A magnézium és az alumínium önthető ötvözetek. A magnézium könnyebb, és jól illik az üzemanyag-hatékonyságot és rezgéscsillapítást igénylő alkatrészekhez. Bizonyos kezelési technikákat igényel. Melyben az alumínium olcsóbban kapható és általános célú felhasználásra alkalmas. Jól ellenáll a korróziónak. Ismerje meg, hogy a magnézium- és az alumínium-durranóöntés milyen egyedi tulajdonságokkal különbözteti meg őket egymástól. Fedezze fel továbbá alkalmazásaikat és gyártási szempontjaikat.

A magnézium és az alumínium tulajdonságai

Magnézium tulajdonságok

Speciális ötvözetek

A magnézium speciális ötvözetei alapvetően ötvözési módszerekkel jönnek létre. Ennek során különböző elemekkel keverik össze. Ilyen például az AZ91D, az AM60 és az AS41.

Ezen ötvözetek jelentős tulajdonságai a jobb szilárdság és a jobb korróziógátló képesség. Az AZ91D például 240 MPa szakítószilárdságának köszönhetően erősebb és könnyebb.

Korrózióállóság

A magnézium korrodálódhat, mivel a környezet, például a levegő vagy a lúgos oldatok korrodálnak. Ebben az esetben a bevonat vagy az ötvözőelemek működnek a legjobban. Például a magnézium korrózióállósága jobb lesz, ha a mérnökök alumíniummal keverik.

Ezenkívül a magnézium kisebb sűrűsége (1,74 g/cm³) nem engedi, hogy jól megakadályozza a korróziót. Ezért bizonyos védelemre van szüksége.

Hővezető képesség

Számos magnéziumötvözet jó hővezető képességgel rendelkezik, mint például az AZ91 (51 W/m-K). Tehát jól vezetik a hőt, de valahogy nem olyan hatékonyan, mint az alumínium vagy a réz.

Azonban minden alkalommal, amikor egy fémet felmelegítenek, az kitágul. Ezt nevezzük hőtágulásnak. A magnézium nagyobb hőtágulást mutat 25,2 x 10-⁶/°C-on vagy annak közelében, mint az alumínium (23,6 x 10-⁶/°C).

Csökkentési kapacitás

A magnézium kiváló rezgéscsillapító tulajdonsággal rendelkezik. Ez teszi alkalmassá a járművekben és repülőgépekben való felhasználásra. Mivel ezeknek az alkatrészeknek csökkentett zajra és rezgésre van szükségük, rugalmassági modulusuk 45 GPa, ami nagyobb rugalmasságra utal. Ez alacsonyabb, mint az alumíniumé (69 GPa).

Megmunkálhatóság

A magnéziumötvözetek olvadási hőmérséklete alacsonyabb (650 °C), mint az Al-é. Megmunkálhatóságukat azonban a különböző forgácsolóerők, a szerszámkopás és a forgácsképződés súlyozza.

A gyúlékonyságát valahogyan megfelelően kell kezelni. Ez azért van, mert megmunkálás közben szikrázhat.

Az alumínium tulajdonságai

Speciális ötvözetek

Az A380, az A383 és az ADC1 valamilyen speciális alumíniumötvözet. Ezek az ötvözetek más elemeket is tartalmaznak, például szilíciumot, rezet és cinket.

Ez tehát jobb szilárdságot és korrózióállóságot biztosít. Az A380-as 320 MPa szakítószilárdsága például jobb választássá teszi ipari felhasználásra.

Korrózióállóság

Az alumíniumban kialakuló védő oxidréteg lehetővé teszi, hogy ellenálljon a korróziónak a légköri és tengeri környezetben. Az alumínium sűrűsége 2,70 g/cm³. Ezért erősebb, mégis könnyű.

Elektromos vezetőképesség

Az A380-hoz hasonló alumíniumötvözetekben az elektromos vezetőképesség 22,5% IACS (International Annealed Copper Standard). Alapvetően alacsonyabb, mint a réz, de még mindig a legjobban működik az elektromos vezetékekhez.

