ADC12 er en aluminium-silicium-kobber-legering beregnet til trykstøbning. Den indeholder ca. 9,6-12% silicium for høj fluiditet og 1,5-3,5% kobber for øget styrke. Denne legering opnår typisk en trækstyrke på mellem 180-230 MPa. adc12 aluminiumslegeringens massefylde er ca. 2,7 g/cm³, hvilket gør den let. ADC12 har gode bearbejdningsmuligheder, men viser reducerede mekaniske egenskaber over 250 °C.

I dette stykke indhold kan du lære dybdegående detaljer om:

✔ Hvorfor det har overtaget trykstøbning - perfekt fluiditet, minimal krympning

✔ Anvendelser - fra bilindustrien (bilcylindre) til forbrugsvarer (dronerammer)

✔ Hvorfor metalarbejdere vælger den - Styrke + budgetvenlig.

Kemisk sammensætning af ADC12

ADC12 aluminiumslegering indeholder specifikke kvaliteter på grund af sin stamme. Dens vigtigste elementkombination omfatter:

• 6 - 12,0% silicium (Si): - Forbedrer flydeevnen, så den bliver glattere under støbning.
• 5-3,5% af kobber (Cu): - Øger sejheden, men mindsker rustmodstanden.
• ≤0,3% af magnesium (Mg): - Tilføjer bedre hårdhed.
• ≤1,3% af jern (Fe): - Giver styrke, men kan kompromittere skørheden.
• ≤1,0% af zink (Zn): - Modstår rust eller korrosion.
• ≤0,5% af mangan (Mn): - Konkurrerer mod varmeskader.
• Yderligere sporstoffer: ≤0,5% nikkel (Ni) stopper reaktionen af høj varme og bevarer styrken. ≤0,3% tin (Sn) mindsker overfladefriktionen.

Andre er sporstoffer til forbedring af struktur eller finjustering i trykstøbning af aluminium dele.

Se aluminiumslegeringer og metaller forklaret i denne korte video

Elementernes rolle i mikrostruktur og ydeevne

Silikone:

Silicium er fleksibelt og danner meget små, hårde partikler. Disse forbedrer slidstyrken. Tilsætningen øger flydeevnen og fylder formen jævnt ud. Hjælper med at få meget detaljerede former som motorblokke.

Kobber:

Kobber er det hårdeste legeringselement. Når det blandes med aluminium, styrkes bindingerne mellem legeringskrystallerne. Trækstyrken når op på 180 MPa som følge heraf. Det reducerer dog metallets evne til at modstå korrosion. Det er derfor, du skal anvende beskyttende belægninger til dette.

Magnesium:

Magnesium er gavnligt med hensyn til at forfine ADC12-kornstrukturen. Det gør indholdet meget hårdere uden at miste fleksibilitet. Det øger også udholdenheden ved gentagen stress.

Jern:

Jernindholdet skaber stivhed. Du skal dog tilsætte en lavere mængde, maksimalt 1,3%. Det skyldes, at høje mængder påvirker skørheden. Det forårsager ofte revner under tunge belastninger.

Zink og mangan:

Zink fungerer som et beskyttende skjold. Det danner en barriere mod rust, som regel i våde miljøer. I mellemtiden øger mangan denne legerings evne til at klare temperaturer på op til 150 °C.

Nikkel og tin:

Nikkel giver delen den nødvendige styrke til at klare kritiske miljøer som f.eks. varme motorer. Fordelen ved tin er, at det mindsker friktionen i situationer med kontinuerlig bevægelse, som f.eks. geardele.

Sammenligning med ADC10 og ADC14

Flydende eller stærk:

I forhold til omkostningerne er ADC10 ikke meget dyrere end ADC12. Omvendt flyder den bedre, da silicium har et siliciumindhold på 7,5-9,5% silicium.

Hvis man vil lave produkter med meget tynde vægge, er ADC14 et bedre valg. Det skyldes, at den indeholder 16-18% silicium. Denne højere mængde silicium reducerer dog styrken i forhold til ADC12 (200 MPa mod ADC12's 180 MPa).

Varmebestandighed:

ADC12 løser problemer med varmestress. Det skyldes normalt tilsætningen af kobber- og nikkelpartikler. Men dette indhold er ikke så foretrukket som ADC14. Fordi flere kobberelementer i ADC12 resulterer i mindre reaktionsevne over for stram varmetolerance.

Applikationsbaseret udvælgelse:

I dele, der har brug for egenskaber som styrke og moderat varmebestandighed, fungerer ADC12-metal godt. For eksempel topstykker.

