Lassen Sie uns herausfinden, warum diese Legierung eine erste Wahl ist. Verstehen Sie, wie sie zuverlässige Teile produzieren kann, indem Sie ihre Gießbarkeit und ihre Verwendung sowie ihre spezifischen Eigenschaften kennenlernen.

Zusammensetzung und Eigenschaften der A380-Aluminiumlegierung

1. Chemische Zusammensetzung

Primäre Elemente:

Silizium (Si):

Das Hauptelement der Legierung A380 ist Silizium. Sein Anteil beträgt etwa 7,5-9,5%. Diese Teilchen senken den Schmelzpunkt und bilden eine eutektische Phase mit Aluminium.

Silizium ist spröde und hart. Deshalb verbessert es die Fließfähigkeit und minimiert die Schrumpfung. Eine übermäßige Menge (>9,5%) ist jedoch nicht immer geeignet. Dies führt zur Bildung von groben Partikeln und beeinträchtigt die Duktilität.

Kupfer (Cu):

2,5-3,5% des Kupfergehalts wird in Aluminiummetall gemischt, um eine hohe Festigkeit zu erreichen. Es bildet Al₂Cu-Ausscheidungen während der Alterung.

Die Zugabe von mehr als 3,5% Kupferelementen führt zu Problemen bei der Erstarrung. Es verursacht Heißrissbildung.

Eisen (Fe):

Die Menge an Eisen im A380 beträgt etwa 0,5-1,5%. Dieses Metall verhindert, dass geschmolzene Blöcke an der Form haften bleiben. Das liegt daran, dass es AlFeSi-Verbindungen gibt. Diese sind schwer genug zu handhaben. Bei übermäßiger Verwendung von Eisen, über 1,5 %, wird die β-AlFeSi-Struktur spröde. Es senkt die Auswirkungen der Zähigkeit.

Mangan (Mn):

Die Aluminiumbasislegierung A380 besteht aus 0,1-0,5% Mangan. Sie verwandelt die gefährliche Phase β-AlFeSi in minimal schädigendes α-AlFeMnSi. Außerdem verfeinern sie die Körner während der Erstarrung.

Magnesium (Mg):

Die Magnesiummenge (0,1-0,5%) verbindet sich mit dem Siliziumgehalt und erzeugt Mg₂Si-Ausscheidungen. Dies erhöht die Härte. Die Gießbarkeit wird jedoch mit mg über >0,5% verringert.

Zink (Zn):

0,1-0,5% der Zinklegierung minimiert die Auswirkungen auf das Metall des A380. Trotzdem führt es zu einer Abnahme der Korrosionsbeständigkeit. Dies geschieht in der Regel mit der Anwesenheit von Verunreinigungen.

Spurenelemente:

• Ein Nickelgehalt von bis zu 0,5% führt zu einer besseren Hochtemperaturstabilität. Dies ist auf die Bildung der Al₃Ni-Phase zurückzuführen.
• Das Vorhandensein von Zinn (Sn) und Blei (Pb) mit einem Anteil von weniger als 0,1% verbessert die Bearbeitbarkeit. Es beeinträchtigt jedoch die Schweißbarkeit.
• Die Beimischung von <0,1% Chrom (Cr) verfeinert das Korn.

Normen:

Die Spezifikation der A380-Legierung in der Form ASTM B85 weist bestimmte Grenzwerte auf. Zum Beispiel: Fe ≤1,5%, Cu ≤3,5%. Sie schreibt vor, dass die Zusammensetzung eine chemische Prüfung durchlaufen muss Spektrometrie.

2. Physikalische Eigenschaften

• Dichte: 2,7 g/cm³
• Schmelzbereich: 565°C bis 630°C
• Wärmeleitfähigkeit: 100 W/m-K bei 25°C
• Elektrische Leitfähigkeit: 35% IACS
• Wärmeausdehnung: 21,8 µm/m-°C (20-100°C)
• Korrosionsbeständigkeit: Mäßig

3. Mechanische Eigenschaften

A. Festigkeit und Duktilität:

Wie gegossen (keine Wärmebehandlung):

• Höchstzugkraft (UTS): 325 MPa.
• Streckgrenze (YS): 160 MPa bei 0,2% Versatz.
• Dehnung: 3% (begrenzt durch seinen hohen Siliziumgehalt sowie die spröden Phasen α-AlFeMnSi und β-AlFeSi).
• Härte: 80 HB (Brinell).

