Aluminium spuitgietmaterialen: Een uitgebreide gids 

De rol van aluminium spuitgieten is een veelgebruikt, zeer efficiënt productieproces waarmee complexe, zeer sterke en lichtgewicht onderdelen met een goede maatnauwkeurigheid kunnen worden geproduceerd. Het is de massaproductie van duurzame en nauwkeurige onderdelen en is gebaseerd op het principe van injecteren van gesmolten aluminium onder hoge druk in MOULD. In deze industrieën, waar prestaties of een lange levensduur afhangen van de materiaaleigenschappen, wordt deze techniek in een grote verscheidenheid gebruikt. De aluminiumlegering is een belangrijke factor bij de keuze van het eindproduct, waaronder sterkte, corrosiebestendigheid, thermische eigenschappen en bewerkbaarheid. De eigenschappen van verschillende aluminiumlegeringen zijn verschillend. Enkele daarvan zijn A380, de balans tussen sterkte en gietbaarheid; A383, superieure vloeibaarheid voor complexe onderdelen; en A360, hoge corrosiebestendigheid. Bovendien kunnen koper, mangaan, magnesium en silicium elementen de mechanische eigenschappen verder verbeteren.

Naast de keuze van de legering kunnen fabrikanten aluminium spuitgietdelen ook versterken door oppervlaktebehandeling zoals anodiseren, plateren of poedercoaten om een hogere slijtvastheid, corrosiebescherming en hardheid te bereiken. Bovendien zorgen uniforme wanddikte, ontwerphoeken en verstevigingsribben voor hoogwaardige en defectvrije onderdelen tegen lage kosten. Door de juiste selectie van de juiste aluminiumlegering, door geschikte versterkingstechnieken en door rekening te houden met de dimensionering van het ontwerp van aluminium spuitgietstukken, kunnen fabrikanten van hoogwaardige spuitgietstukken van aluminium specifiek worden afgestemd op de vereiste industriële problemen. In deze gids onderzoeken we de beste materialen, legeringseigenschappen en methoden voor het versterken en overwegen van het ontwerp van aluminium spuitgietonderdelen die hun duurzaamheid en efficiëntie zullen verbeteren.

In dit artikel wordt uitleg gegeven over materialen voor het spuitgieten van aluminium, eigenschappen van legeringen die worden gebruikt in spuitgietprocessen, versterkingsmethoden en oppervlaktebehandelingen en ontwerpoverwegingen om de prestaties, duurzaamheid en bedrijfsefficiëntie van spuitgegoten onderdelen te verbeteren.

Wat is spuitgieten van aluminium?  

Aluminium spuitgieten is het proces waarbij gesmolten aluminium onder hoge druk in een stalen mal (matrijs) wordt gespoten om complexe en duurzame metalen precisieonderdelen te maken. Door de lichtgewicht eigenschappen, sterkte, corrosiebestendigheid en uitstekende thermische geleidbaarheid wordt het vaak gebruikt in de auto-industrie, luchtvaart, elektronica en industriële toepassingen. Productie op hoge snelheid, goede kostenefficiëntie en een goede maatnauwkeurigheid zijn mogelijk omdat het een proces is.

Ontwerp van aluminium spuitgietstukken 3 factoren om te overwegen 

Om hoogwaardige, sterke en voordelige aluminium spuitgietproducten te maken, is een zorgvuldige planning nodig. Een geschikt ontwerp kan de productie-efficiëntie verhogen, defecten verminderen en de algemene prestaties verbeteren. Gietstukken van aluminium hebben drie parameters, waaronder de belangrijkste factoren die hieronder worden gegeven.

1. Wanddikte en uniformiteit

Waarom het belangrijk is:

De matrijs wordt goed gevuld, gekoeld en gestold met een consistente wanddikte.

Dikteveranderingen kunnen plotseling optreden en kromtrekken, krimpen en porositeit veroorzaken in het uiteindelijke onderdeel.

Beste praktijken

• Regel de wanddikte om inwendige spanningen en slechtheid te voorkomen.
• Het typische wanddiktebereik van 1,5 mm - 4,0 mm is afhankelijk van de onderdeelgrootte en de toepassing.
• Schakel over van een plotselinge verschuiving naar een geleidelijke overgang om zwakke punten te elimineren.

Voorbeeld

Net als bij motorsteunen voor auto's moet de wanddikte constant zijn om de sterkte en thermische stabiliteit in alle materialen te behouden.

2. Trekhoeken en filets

Waarom het belangrijk is

Eenvoudige ontwerphoeken helpen bij het verwijderen van het onderdeel uit de matrijs, voorkomen kleven en oppervlaktedefecten. Filets (afgeronde randen) voorkomen spanningsconcentratie en zijn duurzamer in de matrijs.

Beste praktijken

• Zorg voor een trekhoek van minstens 1° tot 3° voor een soepele uitwerping.
• Gebruik fillets voor de scherpe hoeken om de sterkte en levensduur van de mal te vergroten.
• Vermijd diepe holtes zonder de juiste trek en wapening.

Voorbeeld

Verschillende soorten elektronische behuizingen maken gebruik van afgeronde hoeken, ontwerphoeken, enz. om ze produceerbaar en stevig te maken.

3. Ribben en verstevigingen 

Waarom het belangrijk is

Door ribben toe te voegen blijft het gewicht licht maar wordt de sterkte vergroot. Een dergelijke versterking behoudt ook de vorm en sterkte onder druk.

Beste praktijken

• Om de stijfheid te verhogen, voeg je ribben toe in plaats van de wanddikte te vergroten.
• Zorg voor evenwicht door een ribdikte te hebben van 50 tot 60 procent van de aangrenzende wand.
• Zorg ervoor dat de ribben op een gelijkmatige afstand van elkaar zijn geplaatst, zodat er minder kans is op spanningsopbouw binnen de ribbenstructuur.

Voorbeeld

Ribben worden gebruikt om de lichtgewicht sterkte van versnellingsbakken voor auto's te behouden en tegelijkertijd de benodigde hoeveelheid materiaal te verminderen.

De primaire eigenschappen van aluminium spuitgietlegeringen

De materiaaleigenschappen van aluminium spuitgietlegeringen bestaan uit een hoge sterkte, een laag gewicht en een uitstekende bescherming tegen corrosie. Elke aluminiumlegering heeft verschillende materiaaleigenschappen die het praktische gebruik bepalen.

Tabel 1 toont het spuitgieten van aluminium met hun essentiële materiaalkenmerken.

Producten die zijn gemaakt met aluminium spuitgietwerk zijn sterker dan producten die zijn gemaakt met zandgietwerk, omdat de productiemethode resulteert in snelle afkoeling en een verfijnde korrelindeling.

Gebruikte aluminiumlegeringen indie-gieten

Verschillende aluminiumlegeringen worden vaak gebruikt bij spuitgietbewerkingen, elk met bepaalde unieke eigenschappen die uiteindelijk de prestaties en duurzaamheid van het product bepalen. De meest gebruikte aluminiumlegeringen zijn:

1. A380 aluminiumlegering 

Eigenschappen: A380 is een van de meest gebruikte aluminium spuitgietlegeringen vanwege de uitstekende 'sterkte, corrosiebestendigheid en thermische geleidbaarheid'. Bovendien heeft het een goede vloeibaarheid, waardoor het in complexe vormen gegoten kan worden.

Toepassingen: Deze legering wordt veel gebruikt in auto-onderdelen, elektronische behuizingen, versnellingsbakken en motorsteunen.

2. A383 aluminiumlegering 

A383 eigenschappen: Vergelijkbaar met A380, maar met een betere weerstand tegen warmscheuren en betere vuleigenschappen. Dit biedt voordelen als de uiteindelijke onderdelen ingewikkeld zijn en krachtige precisie vereisen.

Toepassingen: Het wordt gebruikt in dunwandige en complexe onderdelen, in gedetailleerde elektronische behuizingen en onderdelen van toestellen.

3. A360 aluminiumlegering

Eigenschappen: A380 heeft een betere vervormbaarheid en een hogere corrosiebestendigheid en drukdichtheid dan deze legering. Het is echter moeilijker te gieten.

