeléséhez 

2. Felületkezelések a fokozott szilárdság érdekében

Növelik a keménységet, a kopásállóságot és a korrózióállóságot is. Az alábbiakban leírtam a leghatékonyabb kezeléseket:

táblázat Előnyök és felületkezelések

Az alábbiakban felsoroljuk a legfontosabb ötvözet tulajdonságait az alumínium öntvényben, amelyek befolyásolják a kimeneti eredményeket.

1. Szilárdság és keménység

Hatás: A nagyobb szilárdság és keménység mellett növeli a termék deformáció-, kopás- és ütésállóságát.

Példa: Az A380 ötvözet jól ismert a nagyon nagy szilárdságáról, és figyelembe kell venni az autóipari és szerkezeti alkatrészeknél.

Figyelmes:  A keményebb ötvözeteket nehéz megmunkálni és befejezni.

2. Folyékonyság és önthetőség

Eredmény: A jó folyékonyságú ötvözetek könnyen zsugorodnak az összetett formakialakításokba, ezáltal minimalizálva az olyan hibákat, mint a porozitás és a zsugorodás.

Például:  Az A383 ötvözet folyékonyabb, mint az A380, és alkalmas vékonyfalú alkatrészekhez.

Figyelembe véve: Érdemes megfontolni a teljes kitöltéseket és a rossz folyékonyság miatti felületi hibákat.

3. Korrózióállóság

Hatás: A termék élettartamát meghosszabbítja a korrózióálló ötvözetek használata kültéri és tengeri alkalmazásokban egyaránt.

Például: Az A360 és az AlSi10Mg ötvözetek nagyon jó korrózióállóságot mutatnak, ezért alkalmasak a tengeri és a légi közlekedésben való felhasználásra.

Megfontolások: A korrózióval szemben kevésbé ellenálló ötvözetekhez további bevonatok vagy kezelések hozzáadására lehet szükség.

4. Hő- és elektromos vezetőképesség

Hőelvezetés: A hőelvezetés javulása nagy vezetőképességben nyilvánul meg, ami az elektronikai és motoralkatrészek számára egyaránt szükséges előny.

Például: Az AlSi10Mg ötvözet kiváló termikus tulajdonságokkal rendelkezik, és hőelnyelőkhöz és motoralkatrészekhez használható.

Hővezető képesség: A magas hővezető képességet alacsonyabb szilárdsággal lehet ellensúlyozni, és megerősítést igényel.

5. Szívósság és szívósság

Jellemzők: A képlékenyebb anyagból készült alkatrészek repedés nélkül képesek lennének elviselni a hajlítást és a deformációt.

Példa: Az A380 ötvözet nem olyan képlékeny, mint az A360 ötvözet, amely így alkalmas ütésálló alkalmazásokban való felhasználásra is.

Keménység és kopásállóság: Ezek annál alacsonyabbak, minél képlékenyebbnek tekintik az ötvözeteket.

6. Megmunkálhatóság és megmunkálás

Hatás: A könnyebben megmunkálható ötvözetek növelik a termelékenységet, csökkentik a gyártási költségeket és javítják a csiszolással elérhető minőséget.

Példa: Az ADC12 ötvözet az egyik legszélesebb körben használt anyag a precíziós alkatrészekhez, mivel jól megmunkálható.

Feldolgozási megfontolások: Egyes ötvözetek esetében a felületet polírozni kell, úgy, ahogy van, vagy például bevonattal kell ellátni, hogy sima legyen.

7. Zsugorodás és porozitás ellenállás

Ötvözetek:  Minél kisebb az ötvözet zsugorodása, annál pontosabbak az alkatrészméretek és annál kevesebb a hiba.

Az A380-asnak kisebb a zsugorodása: mint az A383 ötvözet, és bár az A380 zsugorodása nagyobb, mint a vasé, mégis jobb a szűk tűréshatárokkal rendelkező alkalmazásokhoz, mint a vasé, amely a három ötvözet közül a legkisebb zsugorodással rendelkezik.

Előnyök: A nagy porozitás kialakulása csökkentheti az effektív közegsűrűséget, és az ebből eredő erősítő hatás miatt növelheti a nyomószilárdságot.

Az alumínium öntvény anyag kiválasztásakor figyelembe veendő tényezők 

Számos szempontot kell figyelembe venni a megfelelő alumíniumötvözet kiválasztásakor a legnagyobb teljesítmény és a legkisebb költség mellett történő öntéshez:

• Erő és tartósság: Az alkalmazás alapján az ilyen ötvözetek nagyobb szakítószilárdságot és ütésállóságot biztosítanak.
• Korrózióállóság: A jó korrózióállósággal rendelkező ötvözetek kültéri vagy tengeri használatra is alkalmasak.
• Hő- és elektromos vezetőképesség: Mások megfelelő választás lehetnek magas hőmérsékletű környezetben, például hűtőbordák vagy elektromos burkolatok esetében.
• Könnyű megmunkálás: (megmunkálhatóság) az öntés utáni folyamatra vonatkozik, beleértve a fúrást, marást és a befejezést.
• Költségek és elérhetőség: Egyes ötvözetek drágábbak és kevésbé elérhetőek lehetnek, mint mások, ami kihat a teljes gyártási költségekre.