Önthetőség

Az alumíniumötvözetek kiváló önthetőségük miatt bármilyen összetett alakot felvesznek. Simán áramlanak a formába, és vékony falakat tudnak létrehozni. Ezért váltak népszerű gyártási választássá. Emellett magas olvadáspontjuk lehetővé teszi, hogy öntés közben magasabb hőmérsékletet is elbírjanak.

A magnézium öntés alkalmazásai

Repülőgépipar

A magnézium könnyű súlya és mérsékelt szilárdsága miatt számos repülőgépipari alkatrész gyártásához használható. Ide tartoznak a repülőgépek sebességváltóházai és a helikopterek rotorcsapágyai.

Autóipar

Az autóiparban a gyártók azért használják őket, mert kevesebb üzemanyagot fogyasztanak és könnyűek. Az alkalmazások közé tartoznak a műszerfalak, a kormánykerekek, a hátsó ajtóbelsők, az ajtópanelek és a kormányfelfüggesztő gerendák.

Elektronika

A magnézium alkalmas laptopok tokjainak és okostelefonok alkatrészeinek gyártására is. Csökkenti az alkatrészek súlyát és tartósságot biztosít.

Súly megtakarítás

Mivel a magnézium nem tartalmaz nagyobb súlyt, mint az alumínium, ezért a 40% kormánykerék könnyebbé tehető vele.

A repülőgépiparról szólva, az alumínium helyett a sebességváltóházaknál lehet súlyt megtakarítani. Ez azt jelenti, hogy a repülőgépek hatékonyabban működnek.

A súlycsökkentés fontossága

Mint már felfedezte, a könnyűszerkezetes funkciók hatása. Az olyan alkalmazások, mint például a magnéziumot használó autók azonban kevesebb üzemanyagot fogyasztanak és kevesebb károsanyag-kibocsátást okoznak. Sőt, a könnyebb repülőgépek nagy távolságokat repülnek. Emellett könnyebben szállíthat könnyű termékeket.

Az alumínium öntvény alkalmazása

Autóipar

Az alumínium olyan fém, amely lehetővé teszi a gyártók számára, hogy bármilyen alakban és formában öntsék. Könnyű tulajdonságai és szilárdsága miatt alkalmas motorblokkok, sebességváltóházak és kerekek készítésére. Ennek eredményeképpen az alkalmazások kevesebb energiát használnak és hosszabb ideig tartanak.

Repülőgépipar

Hatékonyan kezeli a nagy stresszt. Ezért a repülőgépipari vállalatok szerkezeti alkatrészeikhez és elektronikus burkolataikhoz használják.

Ipari berendezések

Az alumíniumötvözetek védik az alkatrészeket a korróziótól. Ellenállva ennek, tartósságot és kopásállóságot biztosítanak azokban az ipari alkatrészekben, különösen azokban, amelyeknek erre szükségük van. Például a szivattyúk és a sebességváltók.

Újrahasznosíthatóság

Az alumínium újrahasznosítható. Így ismert arról, hogy fenntartható megoldás. Termékanyagát a véget nem érő láncolatának köszönhetően újra felhasználhatja. Emellett nem veszíti el minőségét és tulajdonságait.

Az alumínium újrahasznosítási folyamat legfeljebb 5%-t használ a bauxitból történő elsődleges alumínium kinyerésére. Ez tehát csökkenti a környezetre gyakorolt hatását.

Az alumínium újrahasznosításának előnyei az öntvénygyártásban

Az újrahasznosított alumíniumot gyakran használják a nyomásos öntéshez is. Amelyben erőforrásokat és költségeket takarít meg. Ez is egy lehetőség a fenntartható célok elérésére a különböző iparágakban. Az újrahasznosított fém felhasználásával megszűnik a szénlábnyom, és alkalmas arra, hogy gazdaságilag is értelmes legyen.

Gyártási megfontolások az öntésnél

Magnézium öntés

A szerszám hőmérséklete és reakciója

Amikor a nyomócső a magnéziumötvözetet olvadáspontjára (650 °C) melegíti, az olvadt formájúvá válik.

