ADC12 on alumiini-pii-kupariseos, joka on suunniteltu painevaluun. Se sisältää noin 9,6-12% piitä korkean juoksevuuden vuoksi ja 1,5-3,5% kuparia lujuuden lisäämiseksi. Tämän seoksen vetolujuus on tyypillisesti 180-230 MPa. adc12-alumiiniseoksen tiheys on noin 2,7 g/cm³, joten se on kevyt. ADC12 on hyvin työstettävissä, mutta sen mekaaniset ominaisuudet heikkenevät yli 250 °C:n lämpötilassa.
Tässä osassa sisältöä, oppia syvällisiä yksityiskohtia:
✔ Miksi se on ottanut haltuunsa painevalun - täydellinen juoksevuus, minimaalinen kutistuminen
✔ Sovellukset - autoteollisuudesta (autosylinterit) kulutustavaroihin (drone-kehykset)
✔ Miksi metallityöläiset valitsevat sen - Vahvuus + budjettiystävällinen.
ADC12:n kemiallinen koostumus
ADC12 alumiiniseos sisältää erityisiä ominaisuuksia sen varren vuoksi. Sen tärkeimpiin elementtiyhdistelmiin kuuluvat:
- 6 - 12,0% piitä (Si): - Parantaa juoksevuutta, jolloin se on tasaisempaa valun aikana.
- 5-3,5% kuparia (Cu): - Parantaa sitkeyttä, mutta heikentää ruostumattomuutta.
- ≤0,3% magnesiumia (Mg): - Lisää parempaa kovuutta.
- ≤1,3% rautaa (Fe): - Antaa lujuutta, mutta voi heikentää haurautta.
- ≤1,0% sinkkiä (Zn): - Kestää ruostetta tai korroosiota.
- ≤0,5% mangaania (Mn): - Kilpailee lämpövaurioita vastaan.
- Muita hivenaineita: ≤0,5% nikkeliä (Ni) pysäyttää korkean kuumuuden reaktion ja säilyttää lujuuden. ≤0,3% tinaa (Sn) vähentää pintakitkaa.
Toiset ovat hivenaineita rakenteen parantamiseen tai hienosäätöön. alumiinin painevalu osat.
Katso Alumiiniseokset Metallit selitetty tässä lyhyessä videossa
Elementtien rooli mikrorakenteessa ja suorituskyvyssä
Piitä:
Koska pii on joustavaa, se muodostaa hyvin pieniä, sitkeitä hiukkasia. Nämä parantavat kulutuskestävyyttä. Sen lisääminen lisää juoksevuutta ja täyttää muotin tasaisesti. Auttaa saamaan erittäin yksityiskohtaisia muotoja, kuten moottorilohkoja.
Kupari:
Kupari on sitkein seosaine. Sen sekoittaminen alumiinin kanssa vahvistaa seoskiteiden välisiä sidoksia. Tämän seurauksena vetolujuus saavuttaa 180 MPa. Se kuitenkin vähentää metallin kykyä kestää korroosiota. Siksi sitä varten on käytettävä suojapinnoitteita.
Magnesium:
Magnesium on hyödyllistä ADC12:n raerakenteen hienosäädön kannalta. Se tekee sen sisällöstä paljon kovemman menettämättä joustavuutta. Se lisää myös toistuvan rasituksen kestävyyttä.
Rauta:
Rautapitoisuus aiheuttaa jäykkyyttä. Rautaa on kuitenkin lisättävä vähemmän, enintään 1,3%. Tämä johtuu siitä, että suuret määrät vaikuttavat haurauteen. Se aiheuttaa usein halkeamia raskaissa kuormituksissa.
Sinkki ja mangaani:
Sinkki toimii suojakilpien lisäämiseen. Se estää ruostumista yleensä kosteissa ympäristöissä. Samalla mangaani lisää tämän seoksen kykyä kestää jopa 150 °C:n lämpötiloja.
Nikkeli ja tina:
Nikkeli antaa osalle tarvittavan lujuuden kriittisissä ympäristöissä, kuten kuumissa moottoreissa. Tina vähentää kitkaa jatkuvassa liikkeessä, kuten hammaspyöräosissa.
