Laten we eens ontdekken waarom deze legering een topkeuze is. Begrijp hoe je er betrouwbare onderdelen mee kunt maken door de gietbaarheid en het gebruik ervan te kennen, samen met specifieke eigenschappen.

Samenstelling en eigenschappen van de A380 aluminiumlegering

1. Chemische samenstelling

Primaire elementen:

Silicium (Si):

Het belangrijkste element van legering A380 is silicium. De verhouding is ongeveer 7,5-9,5%. Deze deeltjes verlagen het smeltpunt, waardoor een eutectische fase met aluminium ontstaat.

Silicium is bros en hard. Daarom verbetert het de vloeibaarheid en minimaliseert het krimp. Een te grote hoeveelheid (>9,5%) is echter niet altijd geschikt. Dit resulteert in de opbouw van grove deeltjes, wat de vervormbaarheid aantast.

Koper (Cu):

2,5-3,5% kopergehalte wordt gemengd in aluminiummetaal om hoge sterkte te produceren. Het vormt Al₂Cu-precipitaten tijdens het verouderen.

Toevoeging van meer dan 3.5% koperelement veroorzaakt problemen tijdens het stollen. Het veroorzaakt warmscheuren.

IJzer (Fe):

De hoeveelheid ijzer in de A380 is ongeveer 0,5-1,5%. Dit metaal voorkomt dat gesmolten blokken aan de matrijs blijven kleven. Dit komt omdat er AlFeSi verbindingen zijn. Dat is hard genoeg om te verwerken. Overmatig gebruik van ijzer, boven 1,5 %, brosse β-AlFeSi structuur. Het verlaagt de impact van taaiheid.

Mangaan (Mn):

Aluminiumlegering A380 bestaat uit 0,1-0,5% mangaan. Het wisselt de gevaarlijke fase van β-AlFeSi af in minimaal-beschadigende α-AlFeMnSi. Ze verfijnen ook de korrels tijdens het stollen.

Magnesium (Mg):

De hoeveelheid magnesium (0,1-0,5%) combineert met het siliciumgehalte om Mg₂Si precipitaten te produceren. Het verhoogt de hardheid. De gietbaarheid neemt echter af met mg boven >0,5%

Zink (Zn):

0,1-0,5% zinklegering minimaliseert de impact op A380 metaal. Desondanks veroorzaakt het een afname van de weerstand tegen corrosie. Dit gebeurt meestal met de aanwezigheid van onzuiverheden.

Sporenelementen:

• Tot 0,5% nikkel zorgt voor een betere stabiliteit bij hoge temperaturen. Dit komt door de vorming van de Al₃Ni fase.
• De aanwezigheid van tin (Sn) en lood (Pb) lager dan 0,1% verbetert de bewerkbaarheid. Het beïnvloedt echter de lasbaarheid.
• Het toevoegen van <0,1% chroom (Cr) verfijnt de korrel.

Normen:

In ASTM B85 vorm, de specificatie van A380 legering toont bepaalde grenzen. Bijvoorbeeld Fe ≤1,5%, Cu ≤3,5%. Het schrijft voor dat de samenstelling chemische testen moet doorstaan door spectrometrie.

2. Fysieke eigenschappen

• Dichtheid: 2,7 g/cm³
• Smeltbereik: 565°C tot 630°C
• Warmtegeleidingsvermogen: 100 W/m-K bij 25°C
• Elektrisch geleidingsvermogen: 35% IACS
• Thermische uitzetting: 21,8 µm/m-°C (20-100°C)
• Corrosiebestendigheid: Matig

3. Mechanische eigenschappen

A. Sterkte en vervormbaarheid:

Als gegoten (geen warmtebehandeling):

• Uiteindelijke treksterkte (UTS): 325 MPa.
• Opbrengststerkte (YS): 160 MPa bij 0,2% offset.
• Rek: 3% (beperkt door het hoge siliciumgehalte en de brosse α-AlFeMnSi en β-AlFeSi fasen).
• Hardheid: 80 HB (Brinell).

T5 Temper:

• Rijping bij 150-200°C gedurende 2-8 uur
• UTS: 330 MPa
• YS: 170 MPa.
• Rek: 2%
• Hardheid: 85 HB

T6 Temper:

• Opgelost op 500°C gedurende 4-12 uur + Gerijpt
• UTS: 350 MPa
• YS: 185 MPa.
• Rek: 2.5%
• Hardheid: 90 HB

B. Microstructuur:

De A380 aluminiumlegering creëert een korrelgrootte van 50-200 µm als primaire matrix.

Intermetallische fasen:

• De plaatvormige deeltjes van α-AlFeMnSi met een levensduur van 5-20 µm upgraden de slijtvastheid.
• Het soort naaldvormige fasen (β-AlFeSi) tot 10-30 µm vertonen scheurinductieplaatsen.
• Mn-elementen verbeteren de korrelgrootte en verkleinen deze tot <100 µm. Ze zorgen voor een betere taaiheid.

C. Gespecialiseerde eigenschappen:

De A380-legering heeft een goede vermoeiingssterkte van 150 MPa bij 10⁷ cycli (R = -1). Deze kwaliteit is gunstig voor de productie van motorsteunen.

Bovendien is de afschuifsterkte van deze staaf ongeveer 200 MPa. Dat is erg belangrijk om schroefdraad te maken of verschillende assemblages vast te zetten.

Naast al het bovenstaande is de legering beperkt tot zijn slagvastheid (Charpy test) van 5 J bij 25°C. Deze limiet minimaliseert ook het gebruik bij dynamische belastingen.

D. Temperatuureffecten:

Hogere temperaturen zijn de oorzaak van het neerslaan van grove deeltjes. Hierdoor daalt de UTS tot 260 MPa (-20%).

Op het punt van lage temperatuur onder -50°C, veroorzaakt het een toename van het hardheidsniveau rond 88 HB (+10%). Dit komt omdat de beweging van de dislocaties langzamer wordt.

Toepassingen van A380 Aluminiumlegering

1. Gebruik in de auto-industrie

De verhouding sterkte/gewicht in legering A380 maakt het een optimale keuze. Daarom gebruikt de auto-industrie het voor de meest uiteenlopende toepassingen.

Belangrijkste onderdelen en eigenschappen:

De auto-onderdelen, zoals beugels en behuizingen, hebben een treksterkte van ongeveer 325 MPa. Ze vormen ook een barrière tegen overmatige hitte tot 200°C.

Dit betekent dat het onderdeel niet meer energie of brandstof verbruikt in vergelijking met oudere ijzeren blokken.

Thermische en mechanische voordelen:

Fabrikanten gebruiken de thermische geleidbaarheid van de A380-legering (100 W/m-K) in cilinderkoppen.

Ze hebben een efficiënte warmteafvoer. Hierin vloeit het siliciummateriaal soepel tijdens het gieten, zodat het elke complexe vorm aanneemt.

Duurzaamheid en beperkingen:

De versnellingsbakbehuizingen na een T6 hardingsproces zouden harder zijn. Het bereikt een hardheid van 90 HB.

De onderdelen voldoen echter niet aan de eisen van ductiliteit, wat het gebruik in toepassingen met een hoge impact beperkt. Hiervoor gebruik je vervangende legeringen zoals A383 om kritieke onderdelen te maken.

Ruimtevaarttoepassingen van A380 aluminiumlegering

Gebruik van niet-structurele componenten:

Sterkte en gietbaarheid geven de A380 ingot de voorkeur. Lucht- en ruimtevaartindustrieën gebruiken het voor de fabricage van spoilerbehuizingen, klepbeugels en rolroerbevestigingen.

