Το ADC12 είναι ένα κράμα αλουμινίου-πυριτίου-χαλκού σχεδιασμένο για χύτευση σε μήτρα. Περιέχει περίπου 9,6-12% πυρίτιο για υψηλή ρευστότητα και 1,5-3,5% χαλκό για αυξημένη αντοχή. Αυτό το κράμα επιτυγχάνει συνήθως αντοχή σε εφελκυσμό μεταξύ 180-230 MPa. Η πυκνότητα του κράματος αλουμινίου adc12 είναι περίπου 2,7 g/cm³, καθιστώντας το ελαφρύ. Το ADC12 προσφέρει καλή κατεργασιμότητα αλλά παρουσιάζει μειωμένες μηχανικές ιδιότητες πάνω από τους 250°C.
Σε αυτό το κομμάτι του περιεχομένου, μάθετε σε βάθος λεπτομέρειες σχετικά με:
✔ Γιατί έχει αντικαταστήσει τη χύτευση - τέλεια ρευστότητα, ελάχιστη συρρίκνωση
✔ Εφαρμογές-Από την αυτοκινητοβιομηχανία (κύλινδροι αυτοκινήτων) έως καταναλωτικά αγαθά (πλαίσια drone)
✔ Γιατί το επιλέγουν οι μεταλλουργοί - Δύναμη + φιλικό προς τον προϋπολογισμό.
Χημική σύνθεση του ADC12
ADC12 κράμα αλουμινίου περιέχει συγκεκριμένες ιδιότητες λόγω του στελέχους του. Ο συνδυασμός των κύριων στοιχείων του περιλαμβάνει:
- 6 - 12,0% πυριτίου (Si): - Βελτίωση της ρευστότητας, καθιστώντας το πιο ομαλό κατά τη χύτευση.
- 5-3.5% χαλκού (Cu): - Ενισχύει την ανθεκτικότητα αλλά μειώνει την αντοχή στη σκουριά.
- ≤0,3% μαγνησίου (Mg): - Προσθέστε καλύτερη σκληρότητα.
- ≤1,3% σιδήρου (Fe): - Δίνει αντοχή αλλά μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την ευθραυστότητα.
- ≤1,0% ψευδαργύρου (Zn): - Αντιστέκεται στη σκουριά ή τη διάβρωση.
- ≤0,5% μαγγανίου (Mn): - Ανταγωνίζονται κατά της θερμικής βλάβης.
- Πρόσθετα ιχνοστοιχεία: ≤0.5% νικελίου (Ni) σταματούν την αντίδραση της υψηλής θερμότητας, διατηρώντας την αντοχή. ≤0.3% κασσίτερου (Sn) μειώνει την τριβή της επιφάνειας.
Άλλα είναι τα ιχνοστοιχεία για την ενίσχυση της δομής ή τη λεπτομερή ρύθμιση σε χύτευση αλουμινίου μέρη.
Δείτε τα κράματα αλουμινίου Μέταλλα εξηγούνται σε αυτό το σύντομο βίντεο
Ρόλος των στοιχείων στη μικροδομή και την απόδοση
Πυρίτιο:
Το πυρίτιο, όντας εύκαμπτο, δημιουργεί πολύ μικρά, σκληρά σωματίδια. Αυτά βελτιώνουν την αντοχή στη φθορά. Η προσθήκη του αυξάνει τη ρευστότητα και γεμίζει ομοιόμορφα το καλούπι. Βοηθάει στην επίτευξη ιδιαίτερα λεπτομερών σχημάτων όπως τα μπλοκ του κινητήρα.
Χαλκός:
Ο χαλκός είναι το πιο ανθεκτικό στοιχείο κράματος. Η ανάμιξή του με αλουμίνιο ενισχύει τους δεσμούς μεταξύ των κρυστάλλων του κράματος. Η αντοχή σε εφελκυσμό φτάνει τα 180 MPa ως αποτέλεσμα. Ωστόσο, μειώνει την ικανότητα του μετάλλου να αντιστέκεται στη διάβρωση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πρέπει να εφαρμόζετε προστατευτικές επιστρώσεις γι' αυτό.
Μαγνήσιο:
Το μαγνήσιο είναι ευεργετικό όσον αφορά τη βελτίωση της δομής των κόκκων του ADC12. Κάνει το περιεχόμενό του πολύ πιο σκληρό χωρίς να χάνει την ευελιξία του. Αυξάνει επίσης την αντοχή σε επανειλημμένες καταπονήσεις.
Σίδερο:
Η περιεκτικότητα σε σίδηρο δημιουργεί ακαμψία. Ωστόσο, πρέπει να προσθέσετε μια χαμηλότερη ποσότητα, το πολύ 1,3%. Αυτό συμβαίνει επειδή οι υψηλές ποσότητες επηρεάζουν την ευθραυστότητα. Αυτό συχνά προκαλεί ρωγμές κάτω από βαριά φορτία.
Ψευδάργυρος και μαγγάνιο:
Ο ψευδάργυρος λειτουργεί για την προσθήκη προστατευτικών ασπίδων. Αυτό θέτει φραγμούς κατά της σκουριάς, συνήθως σε υγρό περιβάλλον. Εν τω μεταξύ, το μαγγάνιο αυξάνει την ικανότητα αυτού του κράματος να αντιμετωπίζει θερμοκρασίες έως και 150°C.
Νικέλιο και κασσίτερος:
Το νικέλιο προσδίδει στο εξάρτημα την απαιτούμενη αντοχή για την αντιμετώπιση κρίσιμων περιβαλλόντων, όπως οι καυτοί κινητήρες. Το πλεονέκτημα του κασσίτερου είναι ότι μειώνει τις τριβές σε συνθήκες συνεχούς κίνησης, όπως τα εξαρτήματα με γρανάζια.
Σύγκριση με ADC10 και ADC14
Ρευστότητα vs. Δύναμη:
Σύμφωνα με το κόστος, ο ADC10 δεν είναι πολύ ακριβότερος από τον ADC12. Αντίθετα, ρέει καλύτερα καθώς το πυρίτιο έχει περιεκτικότητα σε πυρίτιο 7,5-9,5% πυριτίου.
Για την κατασκευή προϊόντων με πολύ αραιά τοιχώματα, το ADC14 είναι καλύτερη επιλογή. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι περιέχει πυρίτιο 16-18%. Ωστόσο, αυτή η υψηλότερη ποσότητα πυριτίου μειώνει την αντοχή του σε σύγκριση με το ADC12 (200 MPa έναντι 180 MPa του ADC12).
Αντοχή στη θερμότητα:
Το ADC12 διορθώνει τα προβλήματα θερμικής καταπόνησης. Αυτό οφείλεται συνήθως στην προσθήκη σωματιδίων χαλκού και νικελίου. Αλλά αυτό το περιεχόμενο δεν είναι τόσο προτιμητέο όσο το ADC14. Επειδή το περισσότερο στοιχείο χαλκού στο ADC12 έχει ως αποτέλεσμα λιγότερη ανταπόκριση έναντι της στενής ανοχής στη θερμότητα.
Επιλογή με βάση την εφαρμογή:
Σε μέρη που χρειάζονται χαρακτηριστικά όπως αντοχή και μέτρια αντοχή στη θερμότητα, το μέταλλο ADC12 λειτουργεί καλά. Για παράδειγμα, κυλινδροκεφαλές.
Εν τω μεταξύ, θα πρέπει να επιλέξετε το κράμα ADC12, όπου το έργο πρέπει να είναι κάτω από τη φιλική προς τον προϋπολογισμό επιλογή και να έχει απλές προδιαγραφές.
Όπως γνωρίζετε, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα έχουν πολλές μικροσκοπικές περιοχές με πολύ λεπτομερή τμήματα, οπότε μπορείτε να επιλέξετε το ADC14. Υποστηρίζει περίπλοκες ανάγκες.
Μηχανικές ιδιότητες του ADC12
Αντοχή σε εφελκυσμό και αντοχή σε διαρροή:
Το ADC12 αντιμετωπίζει το σχίσιμο και την παραμόρφωση. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιεί τα συνδυασμένα χαρακτηριστικά της αντοχής σε εφελκυσμό (180-230 MPa) και του ορίου διαρροής (120-150 MPa). Μπορείτε να ελέγξετε αυτή την ικανότητα του κράματος. Περάστε το δείγμα του στη φάση της χύτευσης και της κατεργασίας για να λάβετε ακριβείς μετρήσεις.
Επίσης, το μεγαλύτερο μέρος της αντοχής του κράματος βελτιώνεται μέσω θερμικών κατεργασιών. Η κατεργασία αυτή αλλάζει τη μικροδομή του στους 150°C για 5 ώρες. Έτσι ώστε το μέταλλο να περάσει το απαιτούμενο επίπεδο σκληρότητας.
Επιμήκυνση και σκληρότητα:
Το κράμα αλουμινίου ADC12 έχει επιμήκυνση έως και 1-3% πριν από τη θραύση. Εξαιτίας αυτού εμφανίζεται χαμηλή ολκιμότητα. Αυτό το κράμα προσφέρει επίσης ένα καλό εύρος σκληρότητας. Αυτό εμπίπτει στις τιμές 75-85 HB (Brinell) ή 40-50 HRB (Rockwell B).
Η άλλη παράμετρος που μπορεί να αυξήσει τη σκληρότητα είναι επίσης ο ρυθμός ψύξης. Η καλύτερη συνοχή στη θερμοκρασία, π.χ. 7,5 mm/s, είναι πολύτιμη σε αυτή την περίπτωση.
Η παρεχόμενη εικόνα δείχνει τη σχέση μεταξύ της εφελκυστικής τάσης. Υπάρχουν 120 MPAs, που γίνονται η αιτία για την αστοχία του ADC12, προκαλώντας πορώδες 78,2%. Εν τω μεταξύ, το παχύτερο μπορεί να αντέξει περισσότερες τάσεις.
Αντοχή σε κρούση και αντοχή σε κόπωση
Το αλουμίνιο ADC12 απορροφά 5 έως 8 joules, που είναι το ποσό της απορροφημένης ενέργειας από ξαφνικό σοκ κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής κρούσης Charpy. Η εικόνα της καμπύλης S-N δείχνει την αντοχή του στην κόπωση. Αυτή είναι περίπου 80 MPa σε 10^6 κύκλους. Είναι, ωστόσο, χαμηλότερη από τη συνηθισμένη. Τυπικά, κυμαίνεται μεταξύ 100-150 MPa.
Η επιμήκυνση σε κόπωση συμβαίνει αν η φόρτιση είναι αργή, π.χ. 0,1 mm/s. Παρουσιάζει περαιτέρω διάδοση των ρωγμών κόπωσης κατά 0,02 mm λόγω της καταπόνησης. Η αντοχή σε θραύση είναι περίπου 15 MPa√m.
Εφαρμογές του κράματος αλουμινίου ADC12
Εφαρμογές της αυτοκινητοβιομηχανίας:
Το κράμα ADC12 μπορεί να χυτευτεί για την κατασκευή μπλοκ κινητήρων και κυλινδροκεφαλών. Όπου βρίσκονται τα χαρακτηριστικά της αντοχής και του ελαφρού βάρους του. Καταναλώνει χαμηλή ενέργεια στα οχήματα λόγω του χαμηλότερου βάρους, έως και 15 έως 20%.
Επίσης, τα ελαφριά εξαρτήματα βελτιώνουν την απόδοση καυσίμου κατά 5 έως 8 τοις εκατό. Η ικανότητά τους να αντιμετωπίζουν θερμοκρασίες έως και 200°C τους ταιριάζει για την κατασκευή εξαρτημάτων κινητήρων. Έχει επίσης χαμηλότερα σημεία τήξης, τα οποία μετατρέπουν το λιωμένο υγρό σε βαθιά λεπτομερή χυτά μέρη.
Εφαρμογές αεροδιαστημικής βιομηχανίας
Τα δομικά μέρη, όπως το περίβλημα του κινητήρα της αεροδιαστημικής βιομηχανίας, βασίζονται στο ADC12. Το μέταλλο τους προσδίδει μια αναλογία αντοχής προς βάρος. Αυτό είναι αργότερα χρήσιμο για την ελαχιστοποίηση της χρήσης καυσίμων.
Προφανώς, η ράβδος ADC12 δεν είναι τόσο κοινή όσο τα άλλα κράματα. Έχει χαμηλότερη αντοχή σε κόπωση έως και δέκα χιλιάδες κύκλους.
Βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές
Οι διάφοροι τύποι περιβλημάτων αντλιών, κιβωτίων ταχυτήτων και ηλεκτρικών εργαλείων κατασκευάζονται συνήθως με μέταλλο ADC12. Διαβρώνει λιγότερο και μπορεί να αντισταθεί στη φθορά.
Μιλώντας για τα εξαρτήματα καταναλωτικών ηλεκτρονικών ειδών, χυτεύει πλαίσια φορητών υπολογιστών και σώματα φωτογραφικών μηχανών, προσθέτοντας μια απαλή πινελιά στο φινίρισμά τους.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του ADC12
Πλεονεκτήματα:
- Αναλογία αντοχής προς βάρος: με 2,7 g/cm³, αυτό το κράμα αλουμινίου έχει μικρότερο βάρος, έως και 30%, από τον χάλυβα. Ωστόσο, δίνει αντοχή σε εφελκυσμό 180 MPa.
- Αντοχή στη διάβρωση: Τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται με αυτό το μέταλλο διαβρώνονται λιγότερο, ακόμη και σε υγρά περιβάλλοντα. Μπορούν να διαρκέσουν περισσότερο από 5 χρόνια χωρίς να έχουν προστατευτική επίστρωση.
- Δυνατότητα χύτευσης και κατεργασίας: ADC12 τήκεται στους 580°C. Ρέει ομαλά, γεμίζοντας ομοιόμορφα πολύπλοκα σχήματα μήτρας. Το μέταλλο είναι ένα είδος εύθραυστου και δεν χρειάζεται τόση ενέργεια για την κατεργασία όσο τα σκληρότερα κράματα.
Μειονεκτήματα:
- Υπάρχουν περισσότερα σωματίδια χαλκού στο ADC12. Αυτό το καθιστά ελαφρώς ακριβότερο από το ADC10.
- Το κράμα δεν αντέχει τη συγκόλληση και προκαλεί ρωγμές κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Μπορείτε όμως να χρησιμοποιήσετε τη συγκόλληση με λέιζερ που λειτουργεί στους 500-600°C για τη συναρμολόγηση πολλαπλών εξαρτημάτων.
- Όταν κατά τη διάρκεια της χύτευσης αναμιγνύονται αέρας ή αέρια, προκαλώντας πορώδες. Οι κατασκευαστές διορθώνουν αυτό το ζήτημα χρησιμοποιώντας μεθόδους χύτευσης υπό κενό. Αυτό το έκοψε σε <2%.
- Κάθε μέταλλο έχει ένα ορισμένο όριο, το ίδιο και το ADC12. Χάνει την αντοχή του όταν εκτίθεται σε θερμοκρασία άνω των 250°C. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν είναι συμβατό με περιοχές υψηλής θερμοκρασίας.
Διαδικασία χύτευσης αλουμινίου ADC12
Επισκόπηση της διαδικασίας χύτευσης
Οι μεταλλουργοί χρησιμοποιούν υψηλή πίεση για να διαμορφώσουν το μέταλλο ADC12 σε πολύπλοκα μέρη. Τα λιώνουν στους 580-620°C για να τα τροφοδοτήσουν σε ένα χαλύβδινο καλούπι. Διατηρούν τις θερμοκρασίες του καλουπιού έως και 50-150 MPa. Η διαδικασία διαρκεί 5 έως 30 δευτερόλεπτα, ολοκληρώνοντας ένα αντικείμενο. Η ακρίβεια του μεγέθους και του αποτελέσματος εξαρτάται από το μέγεθος και το σχήμα.
Παράμετροι διαδικασίας χύτευσης ADC12
- Προθερμάνετε το καλούπι σε θερμοκρασία 200-250°C. Αυτό θα βοηθήσει στη μείωση των ρωγμών.
- Η μέτρια πίεση μεταξύ 70 και 100 MPa είναι σημαντική για την πλήρωση των εσωτερικών ειδών της μήτρας.
- Ο ρυθμός ψύξης που κυμαίνεται από 10-20°C/s μπορεί να επηρεάσει την αντοχή. Το μέγεθος των κόκκων μπορεί να είναι καλύτερο ή το ελάχιστο που απαιτείται με την εφαρμογή ταχύτερης ψύξης.
Κοινά ελαττώματα και προκλήσεις
- Η προσθήκη λιωμένου κράματος στην κοιλότητα με βραδύτερη ταχύτητα προκαλεί ψυχρό κλείσιμο. Διορθώστε το αυξάνοντας την πίεση στα 120 MPa.
- Το πορώδες μπορεί να εμφανιστεί όταν παγιδεύεται αέρας. Η χύτευση υπό κενό το αποτρέπει σε 0,1 atm.
- Η εφαρμογή ακατάλληλων θερμοκρασιών ψύξης μπορεί να επηρεάσει τους κόκκους. Προκαλεί κενά. Ελέγξτε το με ρυθμούς ψύξης 5 έως 7 °C/s.
- Χρησιμοποιώντας την τεχνική σάρωσης με ακτίνες Χ, εντοπίζετε τις περιοχές ελαττωμάτων στα εξαρτήματα, όπως ρωγμές μεγέθους μόλις 0,2 mm.
Ιδιότητες υλικού του ADC12
1. Φυσικές ιδιότητες:
- Πυκνότητα: 2,68 g/cm³
- Σημείο τήξης: 580°C
- Θερμική αγωγιμότητα: 96 W/m-K
- Επιδράσεις θερμοκρασίας: Παραμένει σταθερό κάτω από 150°C.
2. Θερμικές ιδιότητες:
- Ειδική θερμότητα: 963 J/kg-K
- Θερμική διαστολή: 21,8 μm/m-°C
Η σημασία του κράματος της χύτευσης είναι η χαμηλότερη θερμική διαστολή του. Ελαχιστοποιεί τις ρωγμές κατά την ψύξη στους 10°C/s.
3. Ηλεκτρικές και μαγνητικές ιδιότητες
- Ηλεκτρική αγωγιμότητα: 30% IACS
- Μαγνητική διαπερατότητα: 1,02
Υπάρχουν ισορροπημένα χαρακτηριστικά στο ADC12. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι γνωστή ως μια ευέλικτη επιλογή για θερμοευαίσθητα και μη μαγνητικά εξαρτήματα.
Σύγκριση Επισκόπηση με άλλα υλικά
- Η ράβδος ADC12 έχει μικρότερο βάρος (65%) από τα υλικά από χάλυβα.
- Σε σύγκριση με τις ιδιότητες αντίστασης στη διάβρωση, αυτό το κράμα είναι καλύτερο από τον χάλυβα. Εν τω μεταξύ, ο χαλκός είναι πιο ικανός να αντισταθεί στη διάβρωση σε σύγκριση με το ADC12.
- Αυτό το μέταλλο είναι πολύ φθηνότερο (20%) από τα κράματα μαγνησίου.
Κριτήρια επιλογής:
Μπορείτε να επιλέξετε το κράμα αλουμινίου ADC12 για την κατασκευή εξαρτημάτων αυτοκινήτων, όπως μπλοκ κινητήρων ή κιβώτια ταχυτήτων. Ειδικά τα έργα όπου πρόκειται για αναλογίες αντοχής προς βάρος.
Επιπλέον, ταιριάζει σε μαζικές ανάγκες παραγωγής λόγω της καλής ρευστότητάς του. Ως αποτέλεσμα, υπάρχουν λιγότερα ελαττώματα στην παραγόμενη παραγωγή.
Μπορείτε επίσης να το χρησιμοποιήσετε για την παρασκευή προσιτών προϊόντων, καθώς κοστίζει λιγότερο από το μαγνήσιο. Αυτό το μέταλλο περιέχει καλές ιδιότητες θωράκισης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και μη μαγνητικές ιδιότητες κατάλληλες για ηλεκτρονικά περιβλήματα.
Αποφύγετε το ADC12 για:
Συνιστάται να μην χρησιμοποιείται το κράμα ADC12 για εφαρμογές χύτευσης σε ακραίες θερμοκρασίες (>250°C). Αντ' αυτού, μπορεί να αντικατασταθεί με υλικό από χάλυβα.
Για την κατασκευή εξαρτημάτων της ναυτιλιακής βιομηχανίας, προτιμήστε κράματα χαλκού. Επίσης, το μαγνήσιο είναι καλύτερη επιλογή για την κατασκευή εξαρτημάτων υψηλής αντοχής από αυτό.
Το μέρος που τα προφίλ περιλαμβάνουν συγκεκριμένες λεπτομέρειες και πολύπλοκες περιοχές για να έχετε αποτελέσματα ακριβείας- ένα κράμα ADC14 είναι καλύτερο σε σύγκριση με το ADC12.
Συμπέρασμα:
Η εύκολη χύτευση και η ισορροπημένη αντοχή του κράματος αλουμινίου ADC12 το καθιστούν την καλύτερη επιλογή για εξαρτήματα αυτοκινήτων και μηχανήματα. Τα σωματίδια πυριτίου και το μείγμα άλλων κραμάτων που περιέχουν βελτιώνουν τη ρευστότητα και την απόδοση καλύτερα από το ADC14. Μπορείτε να επιλέξετε το ADC12 για τον ελαφρύ σχεδιασμό του και την προσιτή τιμή του ακόμη και για εξοπλισμό μαζικής παραγωγής.