ADC12 je slitina hliníku, křemíku a mědi určená pro tlakové lití. Obsahuje zhruba 9,6-12% křemíku pro vysokou tekutost a 1,5-3,5% mědi pro zvýšení pevnosti. Tato slitina obvykle dosahuje pevnosti v tahu mezi 180-230 MPa. hustota hliníkové slitiny adc12 je přibližně 2,7 g/cm³, což ji činí lehkou. ADC12 nabízí dobrou obrobitelnost, ale při teplotě nad 250 °C vykazuje snížené mechanické vlastnosti.
V této části obsahu se dozvíte podrobné informace o:
✔ Proč převzal tlakové lití - dokonalá tekutost, minimální smrštění
✔ Aplikace - od automobilového průmyslu (automobilové válce) po spotřební zboží (rámy dronů)
✔ Proč si ji kovodělníci vybírají - Síla + příznivý rozpočet.
Chemické složení ADC12
Slitina hliníku ADC12 obsahuje specifické vlastnosti díky svému kmeni. Jeho hlavní kombinace prvků zahrnuje:
- 6 - 12,0% křemíku (Si): - Zlepšuje tekutost, takže je hladší během lití.
- 5-3,5% mědi (Cu): - Zvyšuje houževnatost, ale snižuje odolnost proti korozi.
- ≤0,3% hořčíku (Mg): - Přidejte lepší tvrdost.
- ≤1,3% železa (Fe): - (železo): dodává pevnost, ale může zhoršit křehkost.
- ≤1,0% zinku (Zn): - Odolnost proti korozi.
- ≤0,5% manganu (Mn): - Soutěží proti poškození teplem.
- Další stopové prvky: ≤0,5% niklu (Ni) zastavuje reakci vysokého tepla a udržuje pevnost. ≤0,3% cínu (Sn) snižuje povrchové tření.
Jiné jsou stopové prvky pro zlepšení struktury nebo jemné doladění v. tlakové lití hliníku díly.
Podívejte se na vysvětlení kovů ze slitin hliníku v tomto krátkém videu
Úloha prvků v mikrostruktuře a výkonnosti
Křemík:
Křemík je pružný a vytváří velmi malé, houževnaté částice. Ty zlepšují odolnost proti opotřebení. Jeho přídavek zvyšuje tekutost a rovnoměrně vyplňuje formu. Pomáhá při získávání vysoce detailních tvarů, jako jsou bloky motorů.
Měď:
Měď je nejtvrdším legujícím prvkem. Její smíchání s hliníkem posiluje vazby mezi krystaly slitiny. Pevnost v tahu tak dosahuje 180 MPa. Snižuje však schopnost kovu odolávat korozi. Proto je nutné použít ochranné nátěry pro tento účel.
Hořčík:
Hořčík je prospěšný z hlediska zjemnění struktury zrn ADC12. Díky němu je jeho obsah mnohem tvrdší, aniž by ztratil pružnost. Zvyšuje také odolnost při opakovaném namáhání.
Železo:
Obsah železa vytváří tuhost. Je však nutné přidat nižší množství, maximálně 1,3%. Vysoké množství má totiž vliv na křehkost. Ta často způsobuje praskliny při velkém zatížení.
Zinek a mangan:
Zinek slouží k přidání ochranných štítů. Ten vytváří bariéry proti korozi, obvykle ve vlhkém prostředí. Mangan mezitím zvyšuje schopnost této slitiny odolávat teplotám až do 150 °C.
Nikl a cín:
Nikl dodává dílu potřebnou pevnost pro kritická prostředí, jako jsou horké motory. Výhodou cínu je snížení tření při neustálém pohybu, například u dílů převodovek.
Srovnání s ADC10 a ADC14
Plynulost vs. pevnost:
Podle nákladů není ADC10 o mnoho dražší než ADC12. Naopak, proudí lépe, protože křemík má obsah křemíku 7,5-9,5% křemíku.
Pro výrobu výrobků s vysoce ztenčenými stěnami je vhodnější volbou ADC14. Obsahuje totiž křemík 16-18%. Toto vyšší množství křemíku však snižuje jeho pevnost ve srovnání s ADC12 (200 MPa oproti 180 MPa u ADC12).
Tepelná odolnost:
ADC12 řeší problémy s tepelným stresem. To je obvykle způsobeno přidáním částic mědi a niklu. Tento obsah však není tak výhodný jako ADC14. Protože větší množství měděných prvků v ADC12 má za následek menší reaktivitu vůči přísné tepelné toleranci.
Výběr na základě aplikace:
U dílů, které potřebují vlastnosti jako pevnost a mírnou tepelnou odolnost, se kov ADC12 osvědčuje. Například hlavy válců.
Mezitím byste měli zvolit slitinu ADC12, kde projekt musí být v rámci finančně nenáročné varianty a mít jednoduché specifikace.
Jak víte, elektronické součástky mají několik malých oblastí s velmi detailními částmi, takže si můžete vybrat ADC14. Podporuje složité potřeby.
Mechanické vlastnosti ADC12
Pevnost v tahu a mez kluzu:
ADC12 zvládá trhání a deformaci. Využívá k tomu jejich kombinované vlastnosti - pevnost v tahu (180-230 MPa) a mez kluzu (120-150 MPa). Tuto schopnost slitiny si můžete ověřit. Předejte její vzorek do fáze odlévání a obrábění, abyste získali přesná měření.
Také většina pevnosti slitiny se zvyšuje tepelným zpracováním. Toto ošetření mění její mikrostrukturu při 150 °C po dobu 5 hodin. Kov tak může dosáhnout potřebné úrovně tvrdosti.
Prodloužení a tvrdost:
Hliníková slitina ADC12 má před lomem prodloužení až 1-3%. Z toho důvodu dochází k nízké tažnosti. Tato slitina také nabízí dobrý rozsah tvrdosti. Ta spadá pod 75-85 HB (Brinell) nebo 40-50 HRB (Rockwell B).
Dalším parametrem, který může zvýšit tvrdost, je také rychlost chlazení. V tomto případě je cenná lepší konzistence teploty, např. 7,5 mm/s.
Uvedený obrázek ukazuje vztah mezi napětím v tahu. Existuje 120 MPA, které se stávají příčinou selhání ADC12 a způsobují pórovitost 78,2%. Mezitím silnější vydrží větší namáhání.
Odolnost proti nárazu a únavová pevnost
Hliník ADC12 pojme 5 až 8 joulů, což je množství absorbované energie náhlého nárazu při Charpyho nárazové zkoušce. Obrázek S-N křivky ukazuje jeho únavovou odolnost. To je přibližně 80 MPa při 10^6 cyklech. Je však nižší než obvyklá. Obvykle se pohybuje mezi 100-150 MPa.
K prodloužení při únavě dochází, pokud je zatížení pomalé, např. 0,1 mm/s. Dále vykazuje 0,02 mm šíření únavových trhlin vlivem napětí. Lomová pevnost se pohybuje kolem 15 MPa√m.
Aplikace hliníkové slitiny ADC12
Aplikace v automobilovém průmyslu:
Slitina ADC12 se dá odlévat pro výrobu bloků motorů a hlav válců. Kde najdete její pevnostní a lehké vlastnosti. Díky nižší hmotnosti spotřebovává ve vozidlech málo energie, a to až 15 až 20%.
Lehké komponenty také zlepšují spotřebu paliva až o 5 až 8 procent. Jejich schopnost odolávat teplotám až 200 °C je vhodná pro výrobu součástí motorů. Mají také nižší body tání, které přeměňují roztavenou kapalinu na hluboce propracované odlitky.
Aplikace v leteckém průmyslu
Konstrukční díly, jako jsou skříně motorů v leteckém a kosmickém průmyslu, se spoléhají na ADC12. Tento kov jim dodává poměr pevnosti a hmotnosti. To je později užitečné při minimalizaci spotřeby paliva.
Ingot ADC12 zřejmě není tak běžný jako ostatní slitiny. Má nižší únavovou odolnost až o deset tisíc cyklů.
Průmyslové a komerční aplikace
Různé typy skříní čerpadel, převodovek a elektrického nářadí se obvykle vyrábějí z kovu ADC12. Méně koroduje a odolává opotřebení.
Pokud jde o komponenty spotřební elektroniky, odlévá rámy notebooků a těla fotoaparátů a dodává jim hladký povrch.
Výhody a nevýhody ADC12
Výhody:
- Poměr pevnosti k hmotnosti: s 2,7 g/cm³ má tato hliníková slitina nižší hmotnost, až 30%, než ocel. Poskytuje však pevnost v tahu 180 MPa.
- Odolnost proti korozi: Díly vyrobené z tohoto kovu méně korodují, a to i ve vlhkém prostředí. Bez ochranného nátěru mohou vydržet více než 5 let.
- Odlévatelnost a obrobitelnost: ADC12 se taví při 580 °C. Plynule teče a rovnoměrně vyplňuje složité tvary forem. Kov je svým způsobem křehký a k obrábění nepotřebuje tolik energie jako tvrdší slitiny.
Nevýhody:
- V ADC12 je více měděných částic. Proto je o něco dražší než ADC10.
- Slitina nezvládá svařování a během operace vzniká prasklina. K montáži více součástí však můžete použít laserové svařování při teplotě 500-600 °C.
