ADC12 ist eine Aluminium-Silizium-Kupfer-Legierung für den Druckguss. Sie enthält etwa 9,6-12% Silizium für hohe Fließfähigkeit und 1,5-3,5% Kupfer für erhöhte Festigkeit. Diese Legierung erreicht in der Regel eine Zugfestigkeit zwischen 180-230 MPa. Die Dichte der Aluminiumlegierung ADC12 liegt bei etwa 2,7 g/cm³, was sie leicht macht. ADC12 ist gut zerspanbar, weist aber oberhalb von 250 °C geringere mechanische Eigenschaften auf.

In diesem Beitrag erfahren Sie ausführliche Details über:

✔ Warum es den Druckguss abgelöst hat - perfektes Fließverhalten, minimale Schrumpfung

✔ Anwendungen - von der Automobilindustrie (Autozylinder) bis zu Konsumgütern (Drohnenrahmen)

✔ Warum die Metallarbeiter es wählen - Stärke und Budgetfreundlichkeit.

Chemische Zusammensetzung von ADC12

ADC12 Aluminiumlegierung enthält aufgrund seines Stammes spezifische Eigenschaften. Seine wichtigsten Element Kombination umfasst:

• 6 - 12,0% Silizium (Si): - Verbessert die Fließfähigkeit und macht das Material beim Gießen geschmeidiger.
• 5-3.5% aus Kupfer (Cu): - Erhöht die Zähigkeit, verringert aber die Rostbeständigkeit.
• ≤0,3% an Magnesium (Mg): - Bessere Härte hinzufügen.
• ≤1,3% Eisen (Fe): - Erhöht die Festigkeit, kann aber die Sprödigkeit beeinträchtigen.
• ≤1,0% Zink (Zn): - Beständig gegen Rost und Korrosion.
• ≤0,5% an Mangan (Mn): - Gegen Hitzeschäden ankämpfen.
• Zusätzliche Spurenelemente: ≤0,5% Nickel (Ni) stoppen die Reaktion bei großer Hitze und erhalten die Festigkeit. ≤0,3% Zinn (Sn) verringern die Oberflächenreibung.

Andere sind die Spurenelemente zur Verbesserung der Struktur oder zur Feinabstimmung in Aluminiumdruckguss Teile.

Sehen Sie sich Aluminiumlegierungen Metalle in diesem kurzen Video erklärt

Die Rolle der Elemente in Mikrostruktur und Leistung

Silizium:

Da Silizium flexibel ist, bildet es sehr kleine, zähe Partikel. Diese tragen zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit bei. Seine Zugabe erhöht die Fließfähigkeit und füllt die Form gleichmäßig aus. Hilfreich bei der Herstellung sehr detaillierter Formen wie Motorblöcken.

Kupfer:

Kupfer ist das stärkste Legierungselement. Die Vermischung mit Aluminium stärkt die Verbindungen zwischen den Legierungskristallen. Die Zugfestigkeit erreicht dadurch 180 MPa. Allerdings wird die Korrosionsbeständigkeit des Metalls dadurch verringert. Deshalb müssen Sie Schutzschichten auftragen.

Magnesium:

Magnesium ist für die Verfeinerung der ADC12-Kornstruktur von Vorteil. Es macht seinen Inhalt viel härter, ohne die Flexibilität zu verlieren. Es erhöht auch die Widerstandsfähigkeit bei wiederholter Belastung.

Eisen:

Der Eisengehalt sorgt für Steifigkeit. Sie müssen jedoch eine geringere Menge hinzufügen, maximal 1,3%. Dies liegt daran, dass hohe Mengen die Sprödigkeit beeinträchtigen. Das führt oft zu Rissen unter schweren Lasten.

Zink und Mangan:

Zink dient dazu, Schutzschilde hinzuzufügen. Dadurch werden Barrieren gegen das Rosten errichtet, normalerweise in feuchten Umgebungen. Mangan erhöht die Fähigkeit dieser Legierung, Temperaturen von bis zu 150 °C standzuhalten.

Nickel und Zinn:

Nickel verleiht dem Teil die nötige Festigkeit, um in kritischen Umgebungen wie heißen Motoren zu bestehen. Der Vorteil von Zinn ist die Verringerung der Reibung bei ständiger Bewegung, wie bei Getriebeteilen.

