ADC12 is een aluminium-silicium-koperlegering ontworpen voor spuitgieten. Het bevat ongeveer 9,6-12% silicium voor een hoge vloeibaarheid en 1,5-3,5% koper voor meer sterkte. Deze legering bereikt doorgaans een treksterkte tussen 180-230 MPa. De dichtheid van de adc12 aluminiumlegering is ongeveer 2,7 g/cm³, waardoor het licht is. ADC12 is goed te bewerken, maar vertoont verminderde mechanische eigenschappen boven 250°C.
In dit stuk leer je diepgaande details over:
Waarom het spuitgieten is overgenomen - perfecte vloeibaarheid, minimale krimp
✔ Toepassingen-Van auto's (autocilinders) tot consumptiegoederen (drone frames)
✔ Waarom metaalbewerkers het kiezen - Kracht + budgetvriendelijk.
Chemische samenstelling van ADC12
ADC12 aluminiumlegering bevat specifieke kwaliteiten door zijn stam. De belangrijkste elementcombinatie omvat:
- 6 - 12,0% silicium (Si): - Verbetert de vloeibaarheid, waardoor het gladder wordt tijdens het gieten.
- 5-3.5% koper (Cu): - Verbetert de taaiheid maar vermindert de roestbestendigheid.
- ≤0,3% magnesium (Mg): - Betere hardheid toevoegen.
- ≤1,3% ijzer (Fe): - Geeft sterkte maar kan brosheid in gevaar brengen.
- ≤1,0% zink (Zn): - Bestand tegen roest of corrosie.
- ≤0,5% mangaan (Mn): - Concurreren tegen hitteschade.
- Extra sporenelementen: ≤0,5% nikkel (Ni) stopt de reactie van hoge hitte, waardoor sterkte behouden blijft. ≤0,3% tin (Sn) vermindert de oppervlaktewrijving.
Andere zijn de sporenelementen voor het verbeteren van de structuur of de fijnafstemming in aluminium spuitgietwerk onderdelen.
Bekijk de uitleg over aluminiumlegeringen in deze korte video
Rol van elementen in microstructuur en prestaties
Silicium:
Omdat silicium flexibel is, maakt het zeer kleine, taaie deeltjes. Deze verbeteren de slijtvastheid. De toevoeging ervan verhoogt de vloeibaarheid en vult de mal gelijkmatig. Nuttig bij het verkrijgen van zeer gedetailleerde vormen zoals motorblokken.
Koper:
Koper is het sterkste legeringselement. Door het te mengen met aluminium worden de bindingen tussen de kristallen van de legering sterker. De treksterkte bereikt hierdoor 180 MPa. Het vermindert echter het vermogen van metaal om corrosie te weerstaan. Daarom moet je hiervoor beschermende coatings aanbrengen.
Magnesium:
Magnesium is gunstig voor het verfijnen van de korrelstructuur van ADC12. Het maakt de inhoud veel harder zonder flexibiliteit te verliezen. Het verhoogt ook het uithoudingsvermogen bij herhaalde belasting.
IJzer:
Het ijzergehalte zorgt voor stijfheid. Je moet echter een lagere hoeveelheid toevoegen, maximaal 1,3%. Hoge hoeveelheden hebben namelijk invloed op de brosheid. Dat veroorzaakt vaak scheuren onder zware belasting.
Zink en mangaan:
Zink werkt om beschermende schilden toe te voegen. Dit vormt een barrière tegen roestvorming, meestal in natte omgevingen. Ondertussen verhoogt mangaan het vermogen van deze legering om temperaturen tot 150°C aan te kunnen.
Nikkel en tin:
Nikkel geeft het onderdeel de nodige sterkte om kritische omgevingen zoals hete motoren aan te kunnen. Het voordeel van tin is dat het de wrijving vermindert in een situatie van voortdurende beweging, zoals bij tandwielonderdelen.
Vergelijking met ADC10 en ADC14
Vloeiendheid vs. Kracht:
Volgens de kosten is ADC10 niet veel duurder dan ADC12. Omgekeerd stroomt het beter omdat silicium een siliciumgehalte heeft van 7,5-9,5% silicium.
