Az öntött alumínium és az extrudált alumínium különböző módon előállított alumíniumtípusok. Az öntött alumínium esetében olvasztott fémet öntünk egy formába, hogy alakot formázzunk. Az extrudált alumíniumot úgy készítik, hogy az alumíniumot egy lyukon keresztül nyomják át, hogy olyan formákat hozzanak létre, mint a csövek. Az extrudált alumínium általában erősebb és simább felületű. Az öntött alumíniumból bonyolultabb formák készíthetők, de a sajtolt alumínium gyakran olcsóbb az egyszerűbb formákhoz.

Annak érdekében, hogy az adott alkalmazásokhoz a megfelelő anyagot válasszuk ki, fontos az öntött és extrudált alumínium közötti különbségek megértése. Olvassa el ezt a cikket, hogy feltárja a sajátos módszereiket, alkalmazásaikat, előnyeiket és hátrányaikat, korlátaikat stb.

Mi az öntött alumínium?

Az öntők olvasztott alumíniumötvözetek felhasználásával készítenek öntött alumínium alkatrészeket. Ezt a folyékony formát azután a termékprofil formájába fecskendezik. Ezek az alkatrészek könnyűek és tartósak, mert a nyomásos öntés teszi azzá. Az öntött alumíniumot autókban, repülőgépekben, gépekben és mindennapi használati tárgyakban lehet felhasználni.

Közös alumínium ötvözetek

A380 ötvözet

Az A380-as ötvözetben már most is körülbelül 8,5% szilícium és 3,5% réz van jelen. Ezek azért léteznek, hogy jó elektromos vezetőképességet és alacsonyabb, 2,71 g/cm³ sűrűséget kínáljanak. Folyékonysága kiváló. Jó önthetőséget biztosítanak vékonyfalú alkatrészek és motorkonzolok készítéséhez nagynyomású öntvényben.

A356-T6 ötvözet

Ez az ötvözet körülbelül 7% szilíciumot és 0,3% magnéziumot tartalmaz. Az alkatrészek szilárdsága jobb, a megfelelő hőkezelés esetén 310 MPa szakítószilárdságot érnek el. Ezek az ötvözetek jó vezetőképességet tartalmaznak. A gyártók általában elsősorban autókerekekhez és űrhajózási alkatrészekhez használják homoköntéssel.

319 ötvözet

Általában ennek a fémnek körülbelül 6% a szilícium és 3,5% a réz. Ez az ötvözet sokkal nehezebb, mint a többi. Kiváló vezetőképességet biztosít, és sűrűsége 2,76 g/cm³. Ez teszi hasznossá motorblokkokhoz, ahol fontos a hőállóság.

Öntési folyamatok

Nagynyomású öntvények

Az az eljárás, amelynek során a gyártók 10-175 MPa nyomáson olvadt alumíniumot öntenek egy acélformába, nagynyomású öntésnek nevezik. Ez a technika gyorsabban működik, és 30 másodpercen belül gyártja az alkatrészeket. Ez a legjobban az olyan élesen részletezett alkatrészekhez, mint a sebességváltóházak.

Alacsony nyomású öntvények

Ez az eljárás 20-100 kPa, azaz alacsonyabb nyomáson nyomja a fémet a formába. Az ilyen lassú feldolgozással kevesebb hibát csökkentő légbuborék keletkezik. Példáik lehetnek a jobb szilárdságot tartalmazó alumíniumkerekek.

Homoköntés

A gyártó az olvadt fémet homokformákba önti. Ez a folyamat valóban órákat vesz igénybe alkatrészenként. Az olyan részletes alkatrészek azonban, mint a szivattyúházak, átvészelhetik ezt.

Egyéb módszerek:

A leggyakrabban használt eljárás nem csak a fröccsöntés vagy a homoköntés. Ide tartozik még beruházási öntés és állandó öntőforma öntés. A befektetési öntés során a gyártók viaszmintákat használnak. A tartós öntéshez azonban újrafelhasználható acélformát használnak. Ezek a technikák azok, amelyekkel közepes méretű megadott alkatrészek, például főzőedények készíthetők.