Toepassingen: Geschikt voor toepassingen met hoge prestaties, zoals onderdelen voor de ruimtevaart en scheepsuitrusting.

4. ADC12 aluminiumlegering 

Eigenschappen: Wijd gebruikt in Japan en andere Aziatische markten met goede gietkenmerken, goede thermische stabiliteit en hoge sterkte. Het biedt ook goede verwerkbaarheid.

Toepassingen: Gebruikt in onderdelen van automotoren, fietsonderdelen en elektrisch gereedschap.

5. AlSi10Mg aluminiumlegering 

Eigenschappen: Een hoge sterkte en goede combinatie van mechanische eigenschappen, goede thermische en slijtage-eigenschappen. Deze wordt vaak gebruikt bij 3D printen en spuitgieten.

Toepassingen: Komt vaak voor in de ruimtevaart, de automobielindustrie en hoogwaardige industriële onderdelen.

Eigenschappen van legeringen die het uitgangsresultaat beïnvloeden 

De keuze van de aluminiumlegering is een belangrijke factor die de kwaliteit, prestaties en efficiëntie van het uiteindelijke spuitgietproduct beïnvloedt. Elke legering heeft unieke fysische, mechanische en chemische eigenschappen die een directe invloed hebben op de gietnauwkeurigheid, duurzaamheid en procesoutput. Kennis van deze eigenschappen stelt fabrikanten in staat om het beste materiaal te kiezen dat past bij hun behoeften.

De sterkte van aluminium spuitgietonderdelen verhogen 

Het natuurlijke krachtniveau van aluminium spuitgietwerk onderdelen bestaat. Toch kunnen hun sterkte en mechanische eigenschappen nog worden verbeterd door legeringselementen en oppervlaktebehandelingen. De juiste methode wordt gekozen om de hardheid, corrosiebestendigheid en prestaties in het algemeen te verbeteren.

1. Legeringselementen om de sterkte te verbeteren

Om de sterkte, corrosiebestendigheid en bewerkbaarheid te verbeteren, worden sommige specifieke legeringselementen toegevoegd tijdens het spuitgieten. Veel gebruikte elementen en hun effect worden in de onderstaande tabel weergegeven.

Tabel 1: Legeringselementen voor sterkteverbetering 

2. Oppervlaktebehandelingen voor verbeterde sterkte

Ze verhogen ook de hardheid, slijtvastheid en corrosiebestendigheid. Hieronder beschrijf ik de meest effectieve behandelingen:

Tabel 2 Voordelen en oppervlaktebehandelingen

Hieronder staan de belangrijkste legeringseigenschappen in aluminium spuitgietwerk die van invloed zijn op de uitvoerresultaten.

1. Sterkte en hardheid

Impact: Naast een hogere sterkte en hardheid verhoogt het de weerstand van het product tegen vervorming, slijtage en schokken.

Voorbeeld: Alloy A380 staat bekend om zijn zeer hoge sterkte en moet worden overwogen voor auto- en constructiedelen.

Attent:  Hardere legeringen zijn moeilijk te bewerken en af te werken.

2. Vloeibaarheid en gietbaarheid

Resultaat: Legeringen met een goede vloeibaarheid zijn gemakkelijk te krimpen in complexe matrijsontwerpen, waardoor defecten zoals porositeit en krimp tot een minimum worden beperkt.

Bijvoorbeeld:  De A383-legering heeft een betere vloeibaarheid dan A380 en is geschikt voor dunwandige componenten.

Gezien: Volledige vullingen en oppervlaktedefecten door slechte vloeibaarheid zijn het overwegen waard.

3. Corrosiebestendigheid

Impact: De levensduur van het product wordt verlengd door het gebruik van corrosiebestendige legeringen in toepassingen buitenshuis en op zee.

Bijvoorbeeld: A360- en AlSi10Mg-legeringen hebben een zeer goede corrosiebestendigheid en zijn daarom goede kandidaten voor gebruik in de scheepvaart en luchtvaart.