Vergleich mit ADC10 und ADC14

Fluidität vs. Stärke:

Was die Kosten betrifft, so ist ADC10 nicht viel teurer als ADC12. Umgekehrt fließt es besser, da es einen Siliziumgehalt von 7,5-9,5% Silizium hat.

Für die Herstellung von Produkten mit stark verdünnten Wänden ist ADC14 die bessere Wahl. Es enthält nämlich 16-18% Silizium. Dieser höhere Siliziumgehalt verringert jedoch seine Festigkeit im Vergleich zu ADC12 (200 MPa gegenüber 180 MPa bei ADC12).

Hitzebeständigkeit:

ADC12 behebt Probleme mit Hitzestress. Dies ist in der Regel auf den Zusatz von Kupfer- und Nickelpartikeln zurückzuführen. Dieser Gehalt ist jedoch nicht so vorteilhaft wie ADC14. Denn ein höherer Kupferanteil in ADC12 führt zu einer geringeren Reaktionsfähigkeit bei enger Hitzetoleranz.

Anwendungsbezogene Auswahl:

Für Teile, die Eigenschaften wie Festigkeit und mäßige Hitzebeständigkeit erfordern, ist ADC12-Metall gut geeignet. Zum Beispiel bei Zylinderköpfen.

In der Zwischenzeit sollten Sie sich für eine ADC12-Legierung entscheiden, wobei das Projekt unter die budgetfreundliche Option fallen und einfache Spezifikationen haben muss.

Wie Sie wissen, haben die elektronischen Teile mehrere winzige Bereiche mit hochdetaillierten Abschnitten, so dass Sie ADC14 wählen können. Er unterstützt komplizierte Anforderungen.

Mechanische Eigenschaften von ADC12

Zugfestigkeit und Streckgrenze:

ADC12 ist für das Zerreißen und die Verformung zuständig. Dazu nutzt sie ihre kombinierten Eigenschaften von Zugfestigkeit (180-230 MPa) und Streckgrenze (120-150 MPa). Sie können diese Fähigkeit der Legierung überprüfen. Geben Sie ihre Probe in die Guss- und Bearbeitungsphase, um genaue Messungen zu erhalten.

Außerdem verbessert sich die Festigkeit der Legierung größtenteils durch Wärmebehandlungen. Diese Behandlung verändert die Mikrostruktur bei 150°C für 5 Stunden. So kann das Metall den erforderlichen Härtegrad erreichen.

Dehnung und Härte:

Die Aluminiumlegierung ADC12 hat eine Dehnung von bis zu 1-3% vor dem Bruch. Niedrige Duktilität tritt auf, weil es. Diese Legierung bietet auch einen guten Härtebereich. Das fällt unter 75-85 HB (Brinell) oder 40-50 HRB (Rockwell B).

Ein weiterer Parameter, der die Härte erhöhen kann, ist die Abkühlgeschwindigkeit. Die bessere Temperaturkonstanz, z. B. 7,5 mm/s, ist in diesem Fall von Vorteil.

Die Abbildung zeigt das Verhältnis zwischen Zugspannung und Druck. Es gibt 120 MPAs, die der Grund für das Versagen von ADC12 sind und eine Porosität von 78,2% verursachen. In der Zwischenzeit kann das dickere Material einer höheren Belastung standhalten.

Schlagzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit

Das ADC12-Aluminium nimmt 5 bis 8 Joule auf, was der absorbierten Energie eines plötzlichen Stoßes während eines Charpy-Schlagversuchs entspricht. Das Bild der S-N-Kurve zeigt die Ermüdungsfestigkeit des Materials. Sie beträgt etwa 80 MPa bei 10^6 Zyklen. Er ist jedoch niedriger als der übliche Wert. Normalerweise liegt sie zwischen 100-150 MPa.

Die Ausdehnung bei Ermüdung erfolgt bei langsamer Belastung, z. B. 0,1 mm/s. Außerdem zeigt sich eine Ausbreitung der Ermüdungsrisse um 0,02 mm aufgrund der Belastung. Die Bruchfestigkeit beträgt etwa 15 MPa√m.