Ahhoz, hogy ezt a felhevített fémet kezelni lehessen, a pickingba die alacsonyabb hőmérsékleten értelmetlen. Ezért a szerszámnak legalább 700 °C-os hőmérsékletet kell elviselnie. A magnézium oxigénnel való találkozása reakciókat okoz. Ez oxidáció vagy tűzveszélyes lehet.

Ennek elkerülése érdekében választhat a zárt kemencék között., argon, vagy SF6 gázfedelek. A száraz szerszámok használata is segít megállítani az oxidációt.

Emellett a megfelelő zsugorodási üregek és a magok elhelyezésének figyelembevétele csökkenti a felmerülő hibák esélyét.

Szerszámok anyaga és karbantartása

A magnéziumöntéshez használt szerszámok általában H13 acélból (45-50 HRC keménység) és 4140 acélból (28-32 HRC keménység) készülnek.

A H13 acél 600°C körüli hőmérsékletet bír el. Valahogy gyorsan kopik, mert a magnézium reakciókat hoz létre.

A huzatszögek hozzáadása segít az öntött alkatrész kiszorításában a szerszámokból. Ez azt jelenti, hogy a szerszámok zökkenőmentes működését is segíti.

Ezenkívül a szerszám tovább működik, mivel a rendszeres karbantartás és a nitridáló bevonatok hosszabb ideig tartanak.

Ciklusidő

A magnéziumöntvény gyorsabban megszilárdul. Egy-egy ciklus legfeljebb 20-40 másodpercet vesz igénybe. Emellett a szerszámokban történő elválasztás lehetővé teszi a vezeték könnyű szétválasztását. Ez szintén gyártási időt takarít meg.

Biztonsági intézkedések

Az SF6 gáz elfojtása segít a magnéziumöntés során előforduló tűzveszélyes helyzetek ellenőrzésében.

Ezenkívül kerülje a vízalapú hűtőfolyadékok használatát. A felmelegített magnézium ugyanis heves reakcióba lép a vízzel.

A huzatszögek és a választóvonalak nem okoznak gondot a folyamat során, csökkentve ezzel a kockázatot.

Felületkezelés

Az 1-3 fokos merülési szögek hozzáadásával jobb felületeket érhet el. Emellett számos, az öntés utáni bevonat és festés javítja az alkatrészek megjelenését és védi őket a korróziótól.

Alumínium öntvény

Szerszámhőmérséklet és nyomás

Az alumíniumöntéshez erősebb szerszámokra van szükség, hogy 350 °C-on, akár 140 000 kPa nyomáson is működhessenek. Ennek oka, hogy az alumíniumnak magas az olvadáspontja, és a nagyobb nyomás repedést okozhat.

Szerszámok anyaga és gyártási korlátok

Az acélból (H13) készült szerszámok általában jól teljesítenek, és 100 000 ciklust is kibírnak, mielőtt cserére szorulnának.

Az elválasztó vonal itt csökkenti a feszültséget és meghosszabbítja az élettartamot. Továbbá, a szerszámkialakítások optimalizálása pozitív változásokat hoz a tartósság és a teljesítmény terén. Ezek a technikák a szerszámok cseréjével járó költségeket is minimalizálják.

Az alumínium ciklusideje

Az alumíniumöntés 20 másodperctől 1,5 percig tart minden egyes ciklus befejezése. Körülbelül (2-10 mm) falvastagságú alkatrészeket készít.

A ciklusidő alapvetően a befecskendezési sebességet (1-5 m/s), a szerszám hőmérsékletét (150-250°C) és a megszilárdulási időt (5-20 másodperc) foglalja magában. Ezért ez az eljárás egy kicsit lassabb, de pontosságot biztosít.

Az alumínium biztonsági intézkedései

Az alumíniumöntés gyakran füstöt bocsát ki. Ezért fontos, hogy szellőztetett helyiségben dolgozzunk. Hőálló egyéni védőfelszerelést is viseljen, és tartsa karban a gépvédelmet. Az olvadt alumíniummal és a szerszám hőmérsékletével kapcsolatban szigorú protokollnak kell lennie. Így megelőzheti az égési sérüléseket, a tüzet és a belégzési veszélyeket.