T5 Temperament:

• Reifung bei 150-200°C für 2-8 Stunden
• UTS: 330 MPa
• YS: 170 MPa.
• Dehnung: 2%
• Härte: 85 HB

T6 Temperament:

• Gelöst bei 500°C für 4-12 Stunden + Gealtert
• UTS: 350 MPa
• YS: 185 MPa.
• Dehnung: 2.5%
• Härte: 90 HB

B. Mikrostruktur:

Die A380-Aluminiumlegierung bildet mit einer Korngröße von 50-200 µm die Hauptmatrix.

Intermetallische Phasen:

• Die plättchenförmigen Partikel aus α-AlFeMnSi mit 5-20 µm Langlebigkeit verbessern die Verschleißfestigkeit.
• Die Art der nadelförmigen Phasen (β-AlFeSi) bis zu 10-30 µm zeigen Rissinduktionsstellen.
• Mn-Elemente verbessern die Korngröße und reduzieren sie auf <100 µm. Sie sorgen für eine bessere Zähigkeit.

C. Spezialisierte Eigenschaften:

Die A380-Legierung hat eine gute Ermüdungsfestigkeit von 150 MPa bei 10⁷ Zyklen (R = -1). Diese Eigenschaft ist für die Herstellung von Triebwerkshalterungen von Vorteil.

Außerdem beträgt die Scherfestigkeit dieses Blocks etwa 200 MPa. Das ist sehr wichtig für die Herstellung von Gewinden oder die Befestigung verschiedener Baugruppen.

Außerdem ist die Legierung auf eine Schlagzähigkeit (Charpy-Test) von 5 J bei 25 °C beschränkt. Dieser Grenzwert minimiert auch die Verwendung bei dynamischen Belastungen.

D. Auswirkungen der Temperatur:

Höhere Temperaturen sind der Grund für die Ausfällung von groben Partikeln. Aus diesem Grund sinkt die UTS auf 260 MPa (-20%).

Bei niedrigen Temperaturen unter -50°C kommt es zu einem sprunghaften Anstieg des Härtegrads um 88 HB (+10%). Dies liegt daran, dass die Bewegung der Versetzungen langsamer wird.

Anwendungen der A380-Aluminiumlegierung

1. Verwendung in der Automobilindustrie

Das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht der Legierung A380 macht sie zu einer optimalen Wahl. Aus diesem Grund wird sie von der Automobilindustrie für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.

Hauptbestandteile und Eigenschaften:

Die Automobilteile, wie Halterungen und Gehäuse, weisen eine Zugfestigkeit von rund 325 MPa auf. Sie setzen auch Barrieren gegen übermäßige Hitze bis zu 200°C.

Das bedeutet, dass das Teil im Vergleich zu älteren Eisenblöcken nicht mehr Energie oder Kraftstoff verbraucht.

Thermische und mechanische Vorteile:

Die Hersteller nutzen die Wärmeleitfähigkeit der A380-Legierung (100 W/m-K) für Zylinderköpfe.

Sie verfügen über eine effiziente Wärmeableitung. Das Siliziummaterial fließt während des Gießens reibungslos und nimmt jede komplexe Form an.

Dauerhaftigkeit und Einschränkungen:

Die Getriebegehäuse wären nach einem T6-Anlassverfahren härter. Es wird eine Härte von 90 HB erreicht.

Die Teile entsprechen jedoch nicht den Anforderungen an die Duktilität, was ihre Verwendung in Anwendungen mit hoher Schlagbeanspruchung einschränkt. Aus diesem Grund werden für die Herstellung kritischer Teile Ersatzlegierungen wie A383 verwendet.

Luft- und Raumfahrtanwendungen der A380-Aluminiumlegierung

Verwendung von nicht-strukturellen Komponenten:

Die Festigkeit und Gießbarkeit des A380-Blocks machen ihn zu einem bevorzugten Werkstoff. In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird er für die Herstellung von Spoilergehäusen, Klappenhalterungen und Querruderbefestigungen verwendet.

Temperatur und Festigkeitsleistung:

Diese Legierung kann mäßigen Temperaturen standhalten (-50°C bis 150°C). Die Streckgrenze liegt bei 185 MPa nach dem T6-Glühen. Durch diese Behandlung sind sie für Flugsteuerungsgeräte besser geeignet.

