Aliaj de aluminiu turnat sub presiune 101

Aliaj de aluminiu turnat sub presiune este un proces de turnare sub presiune care este un proces utilizat pe scară largă în producție care implică producerea cu eficiență a unor piese metalice precise și complexe. În acest caz, putem enumera metale care au o varietate de aplicații datorită capacității lor de a fi foarte puternice și ușoare simultan. Pe lângă aceasta, putem enumera cele practic rezistente la coroziune, adică aliajele de aluminiu sunt deosebit de populare în fabricarea automobilelor. Acest articol analizează, de asemenea, domenii cum ar fi procesele, proprietățile, provocările și aplicațiile turnării sub presiune a aliajelor de aluminiu. Vom obține o înțelegere profundă a procesului său complet, a tipurilor și a diferențelor față de alte procese.

Ce este turnarea sub presiune?

Este un proces de fabricație care utilizează o presiune ridicată pentru a forța un metal topit să umple o cavitate de matriță. De asemenea, permite generarea de modele excelente cu modelare aproape netă, dimensiuni exacte, finisare de suprafață și forme complicate.

Diferite tipuri de turnare sub presiune

Turnarea sub presiune are mai multe tipuri. Să discutăm aceste tipuri în detaliu;

1. Turnare sub presiune cu cameră fierbinte

Este potrivit mai ales pentru aliajele de zinc și magneziu. Acest proces presupune scufundarea sistemului de injecție în metalul topit pentru a facilita turnarea rapidă. Este ideal pentru utilizarea într-o producție mare, dar neadaptat pentru utilizarea în aliaje cu punct de topire ridicat. puteți merge la zinc turnare sub presiune pentru a afla mai multe detalii

2. Turnare sub presiune cu cameră rece

Se potrivește cel mai bine pentru metale precum aluminiul și alama care au puncte de topire ridicate. Aici transferăm materialul topit într-o cameră rece și apoi îl injectăm în matriță. Se economisește riscul de căldură pentru echipament, dar are cicluri de funcționare mai lungi. Am servicii de turnare sub presiune a aluminiului pentru a afla mai multe despre acest proces.

3. Turnare sub presiune joasă (Low-Pressure Die Casting)

Utilizarea turnării sub presiune joasă cu Utilizat cu aliaje de aluminiu și magneziu. Aceasta cauzează o porozitate minimă, dar o calitate structurală bună. Pe lângă aceasta, este consumatoare de timp, dar potrivită pentru crearea părții mai puternice a produsului.

4. Turnare sub presiune înaltă (HPDC)

Comun în aliajele de aluminiu, zinc și magneziu. Aici injectăm metalul topit la presiune foarte mare în forme complicate și texturi fine ale suprafeței. Deci, este foarte potrivit pentru aplicații care au nevoie de piese cu cantități mari de producție, iar zonele cu secțiuni transversale mari pot fi poroase. Mergeți la turnare sub presiune înaltă pentru a afla mai multe detalii.

5. Gravity Die Casting

Presiunea permanentă este utilizată pentru turnarea metalului topit într-o matriță, obținându-se astfel obiecte puternice și cu porozitate redusă. Este utilizată în liniile de producție în care trebuie să producem un număr mai mic de piese în același timp, dar este comparativ mai lentă decât procesele bazate pe presiune.

7. Squeeze Die Casting

Aici realizăm produse semifabricate prin metoda forjării sub presiune, în care metalul topit este supus unei presiuni ridicate și poate preveni, de asemenea, porozitatea turnării. Această metodă este potrivită pentru structura unei piese; cu toate acestea, are un cost mai ridicat și un ciclu de timp lent.

Definiți Aliaj de aluminiu turnare sub presiune

Aliaj de aluminiu turnat sub presiune este un proces în care materialele din aliaj de aluminiu topit sunt forțate sub presiune în matrițe sau matrițe. Astfel, se poate forma forma dorită și un finisaj de suprafață foarte neted. Este utilizat în fabricarea componentelor cu forme complicate care necesită rezistență ridicată, rigiditate și densitate redusă, integrate cu un finisaj de suprafață bun și dimensiuni precise. Aliajul de aluminiu are toate caracteristicile favorabile ale coeficienților de coroziune și de transfer termic ridicați și ale raportului duritate/greutate. Unul dintre avantajele acestui proces este că turnarea sub presiune este potrivită pentru procesele de producție la scară largă.