- Když se při odlévání přimísí vzduch nebo plyny, vznikne pórovitost. Výrobci tento problém řeší metodami vakuového lití. Tím se sníží na <2%.
- Každý kov má určitý limit a stejně tak ADC12. Při teplotě nad 250 °C ztrácí pevnost. Proto není kompatibilní s oblastmi s vysokou teplotou.
Proces tlakového lití hliníku ADC12
Přehled procesu tlakového lití
Obráběči kovů používají vysoký tlak k tvarování kovu ADC12 do složitých dílů. Taví je při teplotě 580-620 °C a vkládají do ocelové formy. Udržují ve formě teplotu až 50-150 MPa. Proces trvá 5 až 30 sekund a dokončí jeden předmět. Přesnost velikosti a výsledku závisí na velikosti a tvaru.
Parametry procesu tlakového lití ADC12
- Formu předehřejte na teplotu 200-250 °C. To pomůže snížit trhliny.
- Mírný tlak mezi 70 a 100 MPa je důležitý pro vyplnění vnitřních druhů matrice.
- Rychlost chlazení, která se pohybuje v rozmezí 10-20 °C/s, může ovlivnit pevnost. Rychlejším chlazením lze dosáhnout lepší nebo minimální velikosti zrn.
Běžné vady a problémy
- Přidávání roztavené slitiny do dutiny při nižší rychlosti způsobuje studené uzavírání. Napravte to zvýšením tlaku na 120 MPa.
- Pórovitost může vzniknout při zachycení vzduchu. Vakuové lití jí zabraňuje při 0,1 atm.
- Použití nesprávných teplot chlazení může mít vliv na zrna. Způsobuje dutiny. Řiďte se rychlostí chlazení 5 až 7 °C/s.
- Pomocí rentgenového skenování můžete lokalizovat vadné oblasti v dílech, jako jsou trhliny o velikosti pouhých 0,2 mm.
Vlastnosti materiálu ADC12
1. Fyzikální vlastnosti:
- Hustota: 2,68 g/cm³
- Bod tání: 580 °C
- Tepelná vodivost: 96 W/m-K
- Vliv teploty: Zůstává stabilní při teplotách pod 150 °C.
2. Tepelné vlastnosti:
- Měrné teplo: 963 J/kg-K
- Teplotní roztažnost: 21,8 µm/m-°C
Význam slitiny pro tlakové lití spočívá v její nižší tepelné roztažnosti. Minimalizuje praskání při ochlazování při rychlosti 10 °C/s.
3. Elektrické a magnetické vlastnosti
- Elektrická vodivost: 30% IACS
- Magnetická propustnost: 1,02
V ADC12 jsou vyvážené atributy. Proto je známý jako univerzální volba pro díly citlivé na teplo a nemagnetické díly.
Přehled srovnání s jinými materiály
- Ingot ADC12 má nižší hmotnost (65%) než ocelové materiály.
- Ve srovnání s korozní odolností je tato slitina lepší než ocel. Měď je přitom ve srovnání s ADC12 odolnější vůči korozi.
- Tento kov je mnohem levnější (20%) než hořčíkové slitiny.
Kritéria výběru:
Hliníkovou slitinu ADC12 můžete zvolit k výrobě automobilových komponentů, jako jsou bloky motorů nebo skříně převodovek. Zejména u projektů, kde jde o poměr pevnosti a hmotnosti.
Kromě toho se hodí pro potřeby masivní výroby díky své dobré plynulosti. V důsledku toho se ve vygenerovaném výstupu vyskytuje méně vad.
Můžete ho také použít k výrobě cenově dostupných výrobků, protože stojí méně než hořčík. Tento kov má dobré stínění proti elektromagnetickému rušení a nemagnetické vlastnosti vhodné pro elektronické kryty.
Vyhněte se ADC12 pro:
Slitinu ADC12 se nedoporučuje používat pro odlévání při extrémních teplotách (>250 °C). Místo toho lze použít ocelový materiál.
Pro výrobu dílů pro lodní průmysl dávejte přednost slitinám mědi. Také hořčík je lepší volbou pro výrobu vysoce odolné součásti než tato.
Součástí profilů jsou specifické detaily a složité oblasti pro získání přesných výsledků; slitina ADC14 je lepší ve srovnání s ADC12.
Závěr:
Snadná odlévatelnost a vyvážená pevnost hliníkové slitiny ADC12 z ní činí nejlepší volbu pro automobilové díly a strojní zařízení. Částice křemíku a směs dalších legujících látek zlepšují tekutost a výkon lépe než ADC14. Slitinu ADC12 můžete zvolit pro její lehkou konstrukci a cenovou dostupnost i pro sériově vyráběná zařízení.