I mellemtiden bør du gå efter ADC12-legering, hvor projektet skal være under den budgetvenlige mulighed og have enkle specifikationer.

Som du ved, har de elektroniske dele flere små områder med meget detaljerede dele, så du kan vælge ADC14. Den understøtter komplicerede behov.

Mekaniske egenskaber for ADC12

Trækstyrke og flydespænding:

ADC12 håndterer rivning og deformation. Til dette bruger den sine kombinerede egenskaber af trækstyrke (180-230 MPa) og flydespænding (120-150 MPa). Du kan tjekke denne legerings evne. Send prøven ind i støbe- og bearbejdningsfasen for at få præcise målinger.

Det meste af legeringens styrke forbedres også gennem varmebehandlinger. Denne behandling ændrer mikrostrukturen ved 150°C i 5 timer. Så metallet kan opnå det nødvendige hårdhedsniveau.

Forlængelse og hårdhed:

ADC12 aluminiumslegering har en forlængelse på op til 1-3% før brud. Lav duktilitet opstår på grund af det. Denne legering tilbyder også et godt hårdhedsområde. Det falder under 75-85 HB (Brinell) eller 40-50 HRB (Rockwell B).

Den anden parameter, der kan øge hårdheden, er også kølehastigheden. Den bedre konsistens i temperaturen, f.eks. 7,5 mm/s, er værdifuld i dette tilfælde.

Det medfølgende billede viser forholdet mellem trækspænding. Der er 120 MPA'er, som bliver årsagen til ADC12-svigt og forårsager 78,2%-porøsitet. I mellemtiden kan den tykkere stå imod mere stress.

Slagfasthed og udmattelsesstyrke

ADC12-aluminiumet optager 5 til 8 joule, hvilket er den mængde energi, der absorberes af et pludseligt stød under en Charpy-slagtest. Billedet af S-N-kurven viser dets udmattelsesmodstand. Det er omkring 80 MPa ved 10^6 cyklusser. Det er dog lavere end den sædvanlige. Den ligger typisk mellem 100-150 MPa.

Forlængelse ved udmattelse sker, hvis belastningen er langsom, f.eks. 0,1 mm/s. Den viser desuden 0,02 mm udbredelse af udmattelsesrevner på grund af stress. Brudstyrken er omkring 15 MPa√m.

Anvendelser af ADC12 aluminiumslegering

Anvendelser i bilindustrien:

ADC12-legeringen kan støbes til fremstilling af motorblokke og topstykker. Her finder man dens styrke og letvægtsegenskaber. Den har et lavt energiforbrug i køretøjer på grund af den lavere vægt, op til 15 til 20%.

Letvægtskomponenter forbedrer også brændstofeffektiviteten med så meget som 5 til 8 procent. Deres evne til at klare temperaturer på op til 200 °C gør dem velegnede til at fremstille motordele. Det har også lavere smeltepunkter, som omdanner smeltet væske til dybt detaljerede støbte dele.

Anvendelser i luft- og rumfartsindustrien

De strukturelle dele, som f.eks. motorhuse i luftfartsindustrien, er afhængige af ADC12. Metallet giver dem et godt forhold mellem styrke og vægt. Det hjælper senere med at minimere brændstofforbruget.

Tilsyneladende er ADC12-blokken ikke så almindelig som de andre legeringer. Den har lavere udmattelsesmodstand med op til 10.000 cyklusser.

Industrielle og kommercielle anvendelser

De forskellige typer pumpehuse, gearkasser og elværktøj er normalt lavet af ADC12-metal. Det korroderer mindre og kan modstå slid.

Når vi taler om komponenter til forbrugerelektronik, støber virksomheden rammer til bærbare computere og kamerahuse og giver dem en glat finish.

Fordele og ulemper ved ADC12

Fordele:

• Styrke-til-vægt-forhold: Med 2,7 g/cm³ har denne aluminiumslegering mindre vægt, op til 30%, end stål. Den giver dog en trækstyrke på 180 MPa.
• Modstandsdygtighed over for korrosion: Dele fremstillet af dette metal korroderer mindre, selv i fugtige miljøer. De kan holde i mere end 5 år uden at have en beskyttende belægning.
• Støbbarhed og bearbejdelighed: ADC12 smelter ved 580°C. Det flyder let og fylder komplekse støbeforme jævnt ud. Metallet er en slags skrøbeligt og kræver ikke så meget energi til bearbejdning som hårdere legeringer.