Anwendungen der ADC12-Aluminiumlegierung

Anwendungen in der Automobilindustrie:

Die ADC12-Legierung ist für die Herstellung von Motorblöcken und Zylinderköpfen gießbar. Hier finden Sie seine Stärke und leichte Eigenschaften. Es verbraucht wenig Energie in Fahrzeugen wegen des geringeren Gewichts, bis zu 15 bis 20%.

Außerdem verbessern leichte Bauteile die Kraftstoffeffizienz um 5 bis 8 Prozent. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Temperaturen von bis zu 200 °C zu bewältigen, eignen sie sich für die Herstellung von Motorenteilen. Außerdem hat sie einen niedrigeren Schmelzpunkt, der geschmolzene Flüssigkeit in detailreiche Gussteile verwandelt.

Anwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Die Strukturteile, wie z. B. die Motorgehäuse in der Luft- und Raumfahrtindustrie, sind auf ADC12 angewiesen. Das Metall verleiht ihnen ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Das ist später hilfreich, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren.

Offenbar ist der ADC12-Block nicht so verbreitet wie die anderen Legierungen. Er hat eine geringere Ermüdungsfestigkeit von bis zu zehntausend Zyklen.

Industrielle und kommerzielle Anwendungen

Die verschiedenen Arten von Pumpengehäusen, Getrieben und Elektrowerkzeugen werden normalerweise aus ADC12-Metall hergestellt. Es korrodiert weniger und ist verschleißfester.

Was die Komponenten der Unterhaltungselektronik angeht, so gießt das Unternehmen Laptop-Rahmen und Kameragehäuse und verleiht ihnen eine glatte Oberfläche.

Vorteile und Nachteile von ADC12

Vorteile:

• Festigkeits-Gewichts-Verhältnis: Mit 2,7 g/cm³ hat diese Aluminiumlegierung ein geringeres Gewicht (bis zu 30%) als Stahl. Sie bietet jedoch eine Zugfestigkeit von 180 MPa.
• Korrosionsbeständigkeit: Die aus diesem Metall hergestellten Teile korrodieren weniger, selbst in feuchter Umgebung. Sie können mehr als 5 Jahre halten, ohne eine Schutzbeschichtung zu haben.
• Gießbarkeit und Bearbeitbarkeit: ADC12 schmilzt bei 580°C. Es fließt reibungslos und füllt komplexe Formen gleichmäßig aus. Das Metall ist eine Art zerbrechlich und benötigt nicht so viel Energie für die Bearbeitung wie härtere Legierungen.

Benachteiligungen:

• In ADC12 sind mehr Kupferpartikel enthalten. Das macht es etwas teurer als ADC10.
• Die Legierung verträgt kein Schweißen und verursacht während des Vorgangs Risse. Sie können jedoch Laserschweißen bei 500-600 °C verwenden, um mehrere Komponenten zusammenzufügen.
• Wenn beim Gießen Luft oder Gase eingemischt werden, entsteht Porosität. Die Hersteller beheben dieses Problem durch Vakuumgussverfahren. Dadurch wird der Wert auf <2% gesenkt.
• Jedes Metall hat eine bestimmte Grenze, und so auch ADC12. Es verliert an Festigkeit, wenn es einer Temperatur von über 250 °C ausgesetzt wird. Aus diesem Grund ist es nicht für Hochtemperaturbereiche geeignet.

ADC12 Aluminium-Druckgussverfahren

Überblick über das Druckgussverfahren

Metallarbeiter verwenden hohen Druck, um ADC12-Metall zu komplexen Teilen zu formen. Sie schmelzen sie bei 580-620 °C, um sie in eine Stahlform zu geben. Sie halten Formtemperaturen von bis zu 50-150 MPa aufrecht. Der Vorgang dauert 5 bis 30 Sekunden, bis ein Objekt fertig ist. Die Genauigkeit der Größe und des Ergebnisses hängt von der Größe und Form ab.

ADC12 Druckguss-Prozessparameter

• Heizen Sie die Form auf eine Temperatur von 200-250°C vor. Dies trägt dazu bei, Risse zu reduzieren.
• Ein moderater Druck zwischen 70 und 100 MPa ist wichtig, um das Innere der Matrize zu füllen.
• Die Abkühlungsgeschwindigkeit von 10-20°C/s kann die Festigkeit beeinflussen. Die Korngröße kann durch eine schnellere Abkühlung verbessert oder auf ein Minimum reduziert werden.