Temperatuur en sterkteprestaties:

Deze legering is bestand tegen gematigde temperaturen (-50 °C tot 150 °C). Ze hebben een vloeigrens van 185 MPa na een T6 behandeling. In het geval van vluchtbesturingsapparatuur maakt deze behandeling ze geschikter.

Precisie Gieten Voordelen

Het A380 materiaal is geschikt om te gieten en kan het meest ingewikkelde profiel aan. Hierdoor kun je het gebruiken voor dingen als roerscharnieren met exacte afmetingen.

Beperkingen en verbeteringen:

Ondanks dat de legering veel uitzonderlijke kwaliteiten biedt, mist het de kwaliteiten van aerospace-grade (7075). Bijvoorbeeld een smeedlegering met hoge sterkte.

De verbetering die je kunt aanbrengen is duurzaamheid in vochtige omstandigheden. Dit kan via het T6 hitteproces of anticorrosiecoatings.

Andere industriële toepassingen van A380 aluminiumlegering

Gebruik in de bouwsector:

In de bouwsector wordt de A380-legering gegoten om architecturale mallen en raamkozijnen te maken.

De industrie maakt gebruik van haar meest optimale eigenschappen. Dat is met corrosiebestendigheid en nauwe toleranties voor nauwkeurigheid.

Mariene toepassingen:

De duurzaamheid van de A380 zorgt voor duurzame en sterke onderdelen voor motorsteunen en dekbeslag.

Behandeling, zoals anodiseren, draagt verder bij aan een betere weerstand tegen zout water.

Voordelen voor de elektrische industrie:

Dit materiaal is gunstig voor de productie van koellichamen en motorbehuizingen. Het geeft ze een goede IACS en thermische geleidbaarheid. Daarom is deze optie een kosteneffectief aanbod.

Branchespecifieke voordelen:

De belangrijkste eigenschappen van de A380 zijn, meestal, dimensionale stabiliteit voor de hele constructie en corrosiebestendigheid voor de scheepvaart.

Ondertussen zijn de pakken voor thermisch beheer voor elektrische systemen. Dit betekent dat legering A380 in de categorie veelzijdig metaal valt.

Gietkenmerken van A380 aluminiumlegering

Gietproces

Omdat de legering A380 veel vloeibaarder is, wordt ze gegoten met procesparameters. Deze parameters omvatten smeltpunten van 660-680 °C en injectiedrukken van 30-150 MPa.

Spuitgieten:

Gieten van aluminium is de beste techniek om te gebruiken. Het levert binnen een paar minuten outputresultaten op en geeft een strakke tolerantie. Bij dit proces bestaat echter het risico dat er schimmel aan ijzerdeeltjes blijft kleven.

Zandgieten:

Bij zandgieten is het niet nodig om hoge druk of hoge temperaturen te gebruiken. Dit komt omdat het een profielvorm vormt met gesmolten legering met een lagere hoeveelheid (1-5 druk tot 600-650°C).

Je kunt dit proces gebruiken om langere onderdelen zoals motorblokken te gieten. Het is echter erg langzaam en produceert ruwe oppervlakken.

Permanent vormgieten:

Permanente mal gieten geeft evenwichtige voordelen van kosten samen met precisie resultaten.

Het werkt bij 630-670°C.

De juiste koelsnelheden zijn nodig om het stollen onder controle te houden. Dit vermindert het risico op warmscheuren.

Gietfouten

Gietfouten die optreden tijdens de productie kunnen poreusheid, krimp of insluitingen zijn.

• Porositeit: lucht of gassen gemengd in het gietstuk veroorzaken porositeit. Zoek dit uit met röntgeninspectie. Gebruik vacuümontgassing om dit te controleren.
• Krimp: Ongelijkmatig afkoelen van gietstukken veroorzaakt krimp in onderdelen. De thermische simulatiesoftware helpt bij het analyseren van hotspots. Pak deze fouten aan met geoptimaliseerde toevoerontwerpen.
• Insluiting: Dit gebeurt door de aanwezigheid van onzuiverheden. Filter het metaal voor gebruik om de deeltjesgrootte te minimaliseren. Kies ook voor voorverwarmde matrijstechnieken.

