Svarbiausi stiprūs aliuminio lydiniai liejimui

TRUMPAI

Aukštos stiprybės aliuminio lydinių parinkimas lydinių liejimui reiškia kompromisą tarp maksimalaus stiprumo ir apdirbamumo. Didžiausiam mechaniniam stiprumui pasiekti geriausi variantai yra 200 serijos lydiniai bei cinkuotų aliuminio lydinių, tokių kaip ZA-27, atmainos. Tačiau tokie lydiniai kaip A360 siūlo geresnį stiprumo prie aukštų temperatūrų ir korozijos atsparumo balansą, o B390 užtikrina išskirtinį atsparumą dilimui. Galutinės savybės dažnai ženkliai patobulinamos terminiais apdorojimais, pvz., T6.

Aliuminio lydinių šeimų supratimas lydinių liejimui

Prieš pasirenkant konkretų lydinį, būtina suprasti pagrindines liejimo formose naudojamas aliuminio lydinių šeimas ar serijas. Šias serijas, klasifikuojamas pagal pagrindinius legiruojančius elementus, nustato Aluminum Association, o tai lemia jų pagrindines savybes. Inžinieriaus atrankos procesas dažnai prasideda šiuo lygiu, kad apribotų pasirinkimus pagal taikymo pagrindinius reikalavimus.

Kiekviena serija siūlo skirtingą mechaninių savybių, liejimo charakteristikų ir kainos derinį. Pavyzdžiui, viena serija gali užtikrinti itin didelę stiprumą, tačiau jos liejimas gali būti sudėtingesnis ir brangesnis nei dažniau naudojamos, universalaus pobūdžio serijos. Šių pagrindinių skirtumų supratimas yra esminis, norint priimti informuotą sprendimą.

Dažniausiai die casting naudojamos serijos atneša aiškius pranašumus:

• 2xx.x Serija (Varis): 200 serijos lydiniai žinomi dėl didžiausios stiprumo savybių tarp aliuminio lydinių, jų mechaninės savybės gali būti beveik dvigubai didesnės nei dažniausiai naudojamos 300 serijos. Tačiau šis stiprumas pasiekiamas mažinant korozijos atsparumą ir darant sudėtingesniu liejimą.
• 3xx.x serija (Silicis + Varis/Magnis): Tai populiariausia ir plačiausiai naudojama siurblinio liejimo serija, kurios pramonės standartas yra A380. Šie lydiniai siūlo puikų derinį iš gerų liejimo savybių, vidutinio stiprumo ir kainos efektyvumo, todėl tinka labai įvairioms aplikacijoms.
• 4xx.x serija (Silicis): Šie lydiniai, tokie kaip 413, vertinami dėl puikios liejimo skystumo savybių ir slėgio sandarumo. Dėl to jie yra idealus pasirinkimas sudėtingos formos detalėms arba komponentams, kurie turi nepraleisti skysčių ar dujų, pvz., hidrauliniams cilindrams.
• 5xx.x serija (Magnis): 500 serija, įskaitant lydinius kaip 518, išsiskiria puikiu atsparumu korozijai, ypač jūrinėje aplinkoje, taip pat pranašesniais paviršiaus apdorojimo bruožais. Tai populiariausias pasirinkimas detalėms, kurioms reikalingas anodizavimas dėl estetinių ar apsaugos tikslų, nors šie lydiniai gali būti labiau linkę į karštą skilimą liejant.

Geriausi aukštos stiprybės lydiniai: išsami palyginimo apžvalga

Nors 380 lydinys yra dažniausias pasirinkimas bendrosioms aplikacijoms, keletas specializuotų lydinių užtikrina pranašesnę stiprybę ir našumą reikalaujančiose srityse. Šie medžiagų tipai parenkami tuomet, kai standartiniai lydiniai negali atitikti komponento mechaninių, šiluminių ar atsparumo dilimui reikalavimų. Pasirinkimas apima kruopščią kompromisų analizę tarp galutinės stiprybės, liejimo savybių ir kitų esminių charakteristikų.

Stipriausi variantai dažnai būna iš 200 serijos arba specializuotų cinko-aliuminio (ZA) šeimų. Pagal General Foundry Service , 200 serijos lydiniai žinomi dėl labai didelės stiprumo. Tuo pačiu metu ZA lydiniai, tokie kaip ZA-27, pasižymi temptine stiprybe, kuri gali būti žymiai aukštesnė už tradicinių aliuminio lydinių stiprumą. Žemiau pateikta aukšto stiprumo presavimo liejimo taikymų lyderių palyginimas.

Palygindami šias parinktis, A360 dažniausiai parenkamas, kai detalė turi veikti sunkiomis sąlygomis ar padidėjusioje temperatūroje, neprarandant funkcionalumo. Kaip pastebėjo Rapid Axis , ji derina stiprumą, plastiškumą ir atsparumą korozijai, nors dėl sunkumo liejimo procese reikia atsižvelgti į detalės geometriją. B390 yra pagrindinis pasirinkimas taikymams, kuriuos apibrėžia dilimas ir trintis. Dėl didelio silicio kiekio ji tampa pakankamai kietas, kad išlaikytų abrazyvines jėgas, todėl yra puikus pasirinkimas vidaus degimo variklio komponentams. Taikymams, reikalaujantiems absoliučiai aukščiausio stiprumo, pagrindiniai kandidatai yra 200-serija ir ZA-27, nors jų liejimui reikia specializuotesnės techninės žinios ir gali būti susiję su aukštesnėmis sąnaudomis.

Paslaptis, užtikrinanti aukščiausią stiprumą: termoinių apdorojimų vaidmuo

Paprastai pasirinkti aukštos stiprumo lydinį yra tik dalis sprendimo. Daugeliui aliuminio lydinių, ypač 200 ir 300 serijų liejimo lydiniams, tokiems kaip 356 ir 357, jų galutiniai mechaniniai savybės pasiekiamos terminio apdorojimo būdu. Šis metalurginis procesas apima kontroliuojamą kaitinimą ir aušinimą, siekiant pakeisti metalo mikrostruktūrą, dėl ko žymiai padidėja kietumas, tempimo stipris ir takumo riba.

Terminis apdorojimas gali stabilizuoti detalės matmenis, pašalinti vidinius įtempimus, atsiradusius liejimo metu, ir optimizuoti jos našumą konkrečiai taikomajai paskirčiai. Suprantant skirtingas terminio apdorojimo būsenas, arba sukietinimus, yra labai svarbu bet kuriam inžinieriui, nustatančiam aukšto našumo liejinio charakteristikas. Šios būsenos žymimos raide „T“, po kurios seka skaičius.

Dažniausi aliuminio liejinių stiprumui didinti naudojami sukietinimai yra:

• F (As-Cast): Lietinio būklė iš karto po kristalizacijos, be jokio tolesnio terminio apdorojimo. Savybės yra bazinės ir gali keistis laikui bėgant dėl natūralaus senėjimo.
• T5 (Dirbtinai seninama): Lietinys aušinamas nuo lietimo temperatūros, o po to veikiamas žemos temperatūros seninimo procesu. Tai užtikrina gerą matmenų stabilumą ir vidutinį stiprumo padidėjimą.
• T6 (Apdorota tirpalo karščiu ir dirbtinai seninama): Tai dviejų etapų procesas, skirtas pasiekti maksimalų stiprumą. Pirmiausia lietinys įkaitinamas iki aukštos temperatūros, kad lydinio elementai ištirptų į kietą tirpalą, tada greitai užlašininamas skystyje, kad šie elementai būtų „užfiksuoti“ vietoje. Po to jis dirbtinai seninamas žemesnėje temperatūroje, kad šie elementai išsiskirtų ir taip žymiai sustiprintų bei sukietintų medžiagą.
• T7 (Apdorota tirpalo karščiu ir stabilizuota): Panašu į T6, tačiau galutinis senėjimo procesas atliekamas aukštesnėje temperatūroje arba ilgesnį laiką. Tai leidžia lydiniui pasiekti didesnę dimensinę stabilumą ir įtempties atlaisvinimą, nors šiek tiek sumažėja maksimalus stiprumas, palyginti su T6.

Nurodydamas T6 terminį apdorojimą, inžinierius gali transformuoti vidutiniškai stiprų detalę iš tokio lydinio kaip 356 į aukšto našumo konstrukcinį komponentą, gebantį išlaikyti žymiai didesnes apkrovas.

Už stiprumo ribų: svarbūs veiksniai parenkant lydinį

Kol kas tempimo stipris yra pagrindinis dėmesio centras, tačiau retai būna vienintelis veiksnys, lemiantis lydinio sėkmę. Svarbu taikyti visapusišką požiūrį į medžiagos parinkimą, nes susitelkimas tik ant stiprumo gali sukelti gedimus, susijusius su gamyba ar aplinkos poveikiu. Siekiant užtikrinti, kad pasirinktas lydinys tiktų tiek gamybos procesui, tiek galutiniam naudojimui, būtina atidžiai įvertinti keletą kitų savybių.

Tarp svarbiausių yra liejiamumas , kuris nurodo, kiek lengvai lydinys gali būti suformuotas į aukštos kokybės detalę. Tai apima atsparumą defektams, tokiems kaip karštas plyšimas (įtrūkimai, atsirandantys kristalizuojantis) ir formos prikibimas (lydinio prikibimas prie formos). Kaip išsamiai paaiškina ekspertai Gabrian , blogos liejimo savybės turintys lydiniai gali sukelti didesnį broko kiekį ir padidinti gamybos išlaidas. Kitas svarbus veiksnys yra korozijos atsparumas . Detalės darbo aplinka lemia reikiamą atsparumo lygį. Pavyzdžiui, A360 turi puikų atsparumą korozijai, todėl tinka lauko ar jūros aplinkose naudoti, tuo tarpu A380 šiuo požiūriu yra tik vidutiniškas.

Kitos savybės, tokios kaip hermetiškumas (ypač svarbu hidraulinėms detalėms), atsparumas dilimui (detales, esančias judančioje sąlytyje), ir darbomis taip pat turi būti įvertintos. Siekiant padėti priimti sudėtingą sprendimą, projektuotojams vertėtų atsižvelgti į šiuos klausimus:

• Kokia bus maksimali darbo temperatūra, kuriai bus veikiami komponentas?
• Ar detalė bus veikiama agresyvių elementų, tokių kaip jūros vanduo, cheminės medžiagos ar kelio druska?
• Ar komponentas turi būti sandarus, kad sulaikytų skysčius ar dujas?
• Kokios antrinės apdailos operacijos, pvz., anodizavimas ar dažymas, reikalingos?
• Kokie yra projekto kaštų apribojimai?

Nors presavimas siūlo puikų stiprumo, sudėtingumo ir gamybos greičio balansą, kai kurios sritys, ypač reikalaujamoje automobilių pramonėje, gali reikalauti dar didesnio stiprumo ar atsparumo nuovargiui, todėl konstruktoriams tenka pasirinkti kitus procesus, tokius kaip kušinėjimas. Pavyzdžiui, automobilių kušinių detalių specialistai, tokie kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , naudoja karštojo kušinėjimo procesus patvaresnėms detalėms gaminti, kai maksimalus medžiagos vientisumas yra absoliučiai svarbiausias.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Koks stipriausias aliuminis presavimui?

Stipriausi aliuminio lydiniai presavimui dažniausiai yra 200 serijoje (aliuminis-varis), kuriuos galima termiškai apdoroti, kad būtų pasiekiamos labai aukštos mechaninės savybės. Be to, žinoma, kad cinko-aliuminio lydiniai, konkretikai ZA-27, yra nepaprastai stiprūs, jų temptinė stipris gali būti žymiai didesnė už įprastų aliuminio presavimo lydinių. Tačiau abu šie variantai yra sunkiau liejami ir naudojami tik aukšto našumo taikymuose, kur būtina maksimali stipris.

2. Ar 6061 aliuminį galima presuoti?

Nors 6061 yra labai populiarus ir stiprus aliuminio lydinys, jis paprastai nenaudojamas aukšto slėgio presavimui. Jo cheminė sudėtis ir kristalizacijos charakteristikos daro jį jautriu defektams, tokiems kaip karšti įtrūkimai, esant greito aušinimo sąlygoms aukšto slėgio presavimo metu. Tačiau jis dažnai naudojamas kituose liejimo procesuose, pavyzdžiui, gravitaciniame arba smėlio formų liejime, kai aušinimo sparta yra lėtesnė ir geriau kontroliuojama.