Есенцијални високојаки алуминијумски легури за ливање

ТЛ;ДР

Избор алуминијумских легура високе чврстоће за ливање под притиском укључује компромис између крајње чврстоће и производње. За максималну механичку чврстоћу, легуре серије 200 и цинк-алуминијумске легуре попут ЗА-27 су најбољи кандидати. Међутим, легуре као што је А360 нуде супериорну равнотежу чврстоће на повишеним температурама и отпорности на корозију, док Б390 пружа изузетну отпорност на знојење. Коначне особине се често значајно побољшавају топлотним третманима као што је Т6.

Разумевање породица алуминијумских легура за ливање

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 (Криликон + бакар/магнезијум): Ово је најпопуларнија и најшироко коришћена серија за лијечење штампањем, а А380 је индустријски радни коњ. Ове легуре пружају одличну комбинацију добре лијепаности, умерене чврстоће и трошковне ефикасности, што их чини погодним за широк спектар примена.
• 4xx.x серија (Силикон): Ове легуре, као што је 413, цене се због своје изузетне течности ливања и чврстоће под притиском. То их чини идеалним избором за сложене делове или компоненте који морају да садрже течности или гасове без цурења, као што су хидраулични цилиндри.
• 5xx.x серије (Магнезијум): Серија 500, укључујући легуре попут 518, истиче се по својој одличној отпорности на корозију, посебно у морским окружењима, и врхунским карактеристикама завршног обрисања површине. То је најбољи избор за делове који захтевају анодирање за естетске или заштитне сврхе, иако може бити склонији топлом пуцању током ливења.

Најјаче легуре високе чврстоће: детаљна поређење

Иако је легура 380 најчешћи избор за општe примене, неколико специјализованих легура пружају супериорну чврстоћу и карактеристике перформанси потребне за захтевније улоге. Ови материјали се бирају када стандардне легуре не могу да задовоље механичке, топлотне или отпорне на зношење потребе компоненте. Избор укључује пажљиву анализу компромиса између крајње снаге, отпадности и других критичних својстава.

Најјаче опције често долазе из 200-серије или специјализованих породица цинк-алуминијума (ЗА). Према Општа служба ливарије , 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 Габријан , легуре са слабом способношћу ливења могу довести до већег процента отпада и повећаних трошкова производње. Још један важан фактор је отпорност на корозију ... и не само. Оперативно окружење делова одређује ниво потребне отпорности. На пример, А360 има одличну отпорност на корозију, што га чини погодним за спољашње или поморске примене, док А380 је само поштен у том погледу.

Остала својства као што су трчање за чврстоћу (критична за хидрауличке компоненте), опоравац на зношење (за делове у покретном контакту), и машинска способност 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 Шаои (Нингбо) Технологија метала , користе процесе као што је топло ковање за производњу чврстих компоненти када је апсолутни приоритет максимални интегритет материјала.

Често постављана питања

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.