Vertailu ADC10:een ja ADC14:ään
Sujuvuus vs. vahvuus:
Kustannusten perusteella ADC10 ei ole paljon kalliimpi kuin ADC12. Sitä vastoin se virtaa paremmin, koska pii on piipitoisuudeltaan 7,5-9,5% piitä.
Jos haluat valmistaa tuotteita, joiden seinämät ovat erittäin ohuet, ADC14 on parempi valinta. Tämä johtuu siitä, että se sisältää 16-18%-piitä. Tämä suurempi piimäärä kuitenkin vähentää sen lujuutta ADC12:een verrattuna (200 MPa verrattuna ADC12:n 180 MPa:han).
Lämmönkestävyys:
ADC12 korjaa lämpöstressiongelmat. Se johtuu yleensä kupari- ja nikkelihiukkasten lisäämisestä. Mutta tämä sisältö ei ole yhtä edullinen kuin ADC14. Koska ADC12:n suurempi määrä kuparielementtejä heikentää reagointikykyä tiukkaa lämmönsietokykyä vastaan.
Hakemuspohjainen valinta:
ADC12-metalli sopii hyvin osiin, joissa tarvitaan lujuuden ja kohtalaisen lämmönkestävyyden kaltaisia ominaisuuksia. Esimerkiksi sylinterin päät.
Samaan aikaan sinun pitäisi valita ADC12-seos, jossa projektin on oltava budjettiystävällinen vaihtoehto ja sillä on oltava yksinkertaiset eritelmät.
Kuten tiedät, elektronisissa osissa on useita pieniä alueita, joissa on erittäin yksityiskohtaisia osia, joten voit valita ADC14:n. Se tukee monimutkaisia tarpeita.
ADC12:n mekaaniset ominaisuudet
Vetolujuus ja myötölujuus:
ADC12 käsittelee repeämiä ja muodonmuutoksia. Tähän se käyttää niiden yhdistettyjä ominaisuuksia eli vetolujuutta (180-230 MPa) ja myötölujuutta (120-150 MPa). Voit tarkistaa tämän seoksen kyvyn. Siirrä sen näyte valu- ja työstövaiheeseen tarkkojen mittausten saamiseksi.
Myös suurin osa metalliseoksen lujuudesta paranee lämpökäsittelyjen avulla. Tämä käsittely muuttaa sen mikrorakennetta 150 °C:ssa 5 tunnin ajan. Jotta metalli voisi läpäistä tarvittavan kovuuden tason.
Venymä ja kovuus:
ADC12-alumiiniseoksen venymä on jopa 1-3% ennen murtumista. Sen vuoksi esiintyy vähäistä sitkeyttä. Tämä metalliseos tarjoaa myös hyvän kovuusalueen. Se on 75-85 HB (Brinell) tai 40-50 HRB (Rockwell B).
Toinen parametri, joka voi lisätä kovuutta, on myös jäähdytysnopeus. Lämpötilan parempi tasaisuus, esim. 7,5 mm/s, on tässä tapauksessa arvokasta.
Oheisessa kuvassa on esitetty vetojännityksen välinen suhde. MPA:ta on 120, ja siitä tulee ADC12:n vikaantumisen syy, joka aiheuttaa 78,2% huokoisuutta. Samaan aikaan paksumpi kestää enemmän rasitusta.
Iskunkestävyys ja väsymislujuus
ADC12-alumiini ottaa vastaan 5-8 joulea, joka on Charpy-iskutestin aikana äkillisen iskun absorboiman energian määrä. S-N-käyrän kuva osoittaa sen väsymiskestävyyden. Se on noin 80 MPa 10^6 syklin aikana. Se on kuitenkin tavanomaista alhaisempi. Tyypillisesti se vaihtelee 100-150 MPa:n välillä.
Väsymisessä tapahtuu venymistä, jos kuormitus on hidasta, esim. 0,1 mm/s. Lisäksi se osoittaa 0,02 mm:n väsymissäröjen etenemistä jännityksen vuoksi. Murtolujuus on noin 15 MPa√m.
ADC12 alumiiniseoksen sovellukset
Autoteollisuuden sovellukset:
ADC12-seosta voidaan valaa moottorilohkojen ja sylinterinpäiden valmistukseen. Sieltä löytyvät sen lujuus- ja keveysominaisuudet. Se kuluttaa vähän energiaa ajoneuvoissa pienemmän painon vuoksi, jopa 15 - 20%.
Kevyet komponentit parantavat polttoainetehokkuutta jopa 5-8 prosenttia. Niiden kyky käsitellä jopa 200 °C:n lämpötiloja soveltuu moottorin osien valmistukseen. Sillä on myös alhaisemmat sulamispisteet, jotka muuttavat sulan nesteen syvästi yksityiskohtaisiksi valukappaleiksi.
Ilmailu- ja avaruusteollisuuden sovellukset
Rakenneosat, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuuden moottorikotelot, perustuvat ADC12:een. Metalli antaa niille lujuus-painosuhteen. Siitä on myöhemmin apua polttoaineen käytön minimoimisessa.
Ilmeisesti ADC12-harkko ei ole yhtä yleinen kuin muut seokset. Sen väsymiskestävyys on alhaisempi jopa kymmenellä tuhannella syklillä.
Teolliset ja kaupalliset sovellukset
Erilaiset pumppukotelot, vaihteistot ja sähkötyökalut valmistetaan yleensä ADC12-metallista. Se syöpyy vähemmän ja kestää kulutusta.
Viihde-elektroniikkakomponenteista puheen ollen, se valaa kannettavien tietokoneiden runkoja ja kameroiden runkoja, jotka viimeistellään sileäksi.
ADC12:n edut ja haitat
Edut:
- Lujuus-painosuhde: 2,7 g/cm³, tämä alumiiniseos painaa vähemmän, jopa 30%, kuin teräs. Sen vetolujuus on kuitenkin 180 MPa.
- Korroosionkestävyys: Korroosionkestävyys: Tästä metallista valmistetut osat syövyttävät vähemmän, jopa kosteissa ympäristöissä. Ne voivat kestää yli 5 vuotta ilman suojapinnoitetta.
- Valettavuus ja työstettävyys: ADC12 sulaa 580 °C:ssa. Se virtaa tasaisesti ja täyttää monimutkaiset muotit tasaisesti. Metalli on eräänlainen hauras, eikä se tarvitse yhtä paljon energiaa työstöön kuin kovemmat seokset.
Haitat:
- ADC12:ssa on enemmän kuparihiukkasia. Tämän vuoksi se on hieman kalliimpi kuin ADC10.
- Seos ei kestä hitsausta ja aiheuttaa halkeamia hitsauksen aikana. Voit kuitenkin käyttää 500-600 °C:n lämpötilassa toimivaa laserhitsausta useiden komponenttien kokoamiseen.
- Kun valun aikana ilmaa tai kaasuja sekoittuu valuun, se aiheuttaa huokoisuutta. Valmistajat korjaavat tämän ongelman tyhjiövalumenetelmillä. Tämä katkaisi sen <2%:hen.
- Jokaisella metallilla on tietty raja, ja niin on myös ADC12:lla. Se menettää lujuuttaan, kun se altistuu yli 250 °C:n lämpötilalle. Siksi se ei sovellu korkean lämpötilan alueille.
ADC12 Alumiinivaluprosessi
Yleiskatsaus painevaluprosessiin
Metallityöntekijät käyttävät korkeaa painetta muotoillakseen ADC12-metallia monimutkaisiksi osiksi. He sulattavat ne 580-620 °C:n lämpötilassa ja syöttävät ne teräsmuottiin. He pitävät muotin lämpötilan jopa 50-150 MPa:n tasolla. Prosessi kestää 5-30 sekuntia, jolloin yksi esine valmistuu. Koon ja tuloksen tarkkuus riippuu koosta ja muodosta.
ADC12 painevaluprosessin parametrit
- Kuumenna muotti 200-250 °C:n lämpötilassa. Tämä auttaa vähentämään halkeamia.
- Kohtalainen paine 70-100 MPa on tärkeää, jotta muotin sisäiset lajit täyttyvät.
- Jäähdytysnopeus, joka vaihtelee välillä 10-20 °C/s, voi vaikuttaa lujuuteen. Nopeammalla jäähdytyksellä voidaan parantaa raekokoa tai saada se niin pieneksi kuin on tarpeen.
Yleiset viat ja haasteet
- Sulan metalliseoksen lisääminen onteloon hitaammalla nopeudella aiheuttaa kylmäsulkuja. Korjaa se nostamalla paine 120 MPa:iin.
- Huokoisuutta voi esiintyä, kun ilmaa tarttuu. Tyhjiövalu estää sen 0,1 atm:n lämpötilassa.
- Vääränlainen jäähdytyslämpötila voi vaikuttaa jyviin. Se aiheuttaa huokosia. Hallitse sitä 5-7 °C/s jäähdytysnopeudella.
- Röntgenkuvaustekniikan avulla voit paikantaa vika-alueet osissa, kuten jopa 0,2 mm:n halkeamat.
ADC12:n materiaaliominaisuudet
1. Fysikaaliset ominaisuudet:
- Tiheys: 2,68 g/cm³.
- Sulamispiste: 580 °C
- Lämmönjohtavuus: 96 W/m-K
- Lämpötilan vaikutukset: Pysyy vakaana alle 150 °C:n lämpötilassa.
2. Lämpöominaisuudet:
- Ominaislämpö: 963 J/kg-K
- Lämpölaajeneminen: 21.8 µm/m-°C
Seoksen painevalun merkitys on sen alhaisempi lämpölaajeneminen. Se minimoi halkeilun jäähdytyksen aikana 10 °C/s.
3. Sähköiset ja magneettiset ominaisuudet
- Sähkönjohtavuus: 30% IACS
- Magneettinen läpäisevyys: 1.02
ADC12:ssa on tasapainoisia ominaisuuksia. Siksi se tunnetaan monipuolisena vaihtoehtona lämpöherkille ja ei-magneettisille osille.
Vertailu muihin materiaaleihin
- ADC12-harkon paino on pienempi (65%) kuin teräsmateriaalien.
- Korroosionkestävyysominaisuuksiin verrattuna tämä metalliseos on parempi kuin teräs. Samaan aikaan kupari kestää korroosiota paremmin kuin ADC12.
- Tämä metalli on paljon halvempaa (20%) kuin magnesiumseokset.
Valintaperusteet:
Voit valita ADC12-alumiiniseoksen autoteollisuuden komponenttien, kuten moottorilohkojen tai vaihteistokoteloiden, valmistukseen. Erityisesti projekteissa, joissa on kyse lujuus-painosuhteesta.
Tämän lisäksi se sopii massiiviseen tuotantoon sen hyvän juoksevuuden ansiosta. Tämän seurauksena tuotannossa on vähemmän virheitä.
Voit myös käyttää sitä kohtuuhintaisten tuotteiden valmistukseen, sillä se maksaa vähemmän kuin magnesium. Tämä metalli sisältää hyvät EMI-suojausominaisuudet ja ei-magneettiset ominaisuudet, jotka soveltuvat elektroniikkakoteloihin.
Vältä ADC12:n käyttöä:
ADC12-seosta ei suositella käytettäväksi äärimmäisissä lämpötiloissa (> 250 °C). Sen sijaan voidaan käyttää teräsmateriaalia.
Meriteollisuuden osien valmistuksessa suositaan kupariseoksia. Myös magnesium on parempi valinta, kun halutaan valmistaa iskunkestäviä osia.
Profiilien osa sisältää erityisiä yksityiskohtia ja monimutkaisia alueita tarkkojen tulosten saamiseksi; ADC14-seos on parempi kuin ADC12-seos.
Johtopäätökset:
ADC12-alumiiniseoksen helppo valettavuus ja tasapainoinen lujuus tekevät siitä parhaan valinnan autonosiin ja koneisiin. Piihiukkanen ja seos muiden seosaineiden kanssa parantavat juoksevuutta ja suorituskykyä paremmin kuin ADC14. Voit valita ADC12:n sen keveyden ja edullisuuden vuoksi jopa massatuotantolaitteisiin.