Zjistěme proč A380 tlakové lití hliníkové slitiny je nejlepší volbou. Pochopte, jak z něj lze vyrábět spolehlivé díly, a poznejte jeho slévatelnost a použití spolu se specifickými vlastnostmi.

Složení a vlastnosti hliníkové slitiny pro tlakové lití A380

1. Chemické složení

Primární prvky:

Křemík (Si):

Hlavním prvkem Hliníkový odlitek A380 je křemík. Jeho podíl se pohybuje kolem 7,5-9,5%. Tyto částice snižují teplotu tání a vytvářejí eutektickou fázi s hliníkem.

Křemík je křehký a tvrdý. Proto zlepšuje tekutost a minimalizuje smršťování. Nadměrné množství (>9,5%) však není vždy vhodné. To má za následek hromadění hrubých částic, což ovlivňuje tažnost.

Měď (Cu):

2,5-3,5% obsahu mědi je smícháno v hliníkovém kovu, aby se dosáhlo vysoké pevnosti. Během stárnutí tvoří sraženiny Al₂Cu.

Přidání více než 3,5% měděného prvku způsobuje problémy při tuhnutí. Způsobuje praskání za tepla.

Železo (Fe):

Množství železa v hliníkové slitině pro tlakové lití A380 je přibližně 0,5-1,5%. Tento kov zabraňuje přilnutí roztavených ingotů k formě. Je to proto, že se v ní vyskytují sloučeniny AlFeSi. Ta je dostatečně tvrdá na to, aby se s ní dalo manipulovat. Při nadměrném použití železa nad 1,5 % dochází ke křehnutí struktury β-AlFeSi. To snižuje vliv houževnatosti.

Mangan (Mn):

Slitina A380 na bázi hliníku obsahuje 0,1-0,5% manganu. Střídá nebezpečnou fázi β-AlFeSi na minimálně poškozující α-AlFeMnSi. Zušlechťují se také zrna během tuhnutí.

Hořčík (Mg):

Množství hořčíku (0,1-0,5%) se spojuje s obsahem křemíku a vytváří sraženiny Mg₂Si. To zvyšuje tvrdost. Odlévatelnost se však snižuje s mg nad >0,5%

Zinek (Zn):

0,1-0,5% zinkové slitiny minimalizuje dopad na slitinu hliníkového tlakového odlitku A380. Přesto způsobuje snížení odolnosti proti korozi. K tomu obvykle dochází za přítomnosti nečistoty.

Stopové prvky:

• Až 0,5% niklu zajišťuje lepší stabilitu při vysokých teplotách. Důvodem je tvorba fáze Al₃Ni.
• Přítomnost cínu (Sn) a olova (Pb) nižší než 0,1% zlepšuje obrobitelnost. Ovlivňuje však svařitelnost.
• Přídavek <0,1% chromu (Cr) zjemňuje zrno.

Normy:

Ve formě ASTM B85 jsou ve specifikaci hliníkové slitiny pro tlakové lití A380 uvedeny určité limity. Například Fe ≤1,5%, Cu ≤3,5%. Předepisuje, že složení musí projít chemickou zkouškou pomocí spektrometrie.

2. Fyzikální vlastnosti

• Hustota: 2,7 g/cm³
• Rozsah tání: 565 °C až 630 °C
• Tepelná vodivost: 100 W/m-K při 25 °C
• Elektrická vodivost: 35% IACS
• Teplotní roztažnost: 21,8 µm/m-°C (20-100°C)
• Odolnost proti korozi: Mírná

3. Mechanické vlastnosti

A. Pevnost a tažnost:

Jako odlitek (bez tepelné úpravy):

• Mez pevnosti v tahu (UTS): 325 MPa.
• Mez kluzu (YS): 160 MPa při posunu 0,2%.
• Prodloužení: 3% (omezeno vysokým obsahem křemíku a křehkými fázemi α-AlFeMnSi a β-AlFeSi).
• Tvrdost: 80 HB (Brinell).