Overwegingen: Het kan nodig zijn om extra coatings of behandelingen toe te voegen aan legeringen die minder bestand zijn tegen corrosie.

4. Thermisch en elektrisch geleidingsvermogen

Warmteafvoer: Verbeteringen in warmteafvoer worden vertaald in een hoog geleidingsvermogen, een noodzakelijk pluspunt voor zowel elektronische als motoronderdelen.

Bijvoorbeeld: De legering AlSi10Mg heeft uitstekende thermische eigenschappen en kan worden gebruikt voor koellichamen en in motoronderdelen.

Warmtegeleidingsvermogen: Hoge thermische geleidbaarheid kan worden gecompenseerd met lagere sterkte en vereist versterking.

5. Vervormbaarheid en taaiheid

Kenmerken: Onderdelen gemaakt van een taai materiaal kunnen buigen en vervormen zonder te barsten.

Voorbeeld: De legering A380 is niet zo taai als de legering A360, die daarom ook geschikt is om te worden gebruikt in schokbestendige toepassingen.

Hardheid en slijtvastheid: Ze worden lager naarmate de legeringen ductieler zijn.

6. Bewerkbaarheid en afwerking

Impact: Legeringen die gemakkelijker te bewerken zijn, verhogen de productiviteit, verlagen de productiekosten en verbeteren de afwerkingskwaliteit ten opzichte van slijpen.

Voorbeeld: De legering ADC12 is een van de meest gebruikte materialen voor precisiecomponenten vanwege de goede bewerkbaarheid.

Verwerkingsoverwegingen: Voor sommige legeringen moet het oppervlak gepolijst worden, zoals het is, of bijvoorbeeld gecoat worden om glad te zijn.

7. Weerstand tegen krimp en porositeit

Legeringen:  Hoe lager de krimp van de legering, hoe nauwkeuriger de afmetingen van het onderdeel en hoe minder defecten.

A380 heeft een lagere krimp: dan de legering A383 en hoewel A380 een hogere krimp heeft dan ijzer, is het beter voor toepassingen met nauwe toleranties dan ijzer, dat de laagste krimp heeft van alle drie de legeringen.

Voordelen: Het genereren van een hoge porositeit kan de effectieve mediumdichtheid verminderen en kan de druksterkte verhogen door het resulterende versterkende effect.

Overwegingsfactoren bij het kiezen van een materiaal voor het spuitgieten van aluminium 

Bij het kiezen van de juiste aluminiumlegering voor spuitgieten voor de beste prestaties tegen de laagste kosten, moet je rekening houden met verschillende facetten:

• Sterkte en duurzaamheid: Afhankelijk van de toepassing bieden dergelijke legeringen een hogere treksterkte en slagvastheid.
• Corrosiebestendigheid: Legeringen met een goede corrosiebestendigheid zijn goed voor gebruik buitenshuis of op zee.
• Thermisch en elektrisch geleidingsvermogen: Andere kunnen de geschikte keuze zijn in omgevingen met hoge temperaturen, zoals koellichamen of elektrische behuizingen.
• Bewerkingsgemak: (bewerkbaarheid) verwijst naar het proces na het gieten, inclusief boren, frezen en afwerken.
• Kosten en beschikbaarheid: Sommige legeringen kunnen duurder en minder beschikbaar zijn dan andere, wat de totale productiekosten beïnvloedt.

Toepassingen van aluminium spuitgietmatrijzen

De reden waarom aluminium spuitgietmaterialen in veel industrieën worden gebruikt, is dat ze niet alleen licht van gewicht zijn en een hoge sterkte en corrosiebestendige eigenschappen hebben, maar ook een uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid. Door deze eigenschappen is aluminium een uitstekend materiaal voor de productie van complexe hoogwaardige onderdelen met de nodige duurzaamheid en precisie. Enkele van de belangrijkste industrieën die spuitgietmaterialen van aluminium gebruiken, worden hieronder genoemd:

Auto-industrie

In de auto-industrie is het spuitgieten van aluminium een van de belangrijkste onderdelen, waar het verminderen van het gewicht van het voertuig cruciaal is om de brandstofefficiëntie te verbeteren, de uitstoot te verlagen en de prestaties te verbeteren. Aluminium is een materiaal dat fabrikanten bij voorkeur gebruiken omdat het sterke en toch lichte onderdelen kan maken. Enkele veel voorkomende toepassingen zijn:

• Motoronderdelen (cilinderkoppen, motorblokken, zuigers en oliepannen).
• Transmissies en tandwielkasten die vermogen soepel overbrengen.
• Structurele onderdelen zoals chassisonderdelen, ophangingsonderdelen en beugels.
• Hoge thermische geleidbaarheid en lichtgewicht eigenschappen zijn vereist voor optimale efficiëntie van behuizingen voor batterijen van elektrische voertuigen (EV).

Industriële apparatuur

Het is belangrijk om te weten dat aluminium spuitgietmaterialen worden gebruikt voor zware industriële toepassingen waarbij sterkte en duurzaamheid van het grootste belang zijn. Deze materialen hebben een grote slijtvastheid en zijn bestand tegen zware bedrijfsomstandigheden:

• Gebruikt in productie- en automatiseringsmachineonderdelen.
• Soepele vloeistofoverdracht en efficiënte werking van de pomp- en compressorbehuizingen.
• Gereedschap en apparatuur voor zwaar gebruik die langdurige prestaties vereisen met weinig onderhoud.
• Hydraulische en pneumatische systeemcomponenten voor een krachtige, betrouwbare werking in industriële omgevingen.

Elektronica en elektrische industrie

Gietaluminium heeft een uitstekende warmteafvoer, elektrische geleidbaarheid en corrosiebestendigheid, waardoor het een zeer nuttig materiaal is voor de elektronica-industrie. Gebruikelijke toepassingen zijn onder andere:

• Koellichamen die effectief warmte afvoeren in computers, LED-lampen en stroomomzetters.
•  Bescherm gevoelige onderdelen zoals elektronische behuizingen en behuizingen.
• Connectoren en beugels worden gebruikt in consumentenelektronica, voedingseenheden en communicatieapparaten.
• Sterkte zonder extra gewicht toe te voegen aan de smartphone- en laptopbehuizingen.

Ruimtevaart en defensie

In de lucht- en ruimtevaart en defensie-industrie speelt lichtgewicht maar sterk materiaal een vitale rol bij het verhogen van de brandstofefficiëntie en het verbeteren van het laadvermogen en de algemene prestaties. Aluminium spuitgietwerk biedt hoge precisie en structurele integriteit voor de volgende toepassingen.

• Ze worden gebruikt voor onderdelen van vliegtuigmotoren en turbines die bestand moeten zijn tegen hitte en corrosie.
• Vermindering van het totale gewicht van de structurele onderdelen van het casco zonder aan duurzaamheid in te boeten.
• Behuizingen van navigatie- en besturingssysteem, voor betrouwbaarheid onder extreme omstandigheden.
• Voor gebruik in militaire apparatuur, omdat deze de kracht en precisie vereist die nodig zijn voor de vereiste prestaties en veiligheid.

Consumentengoederen en huishoudelijke apparaten

De huishoudelijke apparaten en de consumptiegoederenindustrie gebruiken het spuitgieten van aluminium ook op grote schaal vanwege het lichte gewicht van aluminium, de esthetische aantrekkingskracht en de corrosiebestendigheid. Enkele veel voorkomende toepassingen zijn:

• De thermische weerstand is hoog en wordt gebruikt voor koelkast- en ovenonderdelen.
• Duurzame en corrosiewerende onderdelen van de wasmachine.
• Sterke en strakke meubelframes en decoratieve hardware.
• Zoals boren en zagen, waarbij een lichtgewicht constructie kan worden gebruikt om de bruikbaarheid te verbeteren.

Waarom spuitgieten van aluminium?