Ulemper:

• Der er flere kobberpartikler i ADC12. Det gør den lidt dyrere end ADC10.
• Legeringen kan ikke klare svejsning og forårsager revner under operationen. Men du kan bruge lasersvejsning ved 500-600 °C til at samle flere komponenter.
• Når der under støbningen blandes luft eller gasser ind, opstår der porøsitet. Producenterne løser dette problem ved hjælp af vakuumstøbning. Det reducerer den til <2%.
• Hvert metal har en vis grænse, og det har ADC12 også. Det mister styrke, når det udsættes for over 250 °C. Derfor er det ikke kompatibelt med områder med høj varme.

ADC12 Aluminium trykstøbningsproces

Oversigt over trykstøbningsprocessen

Metalarbejdere bruger højt tryk til at forme ADC12-metal til komplekse dele. De smelter dem ved 580-620 °C for at føre dem ind i en stålform. De opretholder formens temperatur på op til 50-150 MPa. Processen varer 5 til 30 sekunder og færdiggør et objekt. Nøjagtigheden af størrelsen og resultatet afhænger af størrelse og form.

Procesparametre for ADC12 trykstøbning

• Forvarm formen med en temperatur på op til 200-250 °C. Dette vil hjælpe med at reducere revner.
• Et moderat tryk på mellem 70 og 100 MPa er vigtigt for at fylde de indre dele af matricen.
• Afkølingshastighed på 10-20 °C/s kan påvirke styrken. Kornstørrelsen kan blive bedre eller så minimal som nødvendigt ved at anvende hurtigere afkøling.

Almindelige fejl og udfordringer

• Tilsætning af smeltet legering i hulrummet ved en langsommere hastighed forårsager kolde lukninger. Løs det ved at hæve trykket til 120 MPa.
• Porøsitet kan opstå, når luft fanges. Vakuumstøbning forhindrer det ved 0,1 atm.
• Forkerte køletemperaturer kan påvirke kornene. Det forårsager hulrum. Kontrollér det med 5 til 7 °C/s kølehastighed.
• Ved hjælp af røntgenscanningsteknikken kan man lokalisere defekte områder i dele, f.eks. revner helt ned til 0,2 mm.

Materialeegenskaber for ADC12

1. Fysiske egenskaber:

• Massefylde: 2,68 g/cm³
• Smeltepunkt: 580°C
• Termisk ledningsevne: 96 W/m-K
• Temperaturpåvirkning: Forbliver stabil under 150 °C.

2. Termiske egenskaber:

• Specifik varme: 963 J/kg-K
• Varmeudvidelse: 21,8 µm/m-°C

Legeringens relevans for trykstøbning er dens lavere varmeudvidelse. Det minimerer revnedannelse under afkøling ved 10 °C/s.

3. Elektriske og magnetiske egenskaber

• Elektrisk ledningsevne: 30% IACS
• Magnetisk permeabilitet: 1,02

Der er afbalancerede egenskaber i ADC12. Det er derfor, den er kendt som en alsidig løsning til varmefølsomme og ikke-magnetiske dele.

Oversigt over sammenligninger med andre materialer

• ADC12-barren har mindre vægt (65%) end stålmaterialer.
• I forhold til korrosionsbestandigheden er denne legering bedre end stål. I mellemtiden er kobber mere i stand til at modstå korrosion sammenlignet med ADC12.
• Dette metal er meget billigere (20%) end magnesiumlegeringer.

Udvælgelseskriterier:

Du kan vælge aluminiumslegeringen ADC12 til fremstilling af bilkomponenter som motorblokke eller gearkasser. Især de projekter, hvor det handler om forholdet mellem styrke og vægt.

Derudover passer den til massive produktionsbehov på grund af sin gode flytbarhed. Der er derfor færre fejl i det genererede output.

Du kan også bruge det til at lave billige produkter, da det koster mindre end magnesium. Metallet har gode EMI-afskærmende og ikke-magnetiske egenskaber, som er velegnede til elektroniske huse.

Undgå ADC12 for:

Det anbefales ikke at bruge ADC12-legering til støbning ved ekstreme temperaturer (>250 °C). I stedet kan man bruge stålmateriale.

Til fremstilling af dele til marineindustrien bør man foretrække kobberlegeringer. Magnesium er også et bedre valg til at lave en komponent med høj slagkraft end denne.

Den del, der profilerer, omfatter specifikke detaljer og komplekse områder for at få præcise resultater; en legering af ADC14 er bedre i forhold til ADC12.

Konklusion:

Den lette støbbarhed og den afbalancerede styrke af aluminiumslegeringen ADC12 gør den til det bedste valg til bildele og maskiner. Siliciumpartiklen og blandingen af andet legeringsindhold forbedrer fluiditeten og ydeevnen bedre end ADC14. Du kan vælge ADC12 på grund af dens lette design og overkommelige pris for selv masseproduceret udstyr.