Az A380 egy gyakori alumíniumötvözet, amelyet az öntvénygyártásban használnak. Kulcselemei a szilícium (7,5-9,5%) és a réz (2,5-3,5%). A magas szilíciumtartalom biztosítja, hogy jól folyik a formákba. Jó szilárdságot kínál, körülbelül 325 MPa (UTS) öntési szilárdságot. Az A380 könnyű (2,7 g/cm³), jó hőkezelő képességgel.
Fedezzük fel, miért ez az ötvözet a legjobb választás. Értse meg, hogyan lehet belőle megbízható alkatrészeket előállítani, megismerve az önthetőségét és a felhasználását, valamint a különleges tulajdonságait.
Az A380 alumíniumötvözet összetétele és tulajdonságai
1. Kémiai összetétel
Elsődleges elemek:
Szilícium (Si):
Az A380 ötvözet elsődleges eleme a szilícium. Aránya körülbelül 7,5-9,5%. Ezek a részecskék csökkentik az olvadáspontot, eutektikus fázist hozva létre az alumíniummal.
A szilícium törékeny és kemény. Ezért javítja a folyékonyságot és minimalizálja a zsugorodást. A túlzott mennyiség (>9,5%) azonban nem mindig megfelelő. Ez durva részecskék felhalmozódását eredményezi, ami befolyásolja a képlékenységet.
Réz (Cu):
2,5-3,5% réz tartalom keveredik az alumínium fémben a nagy szilárdság előállítása érdekében. Az öregedés során Al₂Cu csapadékot képez.
A 3,5%-nél több rézelem hozzáadása problémát okoz a megszilárdulás során. Ez forró repedést okoz.
Vas (Fe):
Az A380-asban lévő vas mennyisége körülbelül 0,5-1,5%. Ez a fém megakadályozza, hogy az olvadt öntvények a szerszámhoz tapadjanak. Ennek oka, hogy AlFeSi vegyületek vannak. Ez elég kemény ahhoz, hogy kezelni lehessen. A vas túlzott használata, 1,5 % felett, törékeny β-AlFeSi szerkezet. Ez csökkenti a szívósság hatását.
Mangán (Mn):
Az A380 alumínium alapú ötvözet 0,1-0,5% mangánból áll. A veszélyes β-AlFeSi fázist minimálisan károsító α-AlFeMnSi fázisra váltja. A megszilárdulás során finomítják a szemcséket is.
Magnézium (Mg):
A magnézium mennyisége (0,1-0,5%) a szilíciumtartalommal együtt Mg₂Si csapadékot eredményez. Ez növeli a keménységet. Az önthetőség azonban csökken a >0,5% feletti mg-mal.
Cink (Zn):
A 0,1-0,5% cinkötvözet minimálisra csökkenti az A380 fémre gyakorolt hatást. Ennek ellenére a korrózióállóság csökkenését okozza. Ez általában a következők jelenlétével történik szennyeződések.
Nyomelemek:
- Legfeljebb 0,5% nikkel jobb magas hőmérsékleti stabilitást eredményez. Ez az Al₃Ni fázis kialakulásának köszönhető.
- A 0,1%-nél alacsonyabb ón (Sn) és ólom (Pb) jelenléte javítja a megmunkálhatóságot. Ez azonban befolyásolja a hegeszthetőséget.
- A <0,1% króm (Cr) beépítése finomítja a szemcséket.
Szabványok:
Az ASTM B85 formájában az A380 ötvözet specifikációja bizonyos határértékeket mutat. Például Fe ≤1,5%, Cu ≤3,5%. Ez előírja, hogy az összetételnek kémiai vizsgálaton kell átmennie. spektrometria.
2. Fizikai tulajdonságok
- Sűrűség: 2,7 g/cm³
- Olvadási tartomány: °C és 630 °C között
- Hővezető képesség: 100 W/m-K 25°C-on
- Elektromos vezetőképesség: 35% IACS
- Hőtágulás: 21,8 µm/m-°C (20-100°C)
- Korrózióállóság: .
3. Mechanikai tulajdonságok
A. Szilárdság és alakíthatóság:
Öntött állapotban (hőkezelés nélkül):
- Szakítószilárdság (UTS): 325 MPa.
- Folyáshatár (YS): 160 MPa 0,2% eltolásnál.
- Nyúlás: 3% (a magas szilíciumtartalom, valamint a rideg α-AlFeMnSi és β-AlFeSi fázisok miatt korlátozott).
- Keménység: 80 HB (Brinell).
T5 Tempera:
- Öregítés 150-200°C-on 2-8 órán át
- UTS: 330 MPa
- YS: 170 MPa.
- Nyúlás: 2%
- Keménység: 85 HB
T6 hőmérséklet:
- 500°C-on 4-12 órán keresztül oldott állapotban + érlelés
- UTS: 350 MPa
- YS: 185 MPa.
- Nyúlás: 2.5%
- Keménység: 90 HB
B. Mikroszerkezet:
Az A380-as alumíniumötvözet 50-200 µm-es szemcseméretet hoz létre elsődleges mátrixként.
Intermetallikus fázisok:
- Az α-AlFeMnSi lemezszerű részecskéi 5-20 µm hosszú élettartamúak, javítják a kopásállóságot.
- A tű alakú fázisok (β-AlFeSi) 10-30 µm-es méretig repedésindukciós helyeket mutatnak.
- Az Mn elemek javítják a szemcseméretet, <100 µm-re csökkentve azt. Jobb szívósságot eredményeznek.
C. Speciális tulajdonságok:
Az A380 ötvözet jó fáradási szilárdsággal rendelkezik, amely 10⁷ cikluson (R = -1) 150 MPa-tól kezdődik. Ez a tulajdonság előnyös a motorkonzolok gyártásához.
Ezen túlmenően az ingot nyírószilárdsága 200 MPa körül van. Ez nagyon fontos a menetek létrehozásához vagy különböző szerelvények rögzítéséhez.
Mindezek mellett az ötvözet ütésállósága (Charpy-teszt) korlátozott, ami 25°C-on 5 J. Ez a határérték szintén minimalizálja a dinamikus terheléseken keresztüli felhasználását.
D. Hőmérsékleti hatások:
A magasabb hőmérséklet a durva részecskék kicsapódásának oka. Emiatt az UTS 260 MPa-ra (-20%) csökken.
A -50 °C alatti alacsony hőmérsékleten a keménységi szint 88 HB (+10%) körüli értéket vesz fel. Ennek oka, hogy a diszlokációk mozgása lassabbá válik.
A380 alumínium ötvözet alkalmazásai
1. Autóipari felhasználás
Az A380-as ötvözet szilárdság-tömeg aránya optimális választássá teszi. Ezért használja az autóipar a legkülönfélébb alkalmazásokban.
Főbb összetevők és tulajdonságok:
Az autóipari alkatrészek, például a konzolok és házak szakítószilárdsága körülbelül 325 MPa. Emellett 200 °C-ig terjedő túlzott hőhatással szemben is gátat szabnak.
Ez azt jelenti, hogy az alkatrész nem igényel több energiát vagy üzemanyag-fogyasztást a régebbi vasblokkokhoz képest.
Termikus és mechanikai előnyök:
A gyártók az A380-as ötvözet hővezető képességét (100 W/m-K) kihasználják a hengerfejekben.
Hatékony hőelvezetéssel rendelkeznek. Amelyben a szilícium anyag az öntés során simán áramlik, hogy bármilyen összetett alakot felvehessen.
Tartósság és korlátozások:
A T6-os edzés után a sebességváltóházak keményebbek lennének. Ezzel 90 HB keménységet érnek el.
Az alkatrészek azonban nem felelnek meg a képlékenységi követelményeknek, ami korlátozza a nagy ütésállóságú alkalmazásokban való felhasználásukat. Ezért a kritikus alkatrészek gyártásához olyan helyettesítő ötvözeteit használja, mint az A383.
Az A380 alumínium ötvözet repülőgépipari alkalmazásai
Nem szerkezeti komponensek használata:
Az A380-as ingot szilárdsági és önthetőségi jellemzői miatt előnyösebb. A repülőgépiparban spoilerházak, fékszárny-konzolok és szárnyvégtartók gyártására használják.
Hőmérséklet és szilárdsági teljesítmény:
Ez az ötvözet mérsékelt hőmérsékletet (-50°C és 150°C között) bír el. T6-os edzés után 185 MPa folyáshatárral rendelkeznek. A repülésirányító berendezések esetében ez a kezelés alkalmassá teszi őket.
Precíziós öntés előnyei
Az A380-as anyag megfelelő önthetőséget biztosít, és a legbonyolultabb profilokat is felveszi. Emiatt olyan dolgokhoz, mint a kormánypántok, méretpontossággal használhatja.
Korlátozások és fejlesztések:
Annak ellenére, hogy ez az ötvözet számos kivételes tulajdonsággal rendelkezik, nem rendelkezik a repülőgépipari minőségű (7075) tulajdonságokkal. Például a nagy szilárdságú kovácsolt ötvözet.
A javítás, amit hozzátehetsz, az a tartósság nedves körülmények között. Ez történhet T6 hőkezeléssel vagy korróziógátló bevonatokkal.
Az A380 alumíniumötvözet egyéb ipari alkalmazásai
Építőipari felhasználások:
Az építőiparban az A380 ötvözetet építészeti formák és ablakkeretek gyártásához öntik.
Az iparág kihasználja legoptimálisabb tulajdonságait. Ez a korrózióállósággal és a pontosságot biztosító szűk tűréshatárokkal.
Tengeri alkalmazások:
Az A380-as tartóssága hosszú élettartamú és erős alkatrészeket eredményez a hajtóműtartók és a fedélzeti szerelvények számára.
A kezelés, mint az eloxálás, tovább növeli a sós vízzel szembeni ellenállóképességet.
Villamosenergia-ipari előnyök:
Ez az anyag előnyös hűtőbordák és motorházak gyártásához. Jó IACS-t és hővezető képességet biztosít számukra. Ezért ez a lehetőség egy költség-teljesítmény ajánlat.
Iparág-specifikus előnyök:
Az A380 legfontosabb tulajdonságai közé tartozik a méretstabilitás az egész konstrukcióban és a korrózióállóság a tengerben.
Eközben a hőkezelési ruhák az elektromos rendszerekhez tartoznak. Ez azt jelenti, hogy az A380-as ötvözet a sokoldalú fém kategóriájába tartozik.
Az A380 alumíniumötvözet öntési jellemzői
Öntési folyamat
Mivel az A380-as ötvözet sokkal jobb folyékonysággal rendelkezik, ezért az eljárás paramétereivel öntik. Ezek a paraméterek 660-680 °C-os olvadáspontokat és 30-150 MPa befecskendezési nyomást foglalnak magukban.
Nyomdai öntés:
Alumínium öntvény a legjobb technika. Néhány percen belül kimeneti eredményeket produkál, és szoros tűrést biztosít. Ez az eljárás azonban azzal a kockázattal jár, hogy a penész megtapad a vasrészecskéken.
Homoköntés:
A homoköntésnél nincs szükség nagy nyomásra vagy magas hőmérsékletre. Ennek oka, hogy az olvadt ötvözetből kisebb mennyiség (1-5 nyomás 600-650°C-ig) felhasználásával profilformát alakít ki.
Ezt az eljárást hosszabb alkatrészek, például motorblokkok öntésére is használhatja. Ez azonban nagyon lassú és durva felületet eredményez.
Állandó öntőforma:
A tartós formaöntés kiegyensúlyozott előnyöket biztosít a költségek és a precíz eredmények tekintetében.
630-670°C-on működik.
A megfelelő hűtési sebességre van szükség a megszilárdulás szabályozásához. Ez csökkenti a forró szakadások kockázatát.
Öntési hibák
A gyártás során előforduló öntési hibák lehetnek porozitás, zsugorodás vagy zárványok.
- Porozitás: az öntvénybe kevert levegő vagy gázok porozitást okoznak. Ezt röntgenvizsgálattal derítse ki. Ennek ellenőrzésére használjon vákuumos gázmentesítést.
- Zsugorodás: Az öntvény egyenetlen lehűlése zsugorodást okoz az alkatrészekben. A hőszimulációs szoftver segít a forró pontok elemzésében. Kezelje ezeket a hibákat optimalizált adagolótervezéssel.
- Bevonás: Ez a szennyeződések jelenléte miatt történik. Használat előtt szűrje a fémet a részecskeméret minimalizálása érdekében. Emellett válassza az előmelegített öntési technikákat.
Hőkezelés
Oldat hőkezelés:
Ennél a kezelési módnál a gyártók 4-12 órán keresztül 500 °C-on melegítik a fémet. Így oldja fel az Al₂Cu csapadékot. Ez >100°C/s hűtési sebességgel történik (oltóvízzel).
Mesterséges öregedés
A mesterséges öregítés, mint a T6-os temperálási technika, 150-200 °C-on 2-8 órán keresztül működik. Ez az eljárás túlzott szilárdságot eredményez az ingotokban. Ehhez Mg₂Si és Al₂Cu fázisokat képeznek. A keménységet is növeli.
A 250 °C feletti túlkorosodás azonban durva csapadékot eredményez. Ez ennek következtében befolyásolja a szilárdságot, akár 15 százalékkal csökkentve azt.
A T6 temperálás javítja a fáradási ellenállást, és finomított mikroszerkezetet hoz létre. Ennek ellenére csökkenti a nyúlás mértékét 2,5%-ig.
Az A380 alumíniumötvözet korrózióállósága
Korróziós mechanizmusok:
Az A380-asoknál a kloridban gazdag területeken, például a partvidékeken előfordulhat lyukkorrózió. Ehhez a problémához hasonlóan a réskorrózió is előfordul a pangó helyeken (csavarok alatt).
Galvanikus korrózió elektrokémiai potenciálkülönbségek esetén történik. A vas- és réztartalom szintén a korrózió súlyosbodásának oka.
Korrózió elleni védelem:
Számos lehetőség van az alkatrészek korrózió elleni védelmére. Ezek közül az eloxálás az egyik, amely egy 10-25 µm-es oxidréteget ad hozzá.
A krómozási folyamat segít megszabadulni a nedvességtől vagy ellenállni a sónak. Eközben a festékbevonatok (epoxi) a kitettség megakadályozásával növelik a szilárdságot.
A többi lehetőség a porfestékek és a tömítőanyagok. Ezek a tengeri vagy autóipari alkatrészek teljesítményének javítására és a tartósság növelésére szolgálnak.
Az A380 alumíniumötvözet megmunkálása és gyártása
Megmunkálás:
A 65 és 70% közötti besorolással az a380 alumíniumötvözet nagyon könnyen megmunkálható. Tartalma van olyan szövetséges elemeknek, amelyek kemények lehetnek, mint a szilíciumrészecskék. Ehhez keményfém vagy PCD szerszámokat használhat a vágáshoz.
Például a 15°-os dőlésszög és az éles élek segítik a vágási folyamatot. Amint a képen látható, 300-500 m/mi vágási sebességgel, 0,5 mm/ford. előtolással és ≤3,25 mm mélységgel.
A megfelelő hűtési sebességű technikákkal elkerülhető a szerszámok túlmelegedése és növelhető a tartósságuk.
Gyártás:
Az A380-as anyagot elég nehéz hegeszteni. Mert megrepedezik. De használhatja a súrlódásos hegesztést. Ez 500-1500 RPM, 1-3 mm/s sebességgel nagyszerű munkát végez.
A forrasztásnál az előmelegítés és az alumínium-szilikon töltőanyag is segít. A rögzítéshez vagy szegecseléshez kézzel kell dolgoznia, hogy átfúrja vagy kemény szegecseket használjon, például 1-5 mm-eseket.
Következtetés:
Az A380 alumíniumötvözet a legfontosabb fém. Kevés súlyt, mégis kemény tartalmat tartalmaz. Kiváló önthetősége lehetővé teszi többféle alkalmazás gyártását, lenyűgöző hőállósággal. A költséghatékonyság és a kiegyensúlyozott teljesítmény kombinációja.
Azonban nehézségekbe ütközhet az alacsony alakíthatósága miatt. A T6-os edzés és a bevonatok javíthatják a tartósságát. Ezért fontos a legtöbb nagy iparágban, például az autóiparban és az iparban.