Alumínium felületkezelés

A felületkezelés esetében az alumínium több folyamaton megy keresztül. Amiben a sörétfúvás, a polírozás és az eloxálás olyan jól megy.

Az alumíniumöntéssel 0,8 és 3,2 µm közötti érdességű (Ra) alkatrészek készülnek.

Az olyan bevonatok, mint a porfestés (60-120 µm vastagság) ezért növelik a tartósságot és a szépséget. Csökkentik a rozsda előfordulását és javítják a teljesítményét.

A mechanikai tulajdonságok összehasonlítása

A magnézium és az alumínium két különböző fém, amelyek egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezért a magnézium különböző gyártási termékekhez használható. A gyártók például ötvözetek létrehozásához 43% alumíniummal keverik.

Hasonlóképpen, a 40% magnéziumot szerkezeti fém előállítására használják. Így kiemeli a könnyűszerkezetes mérnöki munkában betöltött fontosságát.

Szakítószilárdság és folyáshatár

A fém szakítószilárdsága azt mutatja, hogy képes-e kezelni az erőket, mielőtt eltörik.

A folyáshatár az a pont, ahol a fém tartósan hajlani kezd.

Az olyan magnéziumötvözetek, mint az AZ91D, különösen 240 MPa szakítószilárdságot és 150 MPa folyáshatárt kínálnak. Ez hozzájárul ahhoz, hogy könnyebb opciót jelentsen az öntéshez.

Ami az alumíniumot illeti, ott van az az előnye, hogy 320 MPa szakítószilárdság  és a folyáshatár 130 és 280 MPa-ig az A380-ban.

Ezért használják ezeket a fémeket nagy igénybevételnek kitett alkatrészekhez.

Nyúlás és ütésállóság

A fémek bizonyos határokig nyújthatók, mielőtt megtörnének, ami a nyúlásukra utal.

A nyúlás befolyásolja a fém ellenállóképességét, és megmutatja, hogy képes-e elnyelni az ütéseket.

Magnéziumban 5-6% nyúlás és 4-8 J ütésállóság érhető el. Ez teszi rugalmasabbá és ütéselnyelőbbé.

Az alumíniumban azonban a nyúlási tartomány 1 és 10% között van, és 3-5 J ütésállósággal rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy egy kicsit törékenyebbek.

Fáradási szilárdság

A fémek ismételt igénybevételnek való ellenállóképessége az, amit fáradási szilárdságnak nevezünk.

A magnéziumötvözetek 70-150 MPa fáradási szilárdságot biztosítanak. Bár kevésbé erősek, mint az alumínium, megbízhatóságot biztosítanak.

Az alumínium fáradási szilárdsága 90 és 180 MPa között ingadozik. Ez tehát alkalmassá teszi a motoralkatrészekben való felhasználásra.

Keménység

A fémek keménysége a karcállóságot méri. A magnézium például 60-80 HB keménységű, és a lágy fémek kategóriájába tartozik. Eközben az alumínium 70-100 HB keménységű. Tehát tartósabb.

Kúszásállóság

A hő az idő múlásával befolyásolja az anyagok minőségét és teljesítményét. A kúszásállóság paramétere egy olyan fajta, amely a fémek hőállósági képességét méri az idő múlásával.

Például a magnéziumot csak magas hőfokon lehet használni, ezért gyorsabban gyengül. Ebben az esetben az alumínium az alternatív lehetőség, mivel képes magasabb hőmérsékletet elviselni.

Következtetés:

A oldalon. Magnézium öntvény, az ötvözetek gyorsan megszilárdulnak, de nagyobb a tűzveszély kockázata. Eközben az alumíniumnak kicsit több időbe telik a lehűlés, mint a magnéziumnak. Ez azonban tartósságot ad az alkatrészek gyártásánál. A magnéziumot könnyűfémként használhatja nagy mennyiségű alkatrészek gyors gyártásához. Másrészt az alumínium alkalmas erősebb alkatrészeknek, amelyeknek nem szabad idővel korrodálniuk. A fém megfelelő kiválasztása a magnézium és az alumínium között azonban az alkalmazási igények mérlegelésével történhet.