Mikroszerkezet és megszilárdulás

Minden alkalommal, amikor az alumínium lehűl, apró kristályok (magképződés) és szemcsék növekedése következik be. Ez azt jelenti, hogy a hűtési hőmérséklet az, ami hatással lehet rájuk. Ez azért van, mert a gyors lehűlés a nyomásos öntés során nagyon apró, erős szemcséket hoz létre. Eközben a lassú hűtés nagy és kevésbé tartós szemcséket eredményez. Ezenkívül az olyan ötvözetekben, mint az A380, a szilíciumrészecskéknek és a 356-T6 hőkezelésnek köszönhető kopásállóság valóban csökkenti a rideg területeket.

Mi az extrudált alumínium?

A gyártók formázott szerszámokat használnak a felmelegített alumíniumötvözetekre ható erő kifejtésére. Ez a fém ezután profilformákat vesz fel, amelyek általában hosszúak, például rudak, csövek vagy gerendák. Az extrudált alumínium alkatrészeket széles körben használják az építőiparban, az autóiparban és a fogyasztási cikkek területén. Érvük azonban az, hogy könnyűek, erősek és megfizethetőek.

Közös ötvözetek

6061 ötvözetek:

A 6061 ötvözet 1,0% magnéziumot és 0,6% szilíciumot tartalmaz. Ezek a részecskék nagy szilárdságot (310 MPa szakítószilárdság) és kiváló hegeszthetőséget biztosítanak. Jól használhatóak szerkezeti és nagy igénybevételnek kitett alkatrészekhez, például teherautók vázaihoz és kerékpáralkatrészekhez.

6063 ötvözetek:

A 6063-as ötvözetekben 0,7% magnézium és 0,4% szilícium található. Ez megállítja a korróziót és finom felületi felületet biztosít. Ezért a legjobb a dekoratív és építészeti profilokhoz, például ablakkeretekhez és ajtókorlátokhoz.

Hőkezelés

Az extrudált alumínium tulajdonságai javulnak, amikor a gyártók hőkezelésnek vetik alá, például T5 vagy T6 edzésnek.

A T5-ös temperálás során az extrudált alkatrész léghűtéses. Ez növeli az alkatrész szilárdságát a 20-30% lehetőségével.

A T6-os edzés 530°C-os oldatkezeléssel történik. Ezt követi a mesterséges öregítés. Ennek eredményeképpen az alkatrészek sokkal keményebbek és erősebbek lesznek. A 6061-T6-ot például szerkezeti alkalmazásokhoz használhatja, optimális képlékenységét és szilárdságát egyensúlyban tartva.

Extrudálási folyamat A közvetlen extrudálásban:

A gyártók egy hidraulikus dugattyúval nyomják át a tuskót egy helyhez kötött szerszámon, amit közvetlen extrudálásnak neveznek. Ez a fajta eljárás hatékonyan működik, de már csak a súrlódás miatt is több energiát igényel.

Indirekt extrudálásban:

Az indirekt extrudálás során a szerszám mozdulatlanul tartja a tuskót, miközben a szerszám felé mozog. Ez az oka annak, hogy ezt a technikát visszafelé vagy fordított technikának is nevezik. Ez akár 10-30%-vel is csökkenti a súrlódást és az energiafelhasználást. Ez a technika tökéletesen precíz alkatrészeket, például csöveket állít elő.

Sajtó típusok

A rendelkezésre álló lehetőségek közül a hidraulikus présgépek nagy erőt (akár 100 MN) biztosítanak a nagy profilokhoz. Eközben a mechanikus prések gyorsan dolgoznak (akár 60 löket/perc). Ez jól alkalmazható kis alkatrészekhez.

Extrudálás típusai

Meleg extrudálás:

A forró extrudálás 350-500 °C-on történik. Hőt és nyomást használ. Ez az eljárás tulajdonképpen segít szilárd vagy üreges alkatrészek készítésében rögzített keresztmetszeteken keresztül. Például I-gerendák vagy autóipari alvázak.

Hideg extrudálás:

A hideg extrudálás 120°C-ig terjed, és szobahőmérsékleten (20-25°C) is előfordul. Ennél az eljárásnál a gyártó nem melegíti fel az alumíniumot, és nem kényszeríti a sajtolásra. Nagyon szoros, akár ±0,02 mm-±0,05 mm-es tűréshatárokkal rendelkező alkatrészeket készít, és csökkenti az oxidációt. Ez ezért ideális kötőelemek, elektromos csatlakozók és megadott alkatrészek gyártására.