Az alumínium öntvény anyagok alkalmazásai

Azért használják széles körben az alumíniumöntvényeket számos iparágban, mert amellett, hogy könnyűek, nagy szilárdságúak és korrózióállóak, kiváló hő- és elektromos vezetőképességgel is rendelkeznek. Ezen tulajdonságainak köszönhetően az alumínium kiváló anyag a szükséges tartóssággal és pontossággal rendelkező, összetett, nagy teljesítményű alkatrészek gyártásához. Az alábbiakban felsorolunk néhányat az alumínium nyomásos öntvényeket használó főbb iparágak közül:

Autóipar

Az autóiparban az alumínium öntvény az egyik legfontosabb alkatrész, ahol a jármű tömegének csökkentése kulcsfontosságú az üzemanyag-hatékonyság, a károsanyag-kibocsátás csökkentése és a teljesítmény javítása érdekében. Az alumínium olyan anyag, amelyet a gyártók előszeretettel használnak, mivel erős, mégis könnyű alkatrészek gyártására alkalmas. Néhány gyakori alkalmazás a következő:

• Motoralkatrészek (hengerfejek, motorblokkok, dugattyúk és olajteknő).
• A teljesítményt zökkenőmentesen továbbító sebességváltók és fogaskerékházak.
• Szerkezeti alkatrészek, például alvázrészek, felfüggesztési alkatrészek és konzolok.
• Az elektromos járművek (EV) akkumulátorházainak optimális hatékonyságához nagy hővezetési és könnyű tulajdonságokra van szükség.

Ipari berendezések

Fontos tudni, hogy az alumíniumöntvényeket nagy igénybevételű ipari alkalmazásokhoz használják, ahol az erő és a tartósság rendkívül fontos. Ezek az anyagok nagy kopásállósággal rendelkeznek, és ellenállnak a zord üzemi körülményeknek:

• Gyártási és automatizálási gépalkatrészekben használatos.
• Zökkenőmentes folyadékátvitel és a szivattyú- és kompresszorházak hatékony működése.
• Nagy teherbírású szerszámok és berendezések, amelyeknek hosszú élettartamú teljesítményre van szükségük kevés karbantartás mellett.
• Hidraulikus és pneumatikus rendszerelemek a nagy teljesítményű, megbízható működéshez ipari környezetben.

Elektronikai és elektromos ipar

Az alumíniumöntvények kiváló hőelvezetéssel, elektromos vezetőképességgel és korrózióállósággal rendelkeznek, ami nagyon hasznos anyaggá teszi őket az elektronikai ipar számára. Gyakori alkalmazások közé tartoznak:

• Hőelnyelők, amelyek hatékonyan vezetik el a hőt számítógépekben, LED-lámpákban és áramátalakítókban.
•  Védje az érzékeny alkatrészeket, például az elektronikus burkolatokat és házakat.
• A csatlakozókat és konzolokat a szórakoztató elektronikában, a tápegységekben és a kommunikációs eszközökben használják.
• Erősség anélkül, hogy az okostelefonok és laptopok burkolatának súlyát növelné.

Repülőgépipar és védelem

A könnyű, mégis erős anyagok a repülőgépiparban és a védelmi iparban létfontosságú szerepet játszanak az üzemanyag-hatékonyság növelésében, valamint a teherbírás és az általános teljesítmény fokozásában. Az alumínium öntvény nagy pontosságot és szerkezeti integritást kínál a következőkhöz.

• Olyan repülőgépmotor- és turbinaalkatrészekhez használják, amelyeknek ellen kell állniuk a hőnek és a korróziónak.
• A repülőgépváz szerkezeti részeinek össztömegének csökkentése a tartósság feláldozása nélkül.
• A navigációs és vezérlőrendszer házai, amelyek szélsőséges körülmények között is biztosítják a megbízhatóságot.
• Katonai felszerelésekben való használatra, mivel a szükséges teljesítményhez és biztonsághoz szükséges szilárdság és pontosság szükséges.

Fogyasztási cikkek és készülékek

A háztartási készülékek és a fogyasztási cikkek ipara is széles körben használja az alumínium öntvényt az alumínium könnyű súlyának, esztétikai vonzerejének és korrózióállóságának köszönhetően. Néhány gyakori felhasználási terület:

• A hőállóság magas, hűtőszekrény- és sütőalkatrészekhez használják.
• A mosógép tartós és korrózióálló alkatrészei.
• Erős és karcsú bútorkeretek és dekoratív hardverek.
• Ilyen például a fúrógépek és fűrészek, ahol a könnyűszerkezetes építéssel javítható a használhatóság.