Vorteile des Präzisionsgusses

Das A380-Material lässt sich gut gießen und nimmt auch die kompliziertesten Profile an. Daher können Sie es für Dinge wie Ruderscharniere mit Maßgenauigkeit verwenden.

Beschränkungen und Verbesserungen:

Obwohl die Legierung viele außergewöhnliche Eigenschaften aufweist, verfügt sie nicht über die Qualitäten der Luft- und Raumfahrtqualität (7075). Zum Beispiel, hochfeste Knetlegierung.

Die Verbesserung, die Sie vornehmen können, ist die Haltbarkeit unter feuchten Bedingungen. Dies kann durch das T6-Hitzeverfahren oder Korrosionsschutzbeschichtungen erreicht werden.

Andere Industrieanwendungen der A380-Aluminiumlegierung

Baugewerbe Verwendungen:

Im Bausektor wird die Legierung A380 zur Herstellung von Architekturformen und Fensterrahmen gegossen.

Die Industrie setzt ihre besten Eigenschaften ein. Das ist mit Korrosionsbeständigkeit und engen Toleranzen für Genauigkeit.

Anwendungen in der Schifffahrt:

Die Langlebigkeit des A380 führt zu langlebigen und robusten Teilen für Triebwerksaufhängungen und Deckbeschläge.

Eine Behandlung, wie das Eloxieren, erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Salzwasser zusätzlich.

Vorteile für die Elektroindustrie:

Dieses Material ist für die Herstellung von Kühlkörpern und Motorgehäusen von Vorteil. Es verleiht ihnen eine gute IACS und Wärmeleitfähigkeit. Aus diesem Grund ist diese Option ein Preis-Leistungs-Angebot.

Branchenspezifische Vorteile:

Zu den wichtigsten Eigenschaften des A380 gehören in der Regel die Dimensionsstabilität in der gesamten Konstruktion und die Korrosionsbeständigkeit für die Schifffahrt.

In der Zwischenzeit sind die Wärmemanagement-Anzüge für elektrische Systeme. Dies bedeutet, dass die Legierung A380 in die Kategorie der vielseitigen Metalle fällt.

Gusseigenschaften der A380-Aluminiumlegierung

Gussverfahren

Da die Legierung A380 eine viel bessere Fließfähigkeit aufweist, wird sie mit bestimmten Prozessparametern gegossen. Zu diesen Parametern gehören Schmelzpunkte von 660-680 °C und Spritzdrücke von 30-150 MPa.

Druckguss:

Aluminium-Druckguss ist die beste Technik, die man anwenden kann. Sie führt innerhalb weniger Minuten zu einem Ergebnis und bietet eine enge Toleranz. Bei diesem Verfahren besteht jedoch die Gefahr, dass die Form an den Eisenpartikeln haften bleibt.

Sandguss:

Beim Sandguss ist es nicht erforderlich, hohen Druck oder hohe Temperaturen zu verwenden. Dies liegt daran, dass die geschmolzene Legierung mit einer geringeren Menge (1-5 Druck bis 600-650°C) eine Profilform bildet.

Mit diesem Verfahren können Sie längere Teile wie Motorblöcke gießen. Es ist jedoch sehr langsam und erzeugt raue Oberflächen.

Kokillengießen:

Der Kokillenguss bietet ausgewogene Kostenvorteile bei gleichzeitig präzisen Ergebnissen.

Es arbeitet bei 630-670°C.

Die richtigen Abkühlungsraten sind notwendig, um die Erstarrung zu kontrollieren. Dadurch wird das Risiko von Heißrissen verringert.

Gussmängel

Gussfehler, die während der Herstellung auftreten, können Porosität, Schrumpfung oder Einschlüsse sein.

• Porosität: Im Gussstück vermischte Luft oder Gase verursachen Porosität. Ermitteln Sie dies mit einer Röntgeninspektion. Um dies zu kontrollieren, verwenden Sie eine Vakuumentgasung.
• Schrumpfung: Ungleichmäßige Abkühlung des Gussstücks führt zu Schwund in den Teilen. Die thermische Simulationssoftware hilft bei der Analyse von Hotspots. Beheben Sie diese Fehler mit optimierten Speiserdesigns.
• Einschluss: Dies geschieht durch das Vorhandensein von Verunreinigungen. Filtern Sie das Metall vor der Verwendung, um die Partikelgröße zu minimieren. Entscheiden Sie sich außerdem für vorgewärmte Formtechniken.