Selectarea materialului potrivit pentru turnarea sub presiune a aliajelor de aluminiu

Materialele utilizate sunt foarte importante în activitatea de turnare sub presiune a aliajelor de aluminiu, deoarece acestea determină eficiența, calitatea, fiabilitatea și costul produsului final. Aliajele alese corespunzător asigură:

1. Rezistență și durabilitate: Produsele trebuie să suporte sarcini de lucru.
2. Performanță termică și electrică: Strâns asociate cu conductivitatea termică și disiparea.
3. Rezistență la coroziune: Esențial pentru căutările care se referă la produse sau servicii în aer liber și marine.
4. Castabilitate: Minimizează distorsiunile de producție cu mai puține defecte.
5. Prelucrabilitate și finisare: asigură o reducere a complexității proceselor ulterioare turnării.
6. Eficiența costurilor: Realizează performanțe în ceea ce privește execuția bugetului.
7. Sustenabilitate: Astfel de aliaje pot minimiza și chiar provoca efecte negative asupra mediului.

Aliaje de aluminiu în turnarea sub presiune

Aliajele de aluminiu turnate sub presiune sunt comune multor industrii, deoarece aceste materiale posedă calități care sunt de dorit în matrițe, cum ar fi greutatea redusă, rezistența ridicată și rezistența la coroziune.

Proces complet pentru turnarea sub presiune a aliajelor de aluminiu

Turnarea sub presiune a aluminiului presupune formarea de prime piese elaborate și precise prin aplicarea de presiune asupra aliajelor de aluminiu topite. Mai jos sunt prezentate etapele cheie:

1. Pregătirea formei

• Designul matriței: O matriță de oțel reutilizabilă (matriță) este planificată în prealabil și sculptată cu precizie pentru a îndeplini forma și funcția unei anumite piese tocmai fabricate.
• Preîncălzirea matriței: Una este încălzirea matriței pentru a minimiza șocul termic și, prin urmare, pentru a facilita curgerea metalului.
• Lubrifierea: Lubrifierea este utilizată pentru a evita lipirea și pentru a facilita îndepărtarea ușoară a anumitor piese.

2. Topirea și selectarea aliajului

Aliajele de aluminiu sunt lipite la o temperatură de aproximativ 660 de grade Celsius (1220 Fahrenheit) într-un cuptor. Acest aluminiu este apoi menținut la o temperatură relativ constantă pentru a păstra proprietățile materiale ale metalului.

3. Injecția

• Hot Chamber Die Casting: În cazul aliajelor cu topire scăzută (care sunt relativ rare în cazul aluminiului).
• Cameră rece turnare sub presiune: Aluminiul topit este apoi transferat pe cablu și turnat într-o cameră rece a presei de forjare a aliajului de aluminiu, unde este injectat la presiune ridicată între o mie cinci sute și douăzeci și cinci de mii de lire-forță.

Atunci când se utilizează presiune ridicată, se asigură că aluminiul topit curge direct în micile crăpături, rezultând finisaje excelente.

4. Răcirea și solidificarea

Acesta este procesul în timpul căruia aluminiul topit obținut se răcește și se solidifică în interiorul matriței date. Răcirea minimizează defectele precum contracția sau deformarea care sunt cauzate de uscăciunea fontei.

5. Ejecție

În cele din urmă, atunci când turnarea este complet formată, matrița este ejectată din turnare cu ajutorul știfturilor de ejecție. Matrița este apoi pregătită pentru următorul ciclu de utilizare cu software-ul Epicor.

6. Tundere și finisare

Dacă este necesar, elementele de rulare, porțile și brizura sunt îndepărtate din piesă, lăsând doar forma necesară a obiectului. Unele dintre operațiuni includ obținerea finisajelor de suprafață necesare, cum ar fi sablarea, lustruirea sau acoperirea.

Die Casting Aliaj de aluminiu Proprietăți

Așadar, să discutăm câteva dintre proprietățile mecanice, chimice și termice importante ale aliajului de aluminiu turnat sub presiune;

I. Proprietăți mecanice

Acestea pot include;

• Raport rezistență/greutate ridicat: Perfect pentru acele industrii în care greutatea și rezistența sunt parametri critici, cum ar fi industria auto și industria aerospațială.
• Rezistență bună la tracțiune: Permite aliajelor să fie rezistente la condiții de stres ridicat.
• Rezistență excelentă la oboseală: Promite performanțe fiabile în aplicații dinamice, precum și ciclice.