• Zijn populariteit in verschillende industrieën voor aluminium spuitgietwerk is te danken aan:
• Lichtgewicht en sterk - nodig voor een lager brandstofverbruik en een groter bereik.
• Corrosiebestendigheid - Garandeert duurzaamheid in ruwe omgevingen.
• Thermische en elektrische geleidbaarheid - Ideaal voor elektronica- en stroomtoepassingen.
• Kosteneffectiviteit bij massaproductie - Vermindert materiaalafval en kosten voor nabewerking.
• Complexe vormen kunnen gevormd worden - Een hoge mate van ontwerpcomplexiteit kan bereikt worden.

Het spuitgieten van aluminium zal een sleuteltechnologie blijven voor dergelijke innovatie omdat de industrie lichtere, sterkere en efficiëntere materialen blijft eisen. Er zijn twee belangrijke redenen voor de toename van het spuitgieten van aluminium: het is mogelijk om te ontwikkelen in de ontwikkeling van legeringen, automatisering en duurzaamheid, en het zal groeien.

Conclusie 

In de huidige tijd is aluminium spuitgieten nog steeds een fundamenteel onderdeel van de productie vanwege de lichtgewicht, sterke en kosteneffectieve oplossingen die het biedt aan verschillende industrieën. De keuze van aluminiumlegeringen, zoals A380, A383, A360, ADC12 en AlSi10Mg, is vooral belangrijk vanwege hun sterkte, corrosiebestendigheid en thermische prestaties. Elke legering is uniek, met bepaalde voordelen die worden gebruikt in auto-, luchtvaart-, industriële en consumententoepassingen. De keuze van de legering is niet volledig voldoende om de mechanische eigenschappen van aluminium spuitgietdelen te verbeteren, in plaats daarvan kunnen legeringselementen en oppervlaktebehandeling worden gebruikt om de mechanische eigenschappen te verbeteren. Verzinken, anodiseren en poedercoatingtechnieken verhogen de slijtvastheid en levensduur. Daarnaast moeten doordacht ontworpen onderdelen een uniforme wanddikte, rechte ontwerphoeken en verstevigingsribben hebben om defecten te verminderen en een efficiënte productie te vergemakkelijken. De juiste combinatie van materiaal, behandeling en ontwerpbenadering voor het gebruik van de anum spuitgietonderdelen zorgt ervoor dat fabrikanten onderdelen van hoge kwaliteit produceren die voldoen aan hoge prestatievereisten. Het spuitgieten van aluminium zal een betrouwbare en veelzijdige vorm van productieproces blijven voor onderdelen van automotoren, luchtvaartstructuren of precisie-elektronica en de bovengenoemde toepassingen.

Veelgestelde vragen (FAQ's)

1. Welke aluminiumlegering is het meest geschikt voor spuitgieten?

Aluminium A380 is een van de meest gebruikte aluminiumlegeringen in spuitgietwerk vanwege de goede balans tussen sterkte, corrosiebestendigheid en gietbaarheid. Het wordt veel gebruikt in de automobielindustrie en industriële toepassingen.

2. Wat zijn de manieren om de sterkte van aluminium spuitgietdelen te verhogen?

De sterkte van aluminium spuitgietstukken kan worden verbeterd door legeringselementen zoals koper, magnesium en silicium of door oppervlaktebehandeling zoals anodiseren, plateren of poedercoaten.

3. Wat zijn de belangrijkste redenen om onderdelen van matrijzen in aluminium te gieten?

Lichtgewicht en sterk onderdeel, uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid, corrosiebestendigheid, het vermogen om complexe vormen te produceren met zeer hoge nauwkeurigheid kan worden geproduceerd met aluminium spuitgieten.

4. Welke industrieën gebruiken normaal spuitgietaluminium?

Afhankelijk van de unieke vormvereisten wordt het spuitgieten van aluminium gebruikt bij de fabricage van allerlei motoronderdelen, transmissiebehuizingen, structurele onderdelen, koellichamen, behuizingen, pompen, compressoren, auto's, luchtvaart, elektronica en industriële machines.

5. Welke gietmethode is beter aluminium spuitgieten in vergelijking met andere gietmethoden?

Door het onder hoge druk vullen van de mal en het snelle afkoelingsproces zorgt het gieten van aluminium voor een hogere precisie en snellere productie dan zand- en verlorenwasgieten met sterkere onderdelen.