T5 Teplota:

• Stárnutí při 150-200 °C po dobu 2-8 hodin
• UTS: 330 MPa
• YS: 170 MPa.
• Prodloužení: 2%
• Tvrdost: 85 HB

T6 Temperace:

• Rozpouštění při 500 °C po dobu 4-12 hodin + zrání
• UTS: 350 MPa
• YS: 185 MPa.
• Prodloužení: 2,5%
• Tvrdost: 90 HB

B. Mikrostruktura:

Slitina hliníku pro tlakové lití A380 vytváří jako primární matrice zrna o velikosti 50-200 µm.

Intermetalické fáze:

• Deskovité částice α-AlFeMnSi s dlouhou životností 5-20 µm zvyšují odolnost proti opotřebení.
• U jehlicovitých fází (β-AlFeSi) o velikosti do 10-30 µm se objevují místa indukce trhlin.
• Prvky Mn zlepšují velikost zrn a snižují ji na <100 µm. Vytvářejí lepší houževnatost.

C. Specializované vlastnosti:

Slitina A380 má dobrou únavovou pevnost od 150 MPa při 10⁷ cyklech (R = -1). Tato vlastnost je výhodná pro výrobu držáků motorů.

Kromě toho se pevnost ve smyku tohoto ingotu pohybuje kolem 200 MPa. To je velmi důležité pro vytváření závitů nebo upevňování různých sestav.

Kromě výše uvedeného je slitina omezena svou rázovou houževnatostí (Charpyho zkouška), která je 5 J při 25 °C. Tento limit také minimalizuje její použití při dynamickém zatížení.

D. Vliv teploty:

Vyšší teploty jsou příčinou srážení hrubých částic. Z tohoto důvodu klesá UTS na 260 MPa (-20%).

Při nízké teplotě pod -50 °C dochází k nárůstu tvrdosti kolem 88 HB (+10%). Důvodem je zpomalení pohybu dislokací.

Aplikace hliníkové tlakové slitiny A380

1. Využití v automobilovém průmyslu

Poměr pevnosti a hmotnosti materiálu pro tlakové lití slitin A380 z něj činí optimální volbu. Proto jej automobilový průmysl používá pro širokou škálu aplikací. Jako např. a380 držáků motoru odlévaných pod tlakem, kryt motoru odlévaný pod tlakem z hliníku, a další automobilové odlitky A380.

Klíčové složky a vlastnosti:

Automobilové díly, jako jsou držáky a skříně, mají mez pevnosti v tahu přibližně 325 MPa. Rovněž vytvářejí bariéry proti nadměrnému teplu až do 200 °C.

V porovnání se staršími železnými bloky tak díl nevyžaduje více energie ani paliva.

Tepelné a mechanické výhody:

Výrobci využívají tepelnou vodivost hliníkové slitiny A380 pro tlakové lití (100 W/m-K) do hlav válců.

Vyznačují se účinným odvodem tepla. Křemíkový materiál v nich při odlévání plynule teče a může nabývat jakýchkoli složitých tvarů.

Trvanlivost a omezení:

Skříně převodovek po procesu popouštění T6 by byly tvrdší. Dosahuje tvrdosti 90 HB.

Tyto díly však neodpovídají požadavkům na tažnost, což omezuje jejich použití v aplikacích s vysokou odolností proti nárazům. Proto se k výrobě kritických dílů používají jejich náhradní slitiny, jako je A383.

Letecké aplikace hliníkové slitiny pro tlakové lití A380

Používání nekonstrukčních součástí:

Pevnostní a odlévací vlastnosti slitinového ingotu pro tlakové lití A380 jej činí výhodným. V leteckém průmyslu se používá k výrobě krytů spoilerů, držáků klapek a držáků křidélek.

Teplotní a pevnostní parametry:

Tato slitina snáší mírné teploty (-50 °C až 150 °C). Jejich mez kluzu po popuštění T6 je 185 MPa. V případě zařízení pro řízení letů jsou díky této úpravě vhodnější.

Výhody přesného lití

Materiál pro tlakové lití A380 nabízí vhodnou odlévatelnost, která umožňuje odlévání i těch nejsložitějších profilů. Díky tomu jej můžete s rozměrovou přesností použít například pro závěsy kormidel.

Omezení a vylepšení:

Přestože tato slitina nabízí mnoho výjimečných vlastností, nedosahuje kvalit letecké slitiny (7075). Například vysokopevnostní tepaná slitina.

Vylepšení, které můžete provést, je odolnost ve vlhkém prostředí. Toho lze dosáhnout tepelným procesem T6 nebo antikorozními nátěry.

Další průmyslové aplikace hliníkové slitiny pro tlakové lití A380

Využití ve stavebnictví:

Ve stavebnictví se hliníková slitina A380 odlévá pro výrobu architektonických forem a okenních rámů.

Průmysl využívá své nejoptimálnější vlastnosti. A to díky odolnosti proti korozi a přísným tolerancím pro přesnost.

Mořské aplikace:

Odolnost slitiny pro tlakové lití letounu A380 vytváří dlouhotrvající a pevné díly pro uložení motoru a palubní příslušenství.

Úprava, jako je eloxování, dále zvyšuje odolnost proti slané vodě.

Výhody pro elektrotechnický průmysl:

Tento materiál je výhodný pro výrobu chladičů a krytů motorů. Poskytuje jim dobrou IACS a tepelnou vodivost. Proto je tato možnost cenově výhodnou nabídkou.

Výhody specifické pro dané odvětví:

Mezi klíčové vlastnosti hliníkové slitiny pro tlakové lití A380 patří nejčastěji rozměrová stálost v celé konstrukci a odolnost proti korozi pro námořní použití.

Obleky pro tepelný management jsou určeny pro elektrické systémy. To znamená, že hliníková slitina pro tlakové lití A380 spadá do kategorie univerzálních kovů.

Charakteristiky odlévání hliníkové slitiny A380 pod tlakem

Proces odlévání

Protože slitina pro tlakové lití A380 má mnohem lepší tekutost, odlévá se s procesními parametry. Tyto parametry zahrnují teploty tání 660-680 °C a vstřikovací tlaky 30-150 MPa.

Tlakové lití:

Hliníkové tlakové lití je nejlepší technikou pro použití Slitina hliníku A380. Výstupní výsledky poskytuje během několika minut a poskytuje úzkou toleranci. Při tomto postupu však hrozí riziko přilepení formy na částice železa, můžete jej použít k vytvoření držáky motoru a380 odlévané pod tlakem a kryt motoru odlévaný pod tlakem z hliníku pro automobilové komponenty, 

Odlévání do písku:

Při odlévání do písku není třeba používat vysoký tlak ani vysoké teploty. Je to proto, že se při něm vytváří profilový tvar z roztavené slitiny za použití nižšího množství (1-5 tlaků až 600-650 °C).

Tento postup můžete použít k odlévání delších dílů, například bloků motorů. Je však velmi pomalý a vytváří drsné povrchy.

Odlévání do trvalých forem:

Trvalé lití do forem přináší vyvážené výhody nákladů a přesných výsledků.

Pracuje při teplotách 630-670 °C.

Správná rychlost chlazení je nezbytná pro kontrolu tuhnutí. Tím se sníží riziko vzniku horkých trhlin.

Vady odlitků

Vady odlitků, které se vyskytují při výrobě, mohou být pórovitost, smrštění nebo vměstky.

• Pórovitost: vzduch nebo plyny přimíchané do odlitku způsobují pórovitost. Zjistěte to pomocí rentgenové kontroly. Pro kontrolu použijte vakuové odplynění.
• Smršťování: Nerovnoměrné chlazení odlitku způsobuje smršťování dílů. Software pro tepelnou simulaci pomáhá při analýze horkých míst. Vyřešte tyto chyby pomocí optimalizovaných návrhů podavačů.
• Zařazení: K tomu dochází v důsledku přítomnosti nečistot. Před použitím kov filtrujte, abyste minimalizovali velikost částic. Zvolte také techniku předehřevu formy.

Tepelné zpracování

Tepelné zpracování roztoku:

Při tomto způsobu úpravy výrobci tlakových odlitků zahřívají kov při teplotě 500 °C po dobu 4-12 hodin. Tím se rozpustí sraženiny Al₂Cu. To se provádí prostřednictvím chlazení o rychlosti >100 °C/s (kalicí voda).

Umělé stárnutí

Umělé stárnutí, stejně jako technika popouštění T6, probíhá při teplotě 150-200 °C po dobu 2-8 hodin. Vytváří nadměrnou pevnost ingotů. Za tímto účelem vytvářejí fáze Mg₂Si a Al₂Cu. Zvyšuje také tvrdost.

Přestárnutí nad 250 °C však způsobuje hrubé srážení. To v důsledku ovlivňuje pevnost a snižuje ji až o 15 %.

Také popouštění T6 zvyšuje odolnost proti únavě a vytváří rafinovanou mikrostrukturu. Přesto snižuje míru prodloužení až na 2,5%.

Odolnost proti korozi hliníkové slitiny pro tlakové lití A380

Korozní mechanismy:

U letounů A380 existuje pravděpodobnost vzniku důlkové koroze v místech bohatých na chloridy, jako je pobřeží. Podobně jako tento problém se ve stagnujících místech (pod šrouby) vyskytuje štěrbinová koroze.

Ke galvanické korozi dochází při vzniku elektrochemických rozdílů potenciálů. Příčinou zhoršování koroze je také obsah železa a mědi.

Ochrana proti korozi:

Existuje mnoho možností ochrany dílů před korozí. Mezi ně patří eloxování, které přidává vrstvu oxidu o tloušťce 10-25 µm.

Proces chromátování pomáhá zbavit se vlhkosti nebo odolávat soli. Mezitím nátěry (epoxidové) zvyšují pevnost tím, že blokují expozici.

Dalšími možnostmi jsou práškové nátěry a tmely. Ty zlepšují výkon lodních nebo automobilových dílů a zvyšují jejich trvanlivost.

Obrábění a výroba hliníkové slitiny pro tlakové lití A380

Obrábění:

S hodnocením 65 až 70%, slitina hliníku a380 se velmi snadno obrábí. Obsahuje spojovací prvky, které mohou být tvrdé, jako jsou částice křemíku. K jeho řezání lze použít karbidové nebo PCD nástroje.

Například úhel sklonu 15° a ostré hrany napomáhají procesu řezání. Jak ukazuje obrázek, řezejte při rychlosti 300-500 m/mi, posuvu 0,5 mm/otáčku a hloubce ≤3,25 mm.

Také správné techniky chlazení mohou zabránit přehřátí nástrojů a zvýšit jejich životnost.

Výroba:

Svařování hliníkové slitiny A380 je poměrně obtížné. Protože praská. Ale můžete použít svařování třením. Při 500-1500 otáčkách za minutu a rychlosti 1-3 mm/s odvádí skvělou práci.

Při pájení pomáhá také předehřev a hliníkové silikonové plnivo. K upevnění nebo nýtování je třeba pracovat ručně, abyste mohli nýty propíchnout, nebo použít houževnaté nýty, např. 1-5 mm.

Závěr:

Nejdůležitějším kovem je hliník pro tlakové lití A380. Obsahuje menší hmotnost, a přitom je houževnatý. Jejich vynikající odlévatelnost umožňuje vyrábět více aplikací s působivou tepelnou odolností. Jedná se o kombinaci hospodárnosti a vyvážených výkonů.

Můžete se však potýkat s jeho nízkou tažností. Úprava temperováním T6 a povlaky mohou zlepšit jeho odolnost. Proto je důležitá pro většinu významných průmyslových odvětví, jako je automobilový a průmyslový průmysl.