Aluminiumo lydinio liejimas konstrukciniams komponentams: techninis apžvalgos dokumentas

TRUMPAI

Aliuminio liejimas formomis konstrukciniams komponentams yra aukšto slėgio gamybos procesas, naudojamas stipriems, lengniems ir sudėtingos formos metaliniams detaliams su išskirtiniu matmenų tikslumu gaminti. Šis metodas ypač tinka apkrovą nešančioms detalėms gaminti, kur būtinas puikus stiprumo ir svorio santykis. Automobilių ir aviacijos pramonė plačiai naudoja šį būdą, kad pasiektų reikšmingą svorio mažinimą, nesumažindama ilgaamžiškumo ar našumo.

Kas yra struktūrinis aliuminio liejimas formomis?

Konstrukcinis aliuminio liejimas į formas yra specializuota gamybos technika, kuria gaminami aukštos kokybės, apkrovą atlaikančios detalės, įpurškiant lydymo būsenoje esantį aliuminio lydinį į kietą plieninę formą, vadinamą matrica, labai dideliu slėgiu. Skirtingai nuo tradicinio liejimo į formas, čia pagrindinis tikslas – sukurti dalis, kurios sudaro didesnės rinkinio karkasą ar rėmą ir reikalauja geresnių mechaninių savybių bei patikimumo. Didelis slėgis užtikrina, kad lydymo būsenoje esantis metalas užpildytų kiekvieną formos smulkų detalių, todėl gaunama tanki, ne poringa detalė su smulkiagrūde mikrostruktūra.

Procesas beveik išskirtinai naudoja šaltojo kamerų mašiną. Šiame metode aliuminis lydomas atskirame krosnyje, tada su kastuvu perpilamas į „šaltą“ siurbimo cilindrą, prieš tai, nei hidraulinis stūmoklis jį įstumia į formą. Šis atskyrimas būtinas, nes dėl aukštos aliuminio lydymosi temperatūros karštojo kameros sistemoje būtų pažeista injekcinė mechanika. Po to sekantis greitas sukietėjimas yra svarbus norint pasiekti pageidaujamą stiprumą ir glotnų paviršiaus apdorojimą, dažnai vadinamą „odinio efekto“ reiškiniu, kuris padidina detalės ilgaamžiškumą ir atsparumą korozijai.

Šis metodas yra labai efektyvus sudėtingų geometrijų ir plonų sienelių gamybai, kurių būtų sunku arba neįmanoma pasiekti kitais metodais. Gauti beveik galutinio formos komponentai reikalauja minimalaus antrinio apdirbimo, todėl mažėja atliekos ir gamybos laikas. Nors presavimas į formas puikiai tinka sudėtingiems, lengviems komponentams, kitoms mechaninėms sąlygoms tenkinti parenkami kiti procesai. Pavyzdžiui, nors presavimas į formas idealiai tinka sudėtingoms korpusams ir rėmams, maksimaliam smūginiam stiprumui reikalingose aplikacijose dažnai parenkamas tokinimas. Įmonės, specializuojančiososi automobilių dengos dalys , tokios kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology, koncentruojasi į itin patikimų komponentų, tokių kaip pakabos detalės ir alkūniniai velenai, gamybą naudodamos įvairias aukšto slėgio metalo apdorojimo technologijas.

Konstrukcinių aliuminio presinių detalių pagrindinės charakteristikos apima:

• Sudėtingos Geometrijos: Galimybę gaminti sudėtingas formas ir integruoti kelias funkcijas į vieną detalę.
• Plonų sienelių galimybė: Pasiekia plonas, tačiau tvirtas sienelių dalis, užtikrindamas reikšmingą svorio mažėjimą.
• Didelis matmenų tikslumas: Užtikrina siaurus tolerancijos ribojimus, užtikrindamas nuoseklumą didelės apimties gamybos cikluose.
• Glatus paviršius: Sukuria puikų paviršiaus apdorojimą, kuris gali sumažinti arba pašalinti antrinių apdailos operacijų poreikį.

Pagrindiniai pranašumai konstrukciniams komponentams

Aliuminio presavimo liejimo proceso naudojimas konstrukcinėms aplikacijoms grindžiamas unikalia naudos kombinacija, kuri atitinka šiuolaikinius inžinerijos iššūkius, ypač susijusius su svorio mažinimu ir dizaino sudėtingumu. Šis procesas siūlo aukštesnį stiprumo ir svorio santykį, leidžiant sukurti dalis, kurios yra tiek lengvos, tiek ilgaamžės. Tai yra esminis pranašumas automobilių ir aviacijos pramonėje, kur komponentų svorio mažinimas tiesiogiai lemia geroves kuro efektyvumą ir našumą.

Kitas svarbus privalumas – tai projektuotojams suteikiamos dizaino laisvės. Šis procesas gali gaminti labai sudėtingas ir intrikuotas formas su tikslumu, kurio sunku pasiekti naudojant kitas gamybos metodus. Tokia galimybė leidžia sujungti kelias mažesnes dalis į vieną, patvaresnę detalę, kas supaprastina surinkimą ir gali pagerinti galutinio produkto bendrą konstrukcinį vientisumą. Gebėjimas kurti plonasienes, tačiau tvirtas dalis dar labiau prisideda prie svorio mažinimo, neprarandant našumo.

Gamybos požiūriu aliuminio liejimas į formas yra itin efektyvus ir ekonomiškai naudingas didelės apimties gamybai. Trumpi ciklų laikai, kartu su ilga plieninių formų tarnavimo trukme, leidžia greitai pagaminti dešimtis tūkstančių identiškų detalių labai nuosekliai. Toks mastas daro šį būdą ekonomiškai naudingesnį masinei rinkai skirtiems produktams. Be to, aliuminis puikiai perdirbamas, o pati liejimo į formas technologija sukuria minimalias atliekas, nes perteklinė medžiaga ir metalo laužas gali būti ištirpinti pakartotinai, padidinant jos aplinkosauginę darną.

Dažniausiai naudojami aliuminio lydiniai konstrukciniams taikymams

Konstrukcinio komponento našumas labai priklauso nuo naudojamos specifinės aliuminio lydinio rūšies. Skirtingi lydiniai siūlo skirtingus mechaninių savybių derinius, o tinkamo pasirinkimas yra būtinas siekiant atitikti taikymo reikalavimus. Pasirinkimas apima tokių veiksnių subalansavimą kaip stiprumas, plastiškumas, korozijos atsparumas, šilumos laidumas ir liejimo savybės. Kiekvieno lydinio unikali sudėtis nulemia jo galutines charakteristikas po liejimo bei galimų papildomų apdorojimo procedūrų.

Tarp plačiausiai naudojamų lydinių A380 dažnai laikomas pagrindiniu dėl puikaus liejimo ir gaminio savybių derinio. Jis pasižymi geru mechaniniu stiprumu, matmenine pastovumu ir šilumos laidumu, todėl tinka įvairioms konstrukcinėms aplikacijoms – nuo elektronikos korpusų iki variklio komponentų. Kitas dažnas pasirinkimas yra A360, kuris užtikrina geresnę atsparumą korozijai ir slėgio sandarumą, todėl idealiai tinka detalėms, veikiamoms agresyvių aplinkų. Taikymams, reikalaujantiems didelio kietumo ir nusidėvėjimo atsparumo, pvz., automobilių variklių blokams, dažnai parenkamas toks lydinys kaip B390, nors jis turi žemesnį plastiškumą.

Teisingo lydinio pasirinkimas reikalauja išsamios analizės apie detalės numatytą funkciją. Konstruktorius turėtų atsižvelgti į šiuos klausimus:

• Kokios yra pagrindinės apkrovos, kurias detalė turės nešti (tempiamosios, gniuždomosios, skersinės)?
• Kokia eksploatacijos aplinka (temperatūros diapazonas, drėgmės ar cheminės medžiagos poveikis)?
• Ar daliai reikia didelės plastiškumo ar smūginio atsparumo?
• Ar yra specifiniai šilumos ar elektros laidumo reikalavimai?
• Ar komponentas bus apdorojamas po liejimo, pavyzdžiui, suvirinamas ar termiškai apdorojamas?

Atsakymai į šiuos klausimus padės pasirinkti tinkamiausią ir ekonomiškiausią medžiagą darbui. Išsamius konkrečių lydinių duomenų lapus galima rasti pramonės organizacijose, tokiomis kaip Šiaurės Amerikos lydinių liejimo asociacija (NADCA) .

Taikymas pagrindinėse pramonės šakose

Aliuminio presformavimo unikalios naudos padarė jį nepakeičiamu procesu keletose pagrindinių pramonės šakų, kur kiekviena išnaudoja jo galimybes tam tikroms problemoms spręsti. Nuo transporto priemonių palengvinimo iki elektronikos prietaisų ilgaamžiškumo didinimo – taikymo sritys yra įvairios ir svarbios šiuolaikiniam gaminio dizainui. Galimybė gaminti stiprius, sudėtingos formos ir tikslius komponentus dideliais kiekiais patvirtino šio proceso vaidmenį aukštos kokybės pramonės šakose.