Legfontosabb különbségek az öntött és extrudált alumínium között

1. Mechanikai tulajdonságok

A gyártási folyamatok hatással vannak az öntött és sajtolt alumínium mechanikai jellemzőinek eltéréseire.

Erősség:

Általában az extrudált művészet nagyobb szakítószilárdságot kínál, mint az extrudált művészet. alumínium öntvény. Például az A356-T6 öntött alumínium szakítószilárdsága 230-250 MPa körül van. Eközben a 6061-T6 extrudált alumínium szakítószilárdsága akár 310 MPa is lehet.

Duktilitás

Az extrudált alumíniummal elért finomított szemcsézettség képlékenyebbé teszi azt. Eközben a durva szemcsék és az intermetallikus fázisok az öntött alumínium ridegségének okai.

Keménység

A keménység teljes mértékben attól függ, hogy milyen ötvözetet és hőkezelést választ. Az extrudált alkatrészek keménysége azonban általában egyenletesebb. Például az A380-as öntött alumínium keménysége ~80 HB körül van, de a 6061-T6-os extrudált alkatrészek keménysége 95 HB.

Fáradási ellenállás

Az extrudált alumínium finomabb szemcseszerkezete lehetővé teszi, hogy ciklikus terhelés alatt is jól teljesítsenek. Ezzel szemben az öntött alumínium alacsonyabb fáradási ellenállást tartalmaz. Ennek oka a porózus szerkezete. Valahogyan javítani lehet rajta a megfelelő hőkezeléssel és jobb ötvözetekkel.

2. Mikroszerkezeti összehasonlítás

Az öntött alumínium mikroszerkezete a durva szemcséket (50-200 µm között) és a halmazállapotú intermetallikus fázisokat mutatja. Ez az oka a ridegség és a mechanikai teljesítmény csökkenésének.

Másrészt az extrudálás során a szemcseszerkezetet akár 10-50 µm-re is finomítják. Ennek oka, hogy felbontja az intermetallizálódást és összehangolja a szemcséket.

A képen például a mikroszerkezetek mindkét része kontrasztos. Ahol az öntött szerkezet durva szemcséket mutat.

Az extrudált alkatrész (a-f) mutatja, hogyan finomítja a szemcseszerkezetet, ami jobb teljesítményt eredményez.

3. Toleranciák

Az öntőforma tágulásakor és a megszilárduláskor bekövetkező zsugorodáskor az öntött alumínium tűréshatárai lazábbak lesznek (±0,5 mm vagy több).

Szorosabb tűrések (±0,1 mm) is lehetségesek a sajtolt alumíniumban. Ez a precíziós szerszám használatának köszönhető a fém kényszerítésére. Ez azt jelenti, hogy a szerszámok kialakítása és a prés pontossága változásokat okozhat a tűrésekben.

4. Tervezési megfontolások

Az alumíniumöntést elsősorban belső üregekkel rendelkező, élesen részletezett formák készítésére használják. Például motorblokkok vagy szivattyúházak. Vékony falú vagy hosszú profilokhoz azonban valahogy nem alkalmas.

Az extrudálási technika a legjobb hosszú alkatrészeket és egyenletes keresztmetszetű, egyenletes profilokat eredményez. Például gerendák vagy csövek. Emellett ezek az alkatrészek egyedi tervezési követelményeket is fel tudnak venni.

5. Összekötési módszerek

A gyártók öntött és extrudált alumíniumot is össze tudnak kötni. Ehhez olyan technikákat használnak, mint a hegesztés, csavarozás vagy ragasztás.

Az öntött alumíniumot nem könnyű hegeszteni. Ennek oka a porozitás, az intermetallikus fázisok jelenléte és a magas szilíciumtartalom egyes ötvözetekben (pl. A380. Ez repedéseket okozhat.

Az extrudált alumínium alkatrészeket sokkal könnyebb hegeszteni és megmunkálni. Egységes szerkezetet tartalmaznak. Ez ezért sokoldalúbbá teszi őket az összeszerelésben.