Om producten met sterk verdunde wanden te maken, is ADC14 een betere keuze. Dit komt omdat het 16-18% silicium bevat. Deze grotere hoeveelheid silicium vermindert echter de sterkte in vergelijking met ADC12 (200 MPa tegenover 180 MPa voor ADC12).
Hittebestendigheid:
ADC12 verhelpt problemen met hittestress. Dat komt meestal door de toevoeging van koper- en nikkeldeeltjes. Maar dit gehalte verdient niet de voorkeur boven ADC14. Omdat meer koperelement in ADC12 resulteert in minder reactievermogen bij een hoge hittetolerantie.
Selectie op basis van toepassing:
In onderdelen die eigenschappen nodig hebben zoals sterkte en matige hittebestendigheid, werkt ADC12 metaal goed. Bijvoorbeeld cilinderkoppen.
Ondertussen moet je gaan voor legering ADC12, waarbij het project onder de budgetvriendelijke optie moet vallen en eenvoudige specificaties moet hebben.
Zoals je weet, hebben elektronische onderdelen een aantal kleine gebieden met zeer gedetailleerde delen, dus kun je kiezen voor ADC14. Het ondersteunt ingewikkelde behoeften.
Mechanische eigenschappen van ADC12
Treksterkte en vloeigrens:
ADC12 kan scheuren en vervorming aan. Hiervoor gebruikt het de gecombineerde eigenschappen van treksterkte (180-230 MPa) en vloeigrens (120-150 MPa). Je kunt dit vermogen van de legering controleren. Voer het monster in de giet- en bewerkingsfase in om nauwkeurige metingen te krijgen.
Ook verbetert de sterkte van de legering grotendeels door warmtebehandelingen. Deze behandeling verandert de microstructuur bij 150°C gedurende 5 uur. Zodat het metaal de benodigde hardheid kan bereiken.
Rek en hardheid:
ADC12 aluminiumlegering heeft rek tot 1-3% voor breuk. Hierdoor ontstaat een lage ductiliteit. Deze legering biedt ook een goed hardheidsbereik. Dat valt onder 75-85 HB (Brinell) of 40-50 HRB (Rockwell B).
De andere parameter die de hardheid kan verhogen is ook de koelsnelheid. De betere consistentie in temperatuur, bijvoorbeeld 7,5 mm/s, is in dit geval waardevol.
De bijgevoegde afbeelding toont de relatie tussen trekspanning. Er zijn 120 MPA's, die de reden worden voor het falen van ADC12, met een poreusheid van 78,2% tot gevolg. Ondertussen kan de dikkere meer spanning weerstaan.
Slagvastheid en vermoeiingssterkte
Het aluminium ADC12 neemt 5 tot 8 joule op, wat de hoeveelheid geabsorbeerde energie is van een plotse schok tijdens een Charpy impacttest. De S-N curve toont de weerstand tegen vermoeiing. Dat is ongeveer 80 MPa bij 10^6 cycli. Het is echter lager dan de gebruikelijke. Gewoonlijk ligt deze tussen 100-150 MPa.
Verlenging in vermoeiing gebeurt als de belasting langzaam is, bijv. 0,1 mm/s. Het toont verder 0,02 mm propagatie van vermoeiingsscheuren als gevolg van spanning. De breuksterkte is ongeveer 15 MPa√m.
Toepassingen van ADC12 Aluminiumlegering
Toepassingen voor de auto-industrie:
De ADC12-legering kan worden gegoten voor de productie van motorblokken en cilinderkoppen. Hier vind je de sterkte en lichtgewicht eigenschappen. Het verbruikt weinig energie in voertuigen vanwege het lagere gewicht, tot 15 tot 20%.
Bovendien verbeteren lichtgewicht onderdelen de brandstofefficiëntie met wel 5 tot 8 procent. Het feit dat ze temperaturen tot 200°C aankunnen, maakt ze geschikt voor de fabricage van motoronderdelen. Het heeft ook lagere smeltpunten, waardoor gesmolten vloeistof wordt omgezet in diep gedetailleerde gegoten onderdelen.
Toepassingen voor de ruimtevaartindustrie
De structurele onderdelen, zoals de motorbehuizing van de luchtