Кључни алуминијумски легури великог отпора за ливење под притиском

KRATKO

Izbor visokočvrstih aluminijumskih legura za livenje pod pritiskom podrazumeva kompromis između maksimalne čvrstoće i mogućnosti proizvodnje. Za najveću mehaničku čvrstoću, legure serije 200 i cink-aluminijumske legure poput ZA-27 su najjače opcije. Međutim, legure kao što je A360 nude bolju ravnotežu čvrstoće na povišenim temperaturama i otpornosti na koroziju, dok B390 obezbeđuje izuzetnu otpornost na habanje. Konačna svojstva se često značajno poboljšavaju toplotnom obradom poput T6.

Razumevanje porodica aluminijumskih legura za livenje pod pritiskom

Пре него што одаберете специфичну легуру, важно је да разумете основне породице или серије легура алуминијума које се користе у пресовању. Ове серије, које је дефинисао Удружење за алуминијум, групишу легуре на основу њихових главних легираних елемената, који одређују њихова основна својства. Инжењеров процес одабира често почиње на овом нивоу како би сузили опције на основу основних захтева примене.

Свака серија нуди различиту комбинацију механичких својстава, карактеристика ливења и трошкова. На пример, док једна серија може обезбедити изузетну чврстоћу, можда је теже и скупље отопити у односу на уобичајенију, општу серију. Разумевање ових основних разлика је кључно за доношење информисане одлуке.

Најчешће серије у процесу пресовања доносе изражите предности:

• 2xx.x серија (Бакар): Познати по највећој чврстоћи од свих алуминијумских легура, 200 серија може постићи механичка својства која су скоро двоструко већа у односу на чешћу 300 серију. Међутим, ова чврстоћа по цени ниже отпорности према корозији и тежег ливења.
• 3xx.x серија (Силицијум + Бакар/Магнезијум): Ово је најпопуларнија и најшире коришћена серија за прес-ливење, где је A380 индустријски стандард. Ове легуре нуде изузлетну комбинацију добре ливкости, умерене чврстоће и исплативости, због чега су погодне за веома широк спектар примена.
• 4xx.x серија (Силицијум): Ове легуре, као што је 413, цењене су због изврсне течности при ливењу и отпорности на притисак. Због тога су идеалан избор за сложене делове или компоненте који морају садржати течности или гасове без цурења, као што су хидраулични цилиндри.
• 5xx.x серија (Магнезијум): 500 серија, укључујући легуре као што је 518, истиче се изузетном отпорношћу корозији, посебно у морским срединама, и одличним особинама завршне обраде површине. То је први избор за делове који захтевају анодизацију из естетских или заштитних разлога, иако може бити склонија топлотном пуцању током ливења.

Најјаче високочврсте легуре: детаљна компарација

Иако је легура 380 најчешћи избор за опште примене, неколико специјализованих легура омогућава бољу чврстоћу и перформансе неопходне за захтевније услове рада. Ови материјали бирају се када стандардне легуре нису у стању да задовоље механичке, термичке или отпорности на хабање потребе компоненте. Одабир подразумева пажљиву анализу компромиса између максималне чврстоће, ливкости и других кључних особина.

Најјаче опције често потичу из 200 серије или специјализованих цинк-алуминијумских (ZA) породица. Према Општа литежна служба , легуре серије 200 познате су по веома великој чврстоћи. Уз то, ZA легуре као што је ZA-27 имају затезну чврстоћу која може бити значајно већа од традиционалних алуминијумских легура. Испод је поређење најбољих кандидата за примену у високочврстим прес формама.

Приликом поређења ових опција, A360 се често бира када део мора да ради у храпавом окружењу или на вишој температури без квара. Како је напоменуо Rapid Axis , комбинује чврстоћу, дуктилност и отпорност на корозију, мада услед тешкоће у ливењу мора се размотрити геометрија делова. B390 је први избор за примене које подразумевају хабање и трење. Висок садржај силицијума обезбеђује чврстоћу која му омогућава да издржи абразивне силе, због чега је идеалан за компоненте мотора са унутрашњим сагоревањем. За примене које захтевају апсолутно највећу чврстоћу, кандидати су првенствено серија 200 и ZA-27, иако захтевају специјализовано знање у ливењу и могу повлечи више трошкове.

Тајна највеће чврстоће: Улога термичке обраде

Просто бирање легуре високе чврстоће је само део решења. За многе алуминијумске легуре, посебно оне из серије 200 и 300 као што су 356 и 357, њихова кључна механичка својства остварују се топлотном обрадом. Ова металиуршка процедура подразумева контролисано загревање и хлађење ради измене микроструктуре метала, чиме се постиже значајно повећање тврдоће, чврстоће на затег и границе пропорционалности.

Топлотна обрада може стабилизовати димензије компоненте, отклонити унутрашње напоне настале током ливења и оптимизовати њен рад за коначну примену. Разумевање различитих услова топлотне обраде, односно накова, од критичног је значаја за сваког инжењера који спецификује високоперформантни ливени део. Ови накови означавају се словом 'T' праћеним бројем.

Најчешћи накови за побољшање чврстоће алуминијумских литих делова укључују:

• F (As-Cast): Стање ливеног дела одмах након стврдњавања, без даље топлотне обраде. Особине су основне и могу се променити током времена услед природног старења.
• T5 (Вештачко старење): Ливени део се хлади са температуре ливања, а затим подвргава процесу ниске температуре старења. Ово омогућава добру димензионалну стабилност и умерено повећање чврстоће.
• T6 (Растворена топлотна обрада и вештачко старење): Ово је двостепени поступак за постизање максималне чврстоће. Прво се ливени део загреје на високу температуру како би се легирани елементи растворили у чврстој фази, а затим брзо хлади у течности да би се замрзли на месту. Затим се вештачки стари на нижој температури како би се ови елементи истали, чиме се значајно повећава чврстоћа и тврдоћа материјала.
• T7 (Растворена топлотна обрада и стабилизовано): Слично као T6, али се завршни процес старења обавља на вишим температурама или дуже време. Ово доводи легуру иза тачке максималне чврстоће како би се постигла побољшана димензионална стабилност и отпуштање напона, мада са благим смањењем крајње чврстоће у поређењу са T6.

Навођењем T6 термичке обраде, инжењер може претворити део умерене чврстоће направљен од легуре као што је 356 у високоперформантни структурни елемент способан да издржи много већа оптерећења.

Изван чврстоће: кључни фактори у избору легуре

Иако је затегнута чврстоћа први параметар који се разматра, ретко је једини фактор који одређује успех легуре. Неопходан је холистички приступ избору материјала, јер фокусирање искључиво на чврстоћу може довести до кварова повезаних са производњом или излагањем средини. Неколико других особина мора се пажљиво проценити како би се осигурало да изабрана легура добро одговара и процесу производње и коначној намени.

Кључна међу њима је livačka sposobnost , што указује на лакоћу са којом се легура може обликовати у квалитетан део. Ово укључује отпорност према недостацима као што су топлотно пуцање (пукотине које настају током затврђавања) и прилипање легуре умачнику (залепљивање легуре за фому). Како детаљно наводе стручњаци на Gabrian , легуре са слабом способношћу ливења могу довести до већег процента отпада и повећаних трошкова производње. Још један важан фактор је отпорност на корозију . Радно окружење дела одређује ниво отпорности који је потребан. На пример, A360 има изузетну отпорност на корозију, због чега је погодна за спољашњу употребу или морске примене, док је код A380 отпорност на корозију само просечна.

Друге карактеристике попут чврстине под притиском (од суштинског значаја за хидрауличне делове), отпорност на хабање (за делове у покретном контакту) и obradivost морају такође бити узете у обзир. Да би се ова сложена одлука вођења, пројектанти би требало да размотре следећа питања:

• Која је максимална радна температура којој ће компонента бити изложена?
• Да ли ће део бити изложен корозивним елементима као што су слана вода, хемикалије или путни сол?
• Да ли је потребно да компонента буде притисочно чврста да би садржала течности или гасове?
• Које су додатне завршне операције, као што су анодирање или бојање, потребне?
• Који су трошкови за пројекат?

Иако ливање на штампу нуди фантастичну равнотежу снаге, сложености и брзине производње, неке апликације, посебно у захтевном аутомобилском сектору, могу захтевати још већу чврстоћу или отпорност на умору, што покреће дизајнере ка другим процесима као што је ковање. На пример, стручњаци за ковање аутомобилских делова, као што су Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , користе процесе као што је топло ковање за производњу чврстих компоненти када је апсолутни приоритет максимални интегритет материјала.

Često postavljana pitanja

1. у вези са Који је најјачи алуминијум за лијечење?

Најјачи алуминијумски легури за пресовање под притиском углавном су из серије 200 (алуминијум-бакар), који се могу топлотно обрађивати ради постизања веома високих механичких својстава. Поред тога, легуре цинка и алуминијума, нарочито ZA-27, познате су по изузетној чврстоћи, са затегом која може бити значајно већа него код уобичајених алуминијумских легура за ливење под притиском. Међутим, обе ове опције су теже за лити и користе се само за примене високих перформанси где је максимална чврстоћа од суштинског значаја.

2. Да ли се алуминијумска легура 6061 може користити за ливење под притиском?

Иако је 6061 веома популарна и јака алуминијумска легура, она се обично не користи за ливење под високим притиском. Њен хемијски састав и карактеристике стврдњавања чине је склоном дефектима као што је топло пуцање у условима брзог хлађења при ливењу под високим притиском. Међутим, често се користи у другим процесима ливања, као што су гравитационо ливење и ливење у песак, где су брзине хлађења спорије и боље контролисане.