Az öntött alumínium előnyei és hátrányai

Előnyök

• Lehetővé teszi, hogy mélyen részletezett és összetett, belső üregekkel ellátott formákat készítsen. Például hengerfejek, sebességváltóházak vagy szivattyúházak.
• Az öntött alumíniumötvözetek, mint például az A356-T6, nagy szakítószilárdságot biztosítanak, miközben az átlagosnál kisebb súlyúak.
• Ezek az alkatrészek megfizethetőek, ha nagy tételben gyártják őket.

Hátrányok

• A megrekedt gáz vagy a megszilárdulás során bekövetkező zsugorodás miatt a többi alkatrész veszít szilárdságából és fáradási ellenállásából. Ez a probléma azonban vákuumöntéssel vagy gáztalanító szerekkel orvosolható.
• Mind a folyékony, mind a szilárd zsugorodás az alkatrészek törését vagy repedését okozza. A megfelelő szerszámtervezés és a szabályozott hűtés segítségével kezelheti ezt a problémát.
• Az öntött alumíniumnak a sajtoláshoz képest lazább a tűréshatára.

Extrudált alumínium előnyei és hátrányai

Előnyök

• Az extrudált alumínium kiváló felületet biztosít. A rész, miután átesett egy malom befejezni, hogy eloxált vagy porszórt bevonat lenne erősebb. Jobb korrózióállóságot és tartósságot tartalmaznak.
• A precíziós szerszámok segítségével szorosabb tűréseket érhet el.
• Ezek az alkatrészek nagy mennyiségben költséghatékonyak.
• Ideális hosszú, változatlan profilokhoz, például létrasínekhez vagy több üreges csövekhez.

Hátrányok

• Ezek az alkatrészek egyszerű formákra korlátozódnak, és nem működnek jól az összetett terveknél.
• Speciális szerszámokra van szükség üreges vagy többcsatornás profilok készítéséhez.
• Az extrudálás nem alkalmas többszörös keresztmetszetű vagy bonyolult belső jellemzőkkel rendelkező alkatrészekhez.

Alkalmazások és iparágak

Konkrét példák

Az öntött alumíniumot általában autóipari alkalmazásokhoz használják. Az alkatrészek közé tartoznak a motorblokkok, a sebességváltóházak és a kerékagyak.

Az adott kép a motorblokk szerszámszerkezetét mutatja. Kiemeli a kulcsfontosságú alkatrészeket. Például a kapurendszer (az olvadt fém útjai), a túlfolyók (a felesleges anyag összegyűjtése), a vákuumvezetékek (a levegő eltávolítása) és a végleges hengerblokk öntvény.

Eközben a gyártók extrudált alumíniumot használnak ablakkeretekhez, ajtókorlátokhoz és szerkezeti gerendákhoz. A közlekedésben vasúti kocsik karosszériájához, teherautók vázához és kerékpáralkatrészekhez használják.

Elektromos járművek (EV-k)

Az öntött és a sajtolt alumínium használata az EV-kben egyaránt népszerűbbé teszi azokat. A gyártók öntött alumíniumot használnak az akkumulátorházakhoz és a motorházakhoz. Ezzel szemben az extrudált alumíniumból könnyű alváz és szerkezeti elemek készülnek.

Additív gyártás

A 3D nyomtatás integrálása az öntött alumíniumba lehetővé teszi a nehezebb formák kezelését. Ezek megkönnyítik a könnyű alkatrészek gyártását a repülőgépipar és az orvosi ipar számára.

Ezenkívül az extrudált alumíniumhoz alkalmazott additív technikák révén innovatív formatervezés válik lehetővé. Ez teszi ezeket az alkatrészeket alkalmassá a hibrid gyártási eljárásokban való felhasználásra.

Következtetés:

Az öntött és a sajtolt alumínium nem tartalmaz hasonlóságot. Szilárdságuk, mikroszerkezetük, tűrésük és tervezési szintjük eltérő. Ha véletlenszerűen választja ki őket, az azt jelenti, hogy a kiválasztás tönkreteheti az egész projektet. Tehát bölcsen válassza ki a megfelelő anyagot és gyártási eljárást az alkalmazási igények alapján.