Trykstøbning er en metalformningsproces med høj præcision, der hurtigt omdanner smeltet metal til komplekse geometrier. Støbning indebærer, at smeltet metal som f.eks. aluminiumslegering fyldes i en præcisionsform ved høj hastighed ved hjælp af en trykstøbemaskine. Derefter påføres et højt tryk for at producere store mængder støbegods med høj præcision og fremragende støbeoverflade på kort tid.
Overvej, hvad der gør nogle af de mest anvendte trykstøbningslegeringer så værdifulde, mens vi undersøger det.
"Ifølge den seneste forskning bruges trykstøbte (HPDC) aluminiumslegeringer til varmeafledning i køretøjer, elektronik og kommunikation. Efterhånden som efterspørgslen stiger, undersøger forskerne aluminiumslegeringernes varmeledningsevne."
Kilde: Liu, Yixian, og Shengwu Xiong. "Forskningsfremskridt inden for termisk ledningsevne af højtryksstøbte aluminiumlegeringer." Metals, vol. 14, no. 4, mar. 2024, s. 370. https://doi.org/10.3390/met14040370.
For eksempel dominerer A380 (ADC12) trykstøbning i aluminium, som står for over 90% af produktionen. Andre legeringer har unikke fordele: A360 er bedst til tyndvæggede komponenter, mens AlSi9Cu3 er stærk og slidstærk til stempler og tandhjul.
Det giver en fremragende kvalitet, som ikke kan opnås med andre støbemetoder som f.eks. sandformsstøbning og gravitationsstøbning, herunder høj dimensionsnøjagtighed, god støbeoverflade og en høj grad af frihed i designet.
Hvad er trykstøbning af aluminium?
Trykstøbning af aluminium er en fremstillingsmetode med høj præcision. Denne og andre aluminiumslegeringer bruges til at skabe forskellige dele med smeltet metal. Denne proces går normalt gennem følgende trin:
- Skabelse af forme
- Smeltning af metal
- Indsprøjtning og størkning
- Udskydning og efterbehandling af emner
Populære legeringer til trykstøbning af aluminium
| Legering | Sammensætning | Ejendomme | Anvendelser | Toleranceniveau (typisk) |
| A380 (ADC10) | 92,5% Al, 7,5% Si | Fremragende støbbarhed og modstandsdygtighed over for væske | * Motorblokke, gearkassehuse, beslagForbrugsvarer | ±0.004″ – ±0.008″ |
| A360 | 90-92% Al, 7-8% Si | Bedre fluiditet og tryktæthed | Tyndvæggede komponenter Hydrauliske komponenter | ±0.004″ – ±0.010″ |
| A383 (ADC12) | 85-89% Al, 11-13% Si | Forbedret korrosionsbestandighed sammenlignet med A380 * Lavere mekanisk styrke end A380 | * Lignende applikationer som A380, | ±0.003″ – ±0.008″ |
| AlSi9Cu3 | 85-87% Al, 9-11% Si, 3-4% Cu | * Høj styrke og slidstyrke | * Motorkomponenter (stempler, topstykker) | ±0.002″ – ±0.006″ |
| AlSi10Mg | 89-90% Al, 9-11% Si, 0,3-0,5% Mg | * Forbedret korrosionsbestandighed | * Marine applikationer * Fødevarehåndteringsudstyr | ±0.003″ – ±0.008″ |
| A413.1 | 90-94% Al, 4-6% Si | * Høj styrke og duktilitet | * Bilkomponenter * Luft- og rumfartskomponenter * | ±0.002″ – ±0.005″ |
| A356.2 | 91-93% Al, 7-9% Si, 0,2-0,35% Mg | * God styrke og slidstyrke | * Motorkomponenter og pumpehuse | ±0.003″ – ±0.007″ |
Bemærk: Toleranceniveauer afhænger direkte af design, vægtykkelse og den specifikke producent af trykstøbning. Det er den bedste praksis at konsultere din trykstøbningsproducent.
Legeringer til trykstøbning af aluminium | ADC Material
Mekaniske egenskaber ved trykstøbte aluminiumlegeringer
| Legering | Forlængelse (%) | Trækstyrke (MPa) | Udbyttestyrke (0,2% MPa) | Slagstyrke (J) | Forskydningsstyrke (MPa) | Hårdhed (HB) |
| ADC1 | Moderat | 170-210 | 120-150 | Ikke specificeret | Ikke specificeret | 70-85 |
| ADC3 | Moderat | 240-280 | 180-220 | 2.0-4.0 | Ikke specificeret | 80-95 |
| ADC5 | Høj | Ikke specificeret | Ikke specificeret | Høj | Ikke specificeret | Ikke specificeret |
| ADC6 | Ikke specificeret | Ikke specificeret | Ikke specificeret | Ikke specificeret | Høj | 85-100 |
| ADC10 | Moderat | 260-300 | 200-240 | 2.5-3.5 | Ikke specificeret | 90-100 |
| ADC10Z | Moderat | Svarende til ADC10 | Svarende til ADC10 | Lidt lavere end ADC10 | Ikke specificeret | 85-95 |
| ADC12 | Moderat | 240-280 | 170-210 | 2.0-3.0 | Ikke specificeret | 85-95 |
ADC1
Flydespændingen er lidt lavere, så det er ikke egnet til dele, der kræver høj styrke. Men som nævnt ovenfor siges det at være godt til komplekse former og tynde vægge på grund af dets gode støbbarhed, men det er et standardmateriale, der bruges meget sjældent.
ADC3
Det har ret gode galvaniseringsegenskaber og har god slidstyrke og bearbejdelighed. Det har også fremragende styrkeegenskaber og lufttæthed ved høje temperaturer. Ud over trykbestandighed har det også særlig god trækstyrke og slagfasthed, hvilket gør det nyttigt i anvendelser, der kræver en sådan styrke.
Korrosionsbestandigheden kan også sammenlignes med ADC1og støbbarheden er god, men ikke så god som ADC1. Andre lignende legeringer svarer til A360.0.
ADC5
Selv om det har meget god korrosionsbestandighed, har det ikke god støbbarhed, så det er ikke egnet til produkter med komplekse former. Med hensyn til mekaniske egenskaber har det gode parametre for forlængelse og slagstyrke, så det kan overvejes, når der kræves styrke.
ADC6
Det er et materiale med fremragende slidstyrke og bearbejdelighed og har god polerbarhed. Det er en legering, der svarer til 515.0.
ADC10
Ud over god bearbejdelighed og støbbarhed forbedres styrken også ved at tilsætte Cu som et additivt element. Det er en velafbalanceret type trykstøbt aluminium, der har fremragende styrke og god støbbarhed.
Det bruges ofte, fordi det kan fremstille produkter med fremragende mekaniske egenskaber og god trykbestandighed. Men selvom det har en lignende balance som ADC12kan den ikke matche den anvendte mængde. Som legering svarer det til A380.0.
ADC10Z
Selvom det har egenskaber, der ligner ADC10 som en aluminiumsstøbning, såsom støbbarhed og mekanisk styrke, indeholder den zink som en urenhed og har tendens til at være lidt ringere i støbning af revner og korrosionsbestandighed.
Materialer med et Z i enden er trykstøbte aluminiumsmaterialer, der kan indeholde op til 3% zink (Zn) som en urenhed og er fremstillet i overensstemmelse med oversøiske standarder.
ADC12
ADC12 er en velafbalanceret legeringstype med høje mekaniske egenskaber, bearbejdelighed og støbbarhed til trykstøbning af aluminium. Mere end 90% af produktionen af trykstøbt aluminium siges at være ADC12, og det meste af det bruges til bildele.
Derfor har det en god udbredelse og er et fordelagtigt materiale med hensyn til pris og nem anskaffelse. Men de områder, hvor det er svagt, omfatter korrosionsbestandighed, anodiseringsegenskaber og egenskaber ved kemisk omdannelse. Elektropletteringsegenskaberne er dog meget gode.
Fremstillingsproces for trykstøbning af aluminium
Design
Der er mange ting, der skal afgøres på forhånd. For det første, er designet muligt? Fra at tage mål til at bestemme vægtykkelse, om det skal laves i ét stykke eller i dele. Dette indledende møde er en vigtig opgave, da det har stor indflydelse på det færdige produkt og leveringsdatoen. Vi udfører størkningsanalyse ved hjælp af CAD og skaber den optimale produktform og støbeplan.
Produktion af støbeforme
Baseret på beslutningerne begynder vi at lave støbeform af aluminium. Vi tager højde for produktets størrelse, kompleksitet og anvendelighed og fremstiller det ved hjælp af CNC-maskine, EDM-bearbejdning, skummaskine og andre relaterede fremstillingsprocesser såsom polering af form, gitter, formtilpasning og samling.
Sæt trykstøbeformen ind i trykstøbemaskinen
En trykstøbningsform er helt, så skal formforsøget starte, læg aluminiumsstøbningsformen i trykstøbemaskinen, fastgør hver halvdel korrekt i maskinen, tilslut kølekanalen, fodringspositionen og kontroller alle detaljer, inden du starter støbeprocessen.
Opløsning
Læg en legeringsbarre (AC4C eller AC7A) eller et returmateriale af samme materiale i smelteovnen, og smelt det. Urenheder som gas og oxider fjernes fra den smeltede legering (smeltet metal). Smeltetemperaturen er ca. 660 °C, og støbningstemperaturen er over 700 °C. Temperaturen på støbevandet bestemmes ud fra emnets størrelse.
Støbning
Det smeltede metal trækkes op, hældes i en form og størkner ved hjælp af et kølesystem. Trykstøbeformen åbnes, og den størknede støbning fjernes af robotten og ejektorsystemerne. Afskårne granater, koldbrønde og blinker, som ikke er nødvendige for produktet. De afskårne granater og koldbrønde kan bruges som returmateriale ved at smelte og genbruge dem.
Færdiggør
Vi retter, polerer og maler det, så det er klar til at blive sendt som produkt. Om nødvendigt gennemgår nogle emner yderligere bearbejdning for at opnå dimensionsnøjagtighed. Vi foretager også overfladebehandlinger som alumit, maling og plettering.
Hvordan man øger styrken af en trykstøbt aluminiumsdel
Trykstøbte dele af aluminium har allerede en vis grad af styrke. Du kan dog forbedre den yderligere ved hjælp af overfladebehandling. Da der er forskellige metoder til overfladebehandling, skal du indarbejde den relevante metode afhængigt af dine delkrav.
Bemærk: Tabellen fremhæver legeringselementer, ikke overfladebehandlinger.
Metalbehandlinger og deres fordele
| Behandling af metal | Effekt | Anvendelser |
| Kobber + silicium (legering) | Øger styrken | Komponenter til fly |
| Mangan (legeret) | Øget styrke, modstandsdygtighed over for rust, lettere forarbejdning | Aluminiumsdåser |
| Magnesium (legeret) | Modstandsdygtighed over for rust, lettere bearbejdning | Skibe, køretøjer |
| Magnesium + silicium (legering) | Øget styrke, modstandsdygtighed over for rust | Arkitektoniske vinduesrammer |
| Zink (plettering) | Stærkt øget styrke | Flykomponenter, Jernbanekøretøjer |
Bemærkninger:
- Tabellen fremhæver, at kobber + silicium bruges i en legering, der ikke er malet.
- Maling bruges typisk ikke som behandling af disse metaller for at opnå de nævnte fordele.
- Styrken af trykstøbt aluminium kan øges ved at øge overfladehårdheden med plettering.
- Trykstøbning har højere styrke end sandstøbning eller trykstøbning. Sammenlignet med andre støbemetoder er afkølingshastigheden hurtigere, og støbestrukturen er finere.
Fordele ved trykstøbning af aluminium
Der er seks hovedfordele ved trykstøbning af aluminium.
- Velegnet til masseproduktion
- Dimensionsnøjagtighed er den højeste
- Støbeoverfladen er den glatteste.
- Tyndvæggede produkter kan også fremstilles.
- Du kan vælge mellem materialer med forskellige egenskaber afhængigt af formålet.
- Der er mulighed for forskellige overfladebehandlinger som plettering, kemisk konvertering, alumit og maling afhængigt af anvendelsen.
Desuden kan selv komplekse produkter, der kræver præcision, fremstilles i en enkelt proces, hvor man hælder metal i en form. Det giver høj produktivitet og mulighed for at fremstille produkter i store mængder til lave omkostninger.
Der kræves dog behandling og efterbehandling efter støbningen. Sammenlignet med andre former for støbning giver trykstøbning højere dimensionsnøjagtighed. Da overfladen er glat, er behandling efter støbning måske ikke nødvendig.
Kontakt ALU Die Casting for trykstøbning af aluminium!
Alu trykstøbning er en af de bedste virksomheder inden for trykstøbning. Sammen med aluminium kan vi også levere dele med andre materialer, såsom Vakuumstøbning af zink og trykstøbning af magnesium. Ved at indarbejde topmoderne udstyr kan vi levere støbte aluminiumsdele af høj kvalitet.