Wärmebehandlung

Wärmebehandlung der Lösung:

Bei dieser Art der Behandlung erhitzen die Hersteller das Metall 4-12 Stunden lang bei 500 °C. Dadurch werden die Al₂Cu-Ausscheidungen aufgelöst. Dies geschieht mit einer Abkühlgeschwindigkeit von >100°C/s (Abschreckwasser).

Künstliche Alterung

Die künstliche Alterung, wie die T6-Temperierung, erfolgt bei 150-200 °C für 2-8 Stunden. Sie erzeugt eine übermäßige Festigkeit der Barren. Dazu bilden sie Mg₂Si und Al₂Cu-Phasen. Es erhöht auch die Härte.

Die Überalterung bei über 250°C führt jedoch zu groben Ausscheidungen. Dies wirkt sich auf die Festigkeit aus, die um bis zu 15 Prozent sinkt.

Außerdem verbessert der T6-Zustand die Ermüdungsbeständigkeit und sorgt für ein verfeinertes Gefüge. Trotzdem senkt es die Dehnungsrate auf bis zu 2,5%.

Korrosionsbeständigkeit der A380-Aluminiumlegierung

Korrosionsmechanismen:

Bei A380 besteht die Gefahr von Lochfraßkorrosion an chloridreichen Stellen, wie z. B. an der Küste. Ähnlich verhält es sich mit der Spaltkorrosion, die an stagnierenden Stellen (unter Bolzen) auftritt.

Galvanische Korrosion entsteht, wenn elektrochemische Potenzialunterschiede auftreten. Der Eisen- und Kupfergehalt ist auch der Grund für die Verschlechterung der Korrosion.

Schutz vor Korrosion:

Es gibt viele Möglichkeiten, Teile vor Korrosion zu schützen. Eine davon ist das Eloxieren, bei dem eine Oxidschicht von 10-25 µm aufgebracht wird.

Der Chromatierungsprozess hilft, Feuchtigkeit loszuwerden oder Salz zu widerstehen. In der Zwischenzeit erhöhen die Farbbeschichtungen (Epoxid) die Festigkeit, indem sie die Belichtung blockieren.

Die anderen Optionen sind Pulverbeschichtungen und Versiegelungen. Sie verbessern die Leistung von Schiffs- oder Autoteilen und erhöhen die Haltbarkeit.

Bearbeitung und Herstellung der A380-Aluminiumlegierung

Bearbeitungen:

Mit einer Bewertung von 65 bis 70% ist die Aluminiumlegierung a380 sehr leicht zu bearbeiten. Es gibt Inhalt der verbündeten Elemente, die hart sein können, wie Silizium-Partikel. Für diese, können Sie Hartmetall oder PCD-Werkzeuge verwenden, um es zu schneiden.

Ein Spanwinkel von 15° und scharfe Kanten unterstützen den Schneidprozess. Wie die Abbildung zeigt, schneiden Sie mit 300-500 m/mi, einem Vorschub von 0,5 mm/U und einer Tiefe von ≤3,25 mm.

Außerdem kann die richtige Kühlung eine Überhitzung der Werkzeuge vermeiden und ihre Lebensdauer verlängern.

Fabrikation:

Es ist ziemlich schwierig, A380-Material zu schweißen. Denn es reißt. Aber man kann Rührreibschweißen verwenden. Bei 500-1500 Umdrehungen pro Minute und 1-3 mm/s leistet es gute Arbeit.

Auch das Vorwärmen und Aluminium-Silikonfüller helfen beim Löten. Zum Befestigen oder Nieten müssen Sie manuell arbeiten, um zu stechen oder harte Nieten (1-5 mm) zu verwenden.

Schlussfolgerung:

Die Aluminiumlegierung A380 ist das wichtigste Metall. Sie hat ein geringes Gewicht und ist dennoch sehr zäh. Ihre exzellente Gießbarkeit ermöglicht die Herstellung zahlreicher Anwendungen mit beeindruckender Hitzebeständigkeit. Es ist eine Kombination aus Kosteneffizienz und ausgewogenen Leistungen.

Allerdings könnten Sie mit seiner geringen Duktilität zu kämpfen. Die Behandlung T6 Temper und Beschichtungen können seine Haltbarkeit zu verbessern. Aus diesem Grund ist es für die meisten großen Industrien, wie Automobil und Industrie, wichtig.