Warmtebehandeling

Oploswarmtebehandeling:

Bij dit soort behandeling verhitten fabrikanten het metaal gedurende 4-12 uur bij 500°C. Zodat het Al₂Cu-precipitaten oplost. Dit gebeurt via een koelsnelheid >100°C/s (bluswater).

Kunstmatige veroudering

Kunstmatige veroudering, zoals de T6 tempereertechniek, werkt bij 150-200°C gedurende 2-8 uur. Het produceert overmatige sterkte in ingots. Hiervoor vormen ze Mg₂Si en Al₂Cu fasen. Het verhoogt ook de hardheid.

Overrijping boven 250°C zorgt echter voor grove neerslag. Dit heeft een invloed op de sterkte en vermindert deze tot 15 procent.

T6 verbetert ook de weerstand tegen vermoeiing en zorgt voor een verfijnde microstructuur. Desondanks verlaagt het de rek tot 2,5%.

Corrosiebestendigheid van A380 aluminiumlegering

Corrosiemechanismen:

Bij A380's is er kans op putcorrosie op plaatsen waar veel chloride aanwezig is, zoals aan de kust. Vergelijkbaar hiermee is spleetcorrosie op stilstaande plekken (onder bouten).

Galvanische corrosie gebeurt wanneer er elektrochemische potentiaalverschillen optreden. Het ijzer- en kopergehalte is ook de reden voor verergering van corrosie.

Bescherming tegen corrosie:

Er zijn veel opties om onderdelen tegen corrosie te beschermen. Anodiseren is er een waarbij een oxidelaag van 10-25 µm wordt toegevoegd.

Het chromateerproces helpt bij het verwijderen van vocht of het weerstaan van zout. Ondertussen verhoogt de verflaag (epoxy) de sterkte door blootstelling te blokkeren.

De andere opties zijn poedercoatings en afdichtingsmiddelen. Ze verbeteren de prestaties van marine- of auto-onderdelen en verhogen de duurzaamheid.

Bewerking en vervaardiging van de aluminiumlegering A380

Bewerking:

Met een classificatie van 65 tot 70% is aluminiumlegering a380 zeer gemakkelijk te bewerken. De legering bevat naastliggende elementen die hard kunnen zijn, zoals siliciumdeeltjes. Hiervoor kun je hardmetalen of PCD gereedschap gebruiken om het te snijden.

Een zwaaihoek van 15° en scherpe randen helpen bijvoorbeeld bij het snijproces. Zoals de afbeelding laat zien, wordt er gesneden bij 300-500 m/mi, voeding 0,5 mm/omwenteling en diepte ≤3,25 mm.

De juiste koelsnelheidstechnieken kunnen ook oververhitting van gereedschap voorkomen en hun duurzaamheid vergroten.

Fabricage:

Het is vrij moeilijk om A380-materiaal te lassen. Omdat het scheurt. Maar je kunt wrijvingsroerlassen gebruiken. Dat werkt prima bij 500-1500 RPM, 1-3 mm/s.

Ook voorverwarmen en aluminium siliconenvuller helpen bij het hardsolderen. Om vast te maken of te klinken, moet je met de hand prikken of taaie klinknagels van 1-5 mm gebruiken.

Conclusie:

Aluminiumlegering A380 is het belangrijkste metaal. Het bevat minder gewicht maar toch taaie inhoud. Dankzij de uitstekende gietbaarheid kun je meerdere toepassingen maken met een indrukwekkende hittebestendigheid. Het is een combinatie van kosteneffectiviteit en evenwichtige performers.

Je kunt echter worstelen met de lage vervormbaarheid. De behandeling T6 en coatings kunnen de duurzaamheid verbeteren. Daarom is het belangrijk voor de meeste grote industrieën, zoals de automobielindustrie en de industrie.