II. Proprietăți termice

Următoarele sunt câteva proprietăți termice ale aliajului de aluminiu turnat sub presiune;

• Conductivitate termică bună: Cu toate acestea, este considerat un atribut pozitiv al materialelor utilizate, cum ar fi în schimbătoarele de căldură, precum și în piesele de motor în care se dorește transferul de căldură.
• Rezistență bună la căldură: Se aplică componentelor supuse la temperaturi ridicate, cum ar fi cele utilizate în blocurile motoare și piesele auto.

III. Rezistența chimică:

Acestea sunt în general;

• Rezistență la coroziune: În special în clase precum A360, aceste aliaje au un comportament relativ bun în condiții severe.
• Bună rezistență la oxidare: Menține neafectată suprafața componentelor externe, sensibile la umezeală și influențe corozive, fiind sigură pentru utilizarea în exterior sau în mediul marin.

Aceste caracteristici fac din aliajele de aluminiu un material premium pentru turnarea sub presiune ale cărui produse sunt eficiente în diferite sectoare.

Ghid de proiectare pentru turnarea sub presiune a aliajelor de aluminiu

Ghidul de proiectare și selecția materialelor, ambele caracteristici joacă un rol important în turnarea sub presiune a aluminiului. Deci, să discutăm ghidul de proiectare în mod corespunzător;

Principalele caracteristici ale aliajelor de aluminiu utilizate în turnarea sub presiune

Iată câteva dintre caracteristicile importante ale aliajului de aluminiu pe care îl folosim;

1. Ușoare: Aceste aliaje au un raport rezistență/greutate ridicat. Astfel, au o gamă largă de aplicații în industria auto și în industria aeronautică.
2. Rezistență la coroziune: Straturile de oxid natural oferă, de asemenea, protecție împotriva ruginii și a altor factori care nu favorizează durata de viață a unui produs.
3. Conductivitate termică și electrică ridicată: Prin urmare, acestea sunt ideale în aplicații care necesită disiparea căldurii și sisteme electrice bune, cum ar fi piesele electronice și de motor.
4. Castabilitate excelentă: Aliajele de aluminiu au, de asemenea, caracteristici bune de curgere, permițând mai mult material să curgă în detaliile matriței, ceea ce reduce defectele și permite proiectanților să realizeze cu ușurință detalii mai mici.
5. Reciclabilitate: Aluminiul poate fi reciclat aproape la nesfârșit și nu există nicio pierdere a proprietăților, ceea ce este benefic pentru producția durabilă.

Compararea turnării sub presiune a aluminiului cu alte procese de fabricație

Tabelul următor ne oferă o imagine de ansamblu descriptivă a turnării sub presiune a aluminiului și a unui alt proces de fabricație. Acesta oferă o comparație majoră între toate procesele;

Aliaje de aluminiu turnate sub presiune înaltă

Turnarea sub presiune înaltă (HPDC) este tehnica utilizată pe scară largă în procesul de turnare sub presiune a aliajelor de aluminiu. Aceasta presupune turnarea forțată și rapidă a aliajului de aluminiu topit într-o cavitate de oțel prin intermediul unei presiuni ridicate.

Beneficiile HPDC cu aliaje de aluminiu

• Precizie și complexitate: Creează modele subțiri și delicate cu control dimensional apropiat.
• Finisaj de suprafață: În acest caz, se obțin suprafețe cu o rugozitate mai mică, prin urmare se prelucrează mai puțin produsul final.
• Eficiență: Permite accelerarea și fabricarea de mare viteză, timp de ciclu redus.

Utilizarea aliajelor de aluminiu HPDC

1. Industria auto: Motoare auto, cutii de viteze și roți.
2. Electronică: Radiatoare, carcase și conectori.
3. Aerospațial: Lame de vânt pentru turbine eoliene, componente de aeronave, componente auto și bunuri de consum.

Pro de turnare sub presiune din aliaj de aluminiu.