Miért alumínium öntvény?

• Népszerűségét számos iparágban az alumínium öntésnek köszönheti:
• Könnyű és erős - Szükség van a csökkenő üzemanyag-felhasználásra és az előrehaladás elérésére.
• Korrózióállóság - Biztosítja a tartósságot zord környezetben.
• Hő- és elektromos vezetőképesség - Ideális elektronikai és energetikai alkalmazásokhoz.
• Költséghatékonyság a tömeggyártásban - Csökkenti az anyaghulladékot és az utófeldolgozási költségeket.
• Összetett formák alakíthatók ki - Nagyfokú tervezési komplexitás érhető el.

Az alumínium öntvény továbbra is kulcsfontosságú technológia lesz az ilyen innovációban, mivel az iparágak továbbra is könnyebb, erősebb és hatékonyabb anyagokat követelnek. Két fő oka van az alumínium nyomóöntés növekedésének: az ötvözetfejlesztésben, az automatizálásban és a fenntarthatóságban lehet fejlődni, és növekedni fog.

Következtetés 

A jelenlegi időkben az alumínium öntvény még mindig alapvető része a gyártásnak, mivel könnyű, erős és költséghatékony megoldásokat kínál a különböző iparágak számára. Az olyan alumíniumötvözetek, mint az A380, A383, A360, A360, ADC12, valamint az AlSi10Mg kiválasztása különösen jelentős szilárdságuk, korrózióállóságuk és termikus teljesítményük miatt. Mindegyik ötvözet egyedi, és rendelkezik bizonyos előnyökkel, amelyeket az autóiparban, a repülőgépiparban, az iparban és a fogyasztói alkalmazásokban használnak majd. Az ötvözet kiválasztása nem teljesen elegendő az alumínium nyomóöntvény alkatrészek mechanikai tulajdonságainak javításához, ehelyett ötvözőelemek, és felületkezelés is felhasználható a mechanikai tulajdonságok javítására. A cinkelés, az eloxálás és a porfestési technikák növelik a kopásállóságot és az élettartamot. Ezzel együtt az átgondoltan megtervezett alkatrészeknek egyenletes falvastagsággal, helyes merülési szögekkel és erősítő bordákkal kell rendelkezniük, hogy csökkentsék a hibákat és megkönnyítsék a hatékony gyártást. Az anyag, a kezelés és a tervezési megközelítés megfelelő kombinációja az anum nyomásos öntvény alkatrészek használatához biztosítja, hogy a gyártók kiváló minőségű alkatrészeket állítsanak elő, amelyek megfelelnek a nagy teljesítményű követelményeknek. Az alumínium nyomásos öntés továbbra is megbízható és sokoldalú gyártási eljárás lesz az autóipari motoralkatrészek, a repülőgép- és űrhajózási szerkezetek vagy a precíziós elektronika és a fenti alkalmazások számára.

Gyakran ismételt kérdések (GYIK)

1. Melyik a legmegfelelőbb alumíniumötvözet öntéshez?

Az A380-as alumínium az egyik leggyakrabban használt alumíniumötvözet az öntvénygyártásban, mivel szilárdsága, korrózióállósága és önthetősége jó egyensúlyban van. Nagyon elterjedt az autóiparban és az ipari alkalmazásokban.

2. Milyen módon lehet növelni az alumíniumöntvény alkatrészek szilárdságát?

Az alumínium öntött alkatrészek szilárdsága javítható olyan ötvözőelemekkel, mint a réz, magnézium és szilícium, vagy olyan felületkezeléssel, mint az eloxálás, galvanizálás vagy porbevonat.

3. Melyek a fő okai annak, hogy a szerszámalkatrészek alumíniumból öntik az alkatrészeket?

Könnyű és erős alkatrész, kiváló hő- és elektromos vezetőképesség, korrózióállóság, komplex formák előállításának képessége nagyon nagy pontossággal előállítható alumínium öntéssel.

4. Mely iparágak használnak általában alumíniumöntvényeket?

Az egyedi öntési követelményektől függően az alumínium öntvényt mindenféle motoralkatrész, sebességváltóházak, szerkezeti elemek, hűtőbordák, burkolatok, szivattyúk, kompresszorok, autóipari, űrhajózási, elektronikai és ipari gépek gyártásánál használják.

5. Melyik öntési módszer a jobb alumínium öntés, ha összehasonlítjuk más öntési módszerekkel?

A nagynyomású öntőforma kitöltése és a gyors hűtési folyamat miatt az alumínium öntvény nagyobb pontosságot és gyorsabb gyártást biztosít, mint a homok- és a beruházási öntés, erősebb alkatrészekkel.