Svarīgākās augststiprības alumīnija sakausējumu markas diešanai

TL;DR

Augstas izturības alumīnija sakausējumu izvēle die casting procesam ietver kompromisu starp galējo izturību un ražošanas vieglumu. Maksimālai mehāniskajai izturībai 200. sērijas sakausējumi un cinka-alumīnija sakausējumi, piemēram, ZA-27, ir vieni no labākajiem variantiem. Tomēr sakausējums A360 nodrošina labāku līdzsvaru starp izturību paaugstinātās temperatūrās un korozijizturību, savukārt B390 piedāvā ārkārtēju nodilumizturību. Galīgās īpašības bieži ievērojami uzlabo ar termoapstrādi, piemēram, T6 režīmā.

Alumīnija sakausējumu grupu izpratne die casting procesam

Pirms izvēlas konkrētu sakausējumu, ir svarīgi saprast galvenās alumīnija sakausējumu grupas vai serijas, ko izmanto injekcijas liešanā. Šīs sērijas, ko klasificējis Alumīnija asociācija, apvieno sakausējumus atkarībā no to galvenajiem sakausējošajiem elementiem, kas nosaka to pamata īpašības. Inženiera izvēles process bieži sākas šajā līmenī, lai ierobežotu opcijas, balstoties uz lietojumprogrammas pamatprasībām.

Katra sērija piedāvā atšķirīgu kombināciju no mehāniskajām īpašībām, liešanas raksturlielumiem un izmaksām. Piemēram, viena sērija var nodrošināt ārkārtēju izturību, taču tās liešana var būt sarežģītāka un dārgāka salīdzinājumā ar parastāku, vispārlietojuma sēriju. Šo pamata atšķirību izpratne ir būtiska, lai pieņemtu informētu lēmumu.

Visbiežāk lietotās sērijas injekcijas liešanā piedāvā skaidras priekšrocības:

• 2xx.x Sērija (Varš): Zināms ar augstāko stiprumu no visām alumīnija sakausēm, 200. sērija var sasniegt mehāniskās īpašības, kas gandrīz divkāršo biežāk sastopamās 300. sērijas rādītājus. Tomēr šis stiprums tiek panākts par zemākas korozijizturības un sarežģītākas liešanas dēļ.
• 3xx.x sērija (Silīcijs + Varš/Magnijs): Šī ir populārākā un plašāk izmantotā sērija matricas liešanai, kur A380 ir nozares pamatmateriāls. Šīs sakausējumi nodrošina lielisku kombināciju starp labu liešanas piemērotību, vidēju stiprumu un izmaksu efektivitāti, tādējādi tās piemērojot milzīgam daudzumam pielietojumu.
• 4xx.x sērija (Silīcijs): Šīs sakausējumi, piemēram, 413, tiek vērtēti par to lielisko liesmas plūdīgumu un spiediena blīvumu. Tas padara tās par ideālu izvēli sarežģītiem daļām vai komponentiem, kuriem jāparedz šķidrumi vai gāzes bez noplūdes, piemēram, hidrauliskajiem cilindriem.
• 5xx.x sērija (Magnijs): 500. sērija, tostarp sakausējumi, piemēram, 518, izceļas ar lielisku korozijizturību, īpaši jūras vides apstākļos, un ar labām virsmas pārstrādes īpašībām. Tā ir iecienīta izvēle detaļām, kurām nepieciešama anodēšana estētiskiem vai aizsargmērķiem, lai gan tā var būt pakļauta karstajam plaisājumam liešanas laikā.

Augstākās stiprības sakausējumi: detalizēta salīdzināšana

Kaut arī 380. sakausējums ir visbiežāk izvēlētais vispārīgiem pielietojumiem, vairāki specializēti sakausējumi nodrošina augstāku stiprību un veiktspējas raksturlielumus, kas nepieciešami prasīgākiem uzdevumiem. Šos materiālus izvēlas tad, kad standarta sakausējumi nespēj atbilst komponenta mehāniskajām, termiskajām vai nodilumizturības prasībām. Izvēle ietver rūpīgu kompromisu analīzi starp galīgo stiprību, liešanas piemērotību un citām kritiskām īpašībām.

Visstiprākie varianti bieži ir no 200. sērijas vai specializētām cinka-alumīnija (ZA) sakausējumu grupām. Saskaņā ar General Foundry Service , 200. sērijas sakausējumi ir pazīstami ar ļoti augstu izturību. Savukārt ZA sakausējumi, piemēram, ZA-27, nodrošina vilkmes izturību, kas var būt ievērojami augstāka nekā tradicionāliem alumīnija sakausējumiem. Zemāk ir salīdzinājums par vadošajiem kandidātiem augstas izturības diezveida lietojumprogrammām.

Salīdzinot šīs opcijas, A360 bieži tiek izvēlēts, ja detaļai jādarbojas agresīvā vidē vai paaugstinātās temperatūrās, nenokļūstot darbības traucējumos. Kā norādīja Rapid Axis , tas kombinē izturību, plastiskumu un korozijas izturību, lai gan tās lietošana liešanā ir sarežģīta, tāpēc jāņem vērā detaļas ģeometrija. B390 ir galvenais izvēles materiāls pielietojumiem, kuros dominē nodilums un berze. Tā augstais silīcija saturs nodrošina cietību, kas ļauj izturēt abrazīvas iedarbības, padarot to par ideālu materiālu iekšdedzes dzinēju sastāvdaļām. Pielietojumiem, kuros nepieciešama maksimāla izturība, galvenie kandidāti ir 200-serija un ZA-27, tomēr tiem nepieciešamas speciālākas liešanas zināšanas un var būt saistītas ar augstākām izmaksām.

Noslēpums galējai izturībai: termoapstrādes loma

Vienkārši izvēloties augstas izturības sakausējumu, problēma tiek atrisināta tikai daļēji. Daudziem alumīnija sakausējumiem, īpaši 200. un 300. sērijas liešanas sakausējumiem, piemēram, 356. un 357., galīgās mehāniskās īpašības tiek atslēgtas ar termoapstrādi. Šis metalurģijas process ietver kontrolētu uzsildīšanu un atdzesēšanu, lai mainītu metāla mikrostruktūru, kā rezultātā ievērojami palielinās cietība, vilkmes izturība un plūstamības robeža.

Termoapstrāde var stabilizēt komponenta izmērus, novērst iekšējos spriegumus, kas radušies liešanas procesā, un optimizēt tā darbību konkrētai pielietošanas jomai. Dažādu termoapstrādes stāvokļu vai modifikāciju izpratne ir būtiska ikvienam inženierim, kas norāda augsta veiktspējas liešanas detaļu. Šos modificējumus apzīmē ar "T", kam seko skaitlis.

Visbiežāk sastopamie modificējumi, kas palielina stiprumu alumīnija liešanas izstrādājumos, ietver:

• F (Kā aizliets): Litās stāvoklis tieši pēc kristalizācijas bez turpmākas termoapstrādes. Īpašības ir pamata līmenī un var mainīties laika gaitā dabiskās novecošanās rezultātā.
• T5 (Mākslīgi novecināts): Litās materiāls tiek atdzesēts no litās temperatūras un pēc tam pakļauts zemas temperatūras novecošanas procesam. Tas nodrošina labu izmēru stabilitāti un vidēji palielinātu stiprumu.
• T6 (Šķīdināts siltumā apstrādāts un mākslīgi novecināts): Tas ir divpakāpju process, lai sasniegtu maksimālo stiprumu. Vispirms litās materiāls tiek uzsildīts līdz augstai temperatūrai, lai sakausējuma elementi izšķīstu cietā šķīdumā, pēc tam to strauji quenchē šķidrumā, lai tos fiksētu vietā. Pēc tam materiāls tiek mākslīgi novecināts zemākā temperatūrā, lai šie elementi izdalītos, kas ievērojami uzcietina un nostiprina materiālu.
• T7 (Šķīdināts siltumā apstrādāts un stabilizēts): Līdzīgi kā T6, bet pēdējais novecošanas process tiek veikts augstākā temperatūrā vai ilgāku laiku. Tas liek sakausējumam pārsniegt tā maksimālo cietību, nodrošinot uzlabotu izmēru stabilitāti un saspīlējuma novēršanu, lai gan galīgā izturība ir nedaudz zemāka salīdzinājumā ar T6.

Norādot T6 termoapstrādi, inženieris var pārveidot vidēji izturīgu detaļu, ko izgatavojusi sakausējums, piemēram, 356, par augsta veiktspējas strukturālu komponentu, kas spēj izturēt daudz lielākas slodzes.

Aiz izturības: būtiskie faktori sakausējuma izvēlē

Kaut arī stiepes izturība ir galvenais aspekts, reti vien tā ir vienīgā faktors, kas nosaka sakausējuma panākumus. Materiāla izvēlē ir būtisks vispārējs pieejas veids, jo koncentrēšanās tikai uz izturību var izraisīt ražošanas vai vides iedarbības saistītas neveiksmes. Lai nodrošinātu, ka izvēlētais sakausējums ir piemērots gan ražošanas procesam, gan gala pielietojumam, rūpīgi jānovērtē vēl vairākas īpašības.

Galvenās no šīm ir litamība , kas attiecas uz to, cik viegli sakausējumu var pārveidot kvalitatīvā detaļā. Tas ietver pretestību defektiem, piemēram, karstajam plaisājumam (plaisas, kas veidojas kristalizācijas laikā) un formas pielipšanai (sakausējuma pielipšana formai). Kā norāda eksperti no Gabrian , slikti liešanai piemēroti sakausējumi var izraisīt augstāku biežu atkritumu daudzumu un palielināt ražošanas izmaksas. Vēl viens svarīgs faktors ir korozijas atbalstība . Detaļas darbības vide nosaka nepieciešamo pretestības līmeni. Piemēram, A360 sakausējumam ir lieliska korozijas izturība, tādēļ tas ir piemērots ārējām vai jūras lietošanas vietām, savukārt A380 šajā ziņā ir tikai viduvējs.

Citi svarīgi parametri, piemēram, spiediena blīvums (svarīgi hidrauliskajiem komponentiem), izmantošanas varmi (kustīgās saskares detaļām), un apstrādājamība arī jāņem vērā. Lai vadītu šo sarežģīto lēmumu pieņemšanu, projektētājiem vajadzētu apsvērt šādus jautājumus:

• Kāda ir maksimālā ekspluatācijas temperatūra, kuru komponents piedzīvos?
• Vai detaļa tiks pakļauta agresīviem elementiem, piemēram, jūras ūdenim, ķīmikālijām vai ceļa sālei?
• Vai komponentam ir jābūt spiedienvietotam, lai saturētu šķidrumus vai gāzes?
• Kādas sekundārās pabeigšanas operācijas, piemēram, anodēšana vai krāsošana, ir nepieciešamas?
• Kādi ir projekta izmaksu ierobežojumi?

Lai gan kokilizliešana piedāvā lielisku līdzsvaru starp izturību, sarežģītību un ražošanas ātrumu, dažām lietojumprogrammām, jo īpaši prasīgajā automašīnu nozarē, var būt vajadzīga pat augstāka izturība vai izturība pret nogurumu, kas virza dizainerus uz citiem procesiem, piemēram, kausēšanu. Piemēram, speciālisti automašīnu kausējumdetāļu jomā, piemēram, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , izmanto procesus, piemēram, karstu kausēšanu, lai ražotu izturīgas sastāvdaļas, kad maksimāla materiāla integritāte ir absolūta prioritāte.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāds ir izturīgākais alumīnijs kokilizliešanai?

Spēcīgākie alumīnija sakausējumi dieļiešanai parasti ir 200. sērijas (alumīnijs-misnis), kurus var termoapstrādāt, lai sasniegtu ļoti augstas mehāniskās īpašības. Turklāt zināms, ka cinka-alumīnija sakausējumi, īpaši ZA-27, ir ārkārtīgi izturīgi, ar vilkmes izturību, kas var būt ievērojami augstāka nekā parastiem alumīnija dieļiešanas sakausējumiem. Tomēr abas šīs iespējas ir grūtāk liešamas un tiek saglabātas augsta veiktspējas pielietojumiem, kuros maksimālā izturība ir būtiska.

2. Vai var liet 6061 alumīniju dieļiešanai?

Lai gan 6061 ir ļoti populārs un izturīgs alumīnija sakausējums, to parasti nelieto augstspiediena dieļiešanai. Tā ķīmiskais sastāvs un kristalizācijas raksturlielumi padara to uzņēmīgu pret defektiem, piemēram, karstajam plaisājumam, straujās dzesēšanas apstākļos, kas raksturīgi augstspiediena dieļiešanai. Tomēr to bieži izmanto citos liešanas procesos, piemēram, gravitācijas dieļiešanā un smilšliešanā, kur dzesēšanas ātrumi ir lēnāki un labāk kontrolējami.