Așadar, iată câteva dintre principalele avantaje ale turnării sub presiune a aluminiului;

• Precizie ridicată și modele complexe: Aliajele de aluminiu pot fi turnate în matrițe și tipuri de forme complexe și linii de separare detaliate, care sunt încorporate în modele.
• Finisaj de suprafață bun: Piesele din aluminiu turnat sub presiune sunt, în general, foarte lucioase și conice, astfel încât este nevoie de puțin sau deloc tratament după turnare, cum ar fi lustruirea sau finisarea.
• Ușoare și rezistente: Aliajele de aluminiu sunt ușoare, iar această proprietate îndeplinește cerințele industriilor care sunt preocupate de greutate, cum ar fi industria auto și aeronautică.
• Rezistență excelentă la coroziune: Dintre toate materialele disponibile, aliajele de aluminiu sunt printre cele mai puțin predispuse la coroziune, ceea ce reprezintă o veste bună atât pentru exterior, cât și pentru mediul marin.
• Rentabil pentru producția de masă: După realizarea matriței, turnarea sub presiune este una dintre metodele cele mai rentabile pentru producția în masă, ceea ce reduce costurile per piesă.

Dezavantaje ale aliajelor de aluminiu turnate sub presiune.

Printre cele mai frecvente probleme asociate cu utilizarea aliajului de aluminiu turnat sub presiune se numără următoarele:

• Costuri inițiale ridicate de scule: Acest lucru înseamnă adesea că costul legat de crearea matriței poate fi ridicat și nu foarte sustenabil pentru un volum mic de producție.
• Rezistență limitată la temperaturi ridicate: La fel ca majoritatea aliajelor neferoase de metale forjate, aliajele de aluminiu nu sunt potrivite pentru aplicații în care sunt utilizate temperaturi ridicate, precum materialele din oțel.
• Probleme de porozitate: Porozitatea sau golurile sunt tipice pentru turnarea sub presiune a aluminiului și pot modifica caracteristicile mecanice ale piesei finite.
• Limitat la modele cu pereți subțiri: Turnarea sub presiune a aluminiului este mai potrivită pentru piese cu pereți subțiri și, prin urmare, are perspective proaste în secțiuni groase, cu greutate mare.
• Operațiuni după turnare: Unele piese pot avea nevoie doar de finisare, iar acest lucru va crește atât timpul, cât și costul de producție.

Aplicații ale aliajelor de aluminiu turnate sub presiune

Să discutăm despre aplicarea acestui proces la scară industrială;

1. Industria auto: Se aplică în producția de piese de motoare mici, cum ar fi cilindri, carcase de transmisie și alte piese în care este nevoie de o rezistență ridicată și, în același timp, o greutate redusă.
2. Aerospațial: Acestea sunt, de asemenea, aplicate la piese de aeronave, cum ar fi suporturi, carcase și piese structurale, și vor oferi soluții ușoare cu rezistență ridicată pentru a se potrivi aplicațiilor aerospațiale.
3. Electronică: Piesele turnate sub presiune din aluminiu sunt utilizate în carcasa produselor electronice de consum, care includ computere portabile, telefoane mobile și unități de alimentare pentru protecție și radiatoare.
4. Marină: Piese, inclusiv pompe, carcase și carcase electrice pentru aplicații în medii marine în care coroziunea este foarte semnificativă.
5. Echipamente industriale: Mașinile și echipamentele industriale folosesc aluminiu turnat sub presiune pentru angrenaje, carcase și alte aplicații datorită rezistenței materialului.

Provocările apar în timpul turnării sub presiune a aliajelor de aluminiu

Cu toate acestea, turnarea sub presiune folosind aliaje de aluminiu are problemele sale de îngrijorare.

Probleme comune

Aceste probleme pot include;

1. Porozitate: Porozitatea gazelor poate avea loc în timpul turnării și duce la formarea de goluri în material.
2. Defecte de suprafață: Cu toate acestea, pot fi prezente unele defecte, cum ar fi închiderea la rece și liniile de curgere.
3. Instabilitate dimensională: Un anumit grad de contracție în timpul răcirii poate fi de vină pentru variațiile gradului de toleranță.

Soluții

• Turnare sub vid: Scade porozitatea deoarece elimină gazele prinse.
• Sisteme optimizate de poartă: Acesta facilitează curgerea corespunzătoare a metalului topit în matriță, jucând astfel un rol cheie în procesul de turnare.
• Tratamente post-casting: Tratamentele termice îmbunătățesc caracteristicile mecanice și utilizează stabilitatea dimensională.

Avantaje economice și de mediu

Iată câteva dintre avantajele importante de mediu și economice ale turnării sub presiune a aliajelor de aluminiu;

I. Reciclabilitate

Fiind un material reciclabil, aluminiul este ușor de reciclat, fără a-și pierde prea multe proprietăți. De asemenea, scade nivelul de poluare și ajută organizația să devină ecologică.

II. Raportul cost-eficacitate

Tehnica de turnare sub presiune este rentabilă deoarece este mai eficientă, iar aliajele de aluminiu sunt mai reciclabile decât alte materiale.

III. Eficiența energetică

Utilizarea pieselor ușoare din aluminiu permite economisirea energiei în aplicații precum cele auto și aerospațiale, contribuind astfel la minimizarea emisiilor de carbon.

Avansuri tehnologice în aliajele de aluminiu turnat sub presiune

Turnarea sub presiune este o industrie în expansiune, odată cu dezvoltarea de noi forme și materiale și tehnici de turnare.

Dezvoltări noi de aliaje

1. Aliaje mai rezistente și mai puțin corozive decât cele existente.
2. Aliajele speciale sunt concepute pentru anumite industrii, de exemplu industria vehiculelor electrice.

Tehnologii emergente

1. Fabricarea aditivă: Poate fi utilizat împreună cu turnarea sub presiune pentru a produce o gamă de procese hibride pentru forme dificile.
2. Automatizare: Îmbunătățește productivitatea și precizia ciclului de turnare sub presiune.
3. Software de simulare: Prevedeți defectele de turnare și optimizați proiectarea piesei turnate.

Tendințe viitoare

• Cerere mai mare de aliaje de aluminiu din cauza prezenței acestora în mașinile electrice.
• Fabricarea de materiale de înaltă performanță și ușoare este necesară din cauza noilor standarde de mediu.
• Implementarea sistemului inteligent de producție pentru monitorizarea continuă a calității.

Concluzie

Aliajele de aluminiu sunt relativ noi în industria turnării sub presiune. Acestea au adus o mulțime de schimbări datorită numeroaselor beneficii cu care vin. Atât timp cât producătorii de automobile, inginerii aerospațiali, precum și producătorii de electronice solicită materiale ușoare și cu rezistență ridicată. Astfel, ei le pot folosi în cadrele auto, piesele de avion și, respectiv, gadgeturile electronice. Aici, utilizarea aliajului de aluminiu turnat sub presiune va continua să crească. Pe măsură ce tehnologia se dezvoltă și devine mai sofisticată, perspectivele aliajelor de aluminiu turnate sub presiune continuă să arate și mai bine. Acest material și procese unice sunt cele mai semnificative mijloace de producție în viitor.

Întrebări frecvente

De ce sunt alese aliajele de aluminiu atunci când vine vorba de turnarea sub presiune?

Acestea sunt relativ ușoare și pot rezista la coroziune, având în plus un raport rezistență/greutate ridicat, astfel încât sunt utilizate pe scară largă în multe industrii.

Ce tipuri de turnare sub presiune pot fi distinse?

Există trei categorii principale: turnare sub presiune de înaltă presiune, turnare sub presiune de joasă presiune și turnare prin gravitație, care sunt aplicabile pentru diferite utilizări.

Ce tip de aliaje de aluminiu sunt utilizate în turnarea sub presiune?

Exemple sunt A360, A380 și ADC12, care sunt utilizate pe scară largă pentru rezistența și capacitatea lor de turnare.

Care sunt caracteristicile aliajelor de aluminiu utilizate în procesul de turnare sub presiune?

Alte caracteristici includ rezistență la tracțiune, alungire și rezistență la temperaturi ridicate pentru a oferi rezistență și fiabilitate.

În ce fel reduce turnarea sub presiune a aluminiului impactul asupra mediului?

Aluminiul este un material foarte reciclabil și un produs ușor care generează eficiență energetică, în special în industriile auto și aerospațială.

Care sunt punctele slabe în turnarea sub presiune a aluminiului și cum pot fi rezolvate?

Dificultăți precum porozitatea și rugozitatea suprafeței pot fi reduse la minimum prin turnarea în vid și testarea sistemului de închidere.