Automobilių pramonė

Automobilių sektorius yra didžiausias struktūrinio aliuminio liejinių dalių vartotojas. Didėjantis reikalavimas kuro efektyvumui ir elektrinių transporto priemonių (EV) populiarėjimas pagreitino šio proceso naudojimą. Detales, tokias kaip variklio blokai, pavarų dėžių korpusai, smūgio bokštai ir rėmo mazgai, dabar dažnai gaminami liejimo forma būdu. Elektrinėms transporto priemonėms šis procesas yra būtinas kuriant didelius, sudėtingos formos akumuliatorių korpusus, kurie turi būti tiek lengvi, tiek pakankamai stiprūs, kad apsaugotų akumuliatorių bloką.

• Variklio blokai ir pavarų dėžių korpusai
• Struktūriniai rėmai ir smūgio bokštai
• Elektrinių transporto priemonių akumuliatorių korpusai ir variklių korpusai
• Pakabos komponentai ir skersiniai rėmo strypai

Oro ir kosmoso pramonė bei gynyba

Aviacijoje kiekvienas gramas turi reikšmės. Aliuminio liejimas į formas suteikia didelį stiprumo ir svorio santykį, būtiną lėktuvų komponentams. Jis naudojamas nekritiniams konstrukciniams elementams, laikikliams, prietaisų korpusams ir bepiločių skrydžių aparatai (UAV) rėmams gaminti. Šis procesas užtikrina tikslumą ir patikimumą, reikalingus detalėms, kurios turi veikti sudėtingomis sąlygomis. Gynybos srityje formos liejimo detalės naudojamos kariniuose transporto priemonėse ir ginkluose, kur yra svarbus ilgaamžiškumas ir sumažintas svoris.

• Prietaisų korpusai ir avionikos apvalkalai
• Laikikliai ir atraminiai rėmai
• Bepiločių skrydžių aparatai (UAV) šasi dalys
• Sėdynių rėmai ir vidaus konstrukcijos

Elektronika ir Telekomunikacijos

Šiuolaikinė elektronika reikalauja korpusų, kurie būtų ne tik patvarūs ir lengvi, bet taip pat užtikrintų šilumos valdymą bei elektromagnetinį trikdžių (EMI) skyrimą. Aliuminio liejimas forma puikiai tinka šiai sričiai, gaminant plonasienius korpusus nešiojamiesiems kompiuteriams, serveriams ir telekomunikacijų įrangai. Medžiagos puiki šiluminė laidumas padeda sklaidyti šilumą, o jos elektrinės savybės užtikrina veiksmingą skyrimą, užtikrindamos jautrių vidinių komponentų patikimumą.

• Nešiojamųjų kompiuterių ir planšetinių kompiuterių korpusai
• Šilumos atsklaidytuvai ir šilumos valdymo komponentai
• Telekomunikacijų infrastruktūros korpusai
• Korpusai tinklo serveriams ir jungikliams

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Koks pagrindinis skirtumas tarp konstrukcinio liejimo forma ir įprasto liejimo forma?

Pagrindinis skirtumas yra galutinio komponento naudojimas. Statybos liejimo būdu specialiai gaminamos nešiojamosios dalys, kurios yra labai svarbios surinkimo vientisumui ir saugai, pavyzdžiui, transporto priemonės šasija ar aviacijos sistema. Tam reikia aukštesnių medžiagų vientisumo standartų, mažiau defektų, tokių kaip poringumas, ir dažnai reikia specialių lydinių ir procesų kontrolės, kad būtų užtikrintos aukštesnės mechaninės savybės, tokios kaip stiprumas ir lankstumas.

2. Išmokyti Kaip "odos efektas" naudingas konstrukcinėms dalims?

"Lydų efektas" - labai smulkiai grūdinti tanki sluoksnis, kuris ant dalies paviršiaus susidaro dėl greito lydinio metalo aušinimo ant plieno matmenų. Ši išorinė "odė" paprastai yra stipresnė ir atsparesnė nuovargiui ir korozijai nei liejimo branduolis. Statybinių komponentų atveju tai pagerina bendrą patvarumą ir paviršiaus kietumą, suteikiant veiksmingumo pranašumą, nepridėdami svorio.

3. Išmokyti. Ar gali būti atliekamas šilumos apdorojimas statybinėms liejamosioms dalims?

Taip, daugelyje konstrukcinių elementų naudojamų aliuminio lydinių gali būti atliekamas šilumos apdorojimas, kad būtų dar labiau pagerintos jų mechaninės savybės. Tačiau tam reikia, kad liejimo vidinis sluoksnis būtų labai mažas. Dalyvaus viduje įstrigusi dujos gali plėsti šilumos apdorojimo metu, dėl to atsiranda burbuliukai arba iškraipymas. Tokie procesai, kaip aukštos vakuumo liejimo, dažnai naudojami, kad būtų kuo mažiau užfiksuotų dujų ir pagamintos dalys, tinkamos tolesniam šilumos apdorojimui.