Häufige Mängel und Herausforderungen

• Das Einfüllen von geschmolzener Legierung in die Kavität bei langsamerer Geschwindigkeit führt zu Kaltverschlüssen. Beheben Sie dies, indem Sie den Druck auf 120 MPa erhöhen.
• Porosität kann durch Lufteinschlüsse entstehen. Das Vakuumgießen verhindert dies bei 0,1 atm.
• Die Anwendung ungeeigneter Kühltemperaturen kann die Körner beeinträchtigen. Es entstehen Hohlräume. Kontrollieren Sie dies mit Abkühlungsraten von 5 bis 7 °C/s.
• Mit der Röntgentechnik lokalisieren Sie die Fehlerbereiche in Teilen wie Risse, die nur 0,2 mm groß sind.

Materialeigenschaften von ADC12

1. Physikalische Eigenschaften:

• Dichte: 2,68 g/cm³
• Schmelzpunkt: 580°C
• Wärmeleitfähigkeit: 96 W/m-K
• Temperatur-Effekte: Bleibt unter 150°C stabil.

2. Thermische Eigenschaften:

• Spezifische Wärme: 963 J/kg-K
• Thermische Ausdehnung: 21,8 µm/m-°C

Die Bedeutung der Legierung für den Druckguss liegt in ihrer geringeren Wärmeausdehnung. Sie minimiert die Rissbildung beim Abkühlen mit 10°C/s.

3. Elektrische und magnetische Eigenschaften

• Elektrische Leitfähigkeit: 30% IACS
• Magnetische Permeabilität: 1,02

Der ADC12 verfügt über ausgewogene Eigenschaften. Deshalb ist er als vielseitige Option für wärmeempfindliche und nichtmagnetische Teile bekannt.

Übersicht über den Vergleich mit anderen Materialien

• Der ADC12-Block hat ein geringeres Gewicht (65%) als Stahlmaterialien.
• Was die Korrosionsbeständigkeit angeht, so ist diese Legierung besser als Stahl. Inzwischen ist Kupfer im Vergleich zu ADC12 korrosionsbeständiger.
• Dieses Metall ist viel billiger (20%) als Magnesiumlegierungen.

Kriterien für die Auswahl:

Sie können die Aluminiumlegierung ADC12 für die Herstellung von Automobilkomponenten wie Motorblöcke oder Getriebegehäuse wählen. Dies gilt insbesondere für Projekte, bei denen das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht eine Rolle spielt.

Darüber hinaus eignet es sich aufgrund seiner guten Fließfähigkeit für massive Produktionsanforderungen. Infolgedessen gibt es weniger Fehler in der Produktion.

Sie können es auch für die Herstellung erschwinglicher Produkte verwenden, da es weniger kostet als Magnesium. Dieses Metall besitzt eine gute EMI-Abschirmung und nichtmagnetische Eigenschaften, die für elektronische Gehäuse geeignet sind.

Vermeiden Sie ADC12 für:

Es wird empfohlen, die Legierung ADC12 nicht für Gussanwendungen bei extremen Temperaturen (>250°C) zu verwenden. Stattdessen kann Stahlmaterial verwendet werden.

Für die Herstellung von Teilen für die Schiffsindustrie sind Kupferlegierungen vorzuziehen. Auch Magnesium ist eine bessere Wahl für die Herstellung eines hochbelastbaren Bauteils als dieses.

Der Teil, der Profile umfasst spezifische Details und komplexe Bereiche, um präzise Ergebnisse zu erhalten; eine Legierung von ADC14 ist besser im Vergleich zu ADC12.

Schlussfolgerung:

Die leichte Gießbarkeit und die ausgewogene Festigkeit der Aluminiumlegierung ADC12 machen sie zur besten Wahl für Automobilteile und Maschinen. Die Siliziumpartikel und die Mischung aus anderen Legierungsbestandteilen verbessern die Fließfähigkeit und Leistung besser als ADC14. Sie können ADC12 wegen seines geringen Gewichts und seiner Erschwinglichkeit auch für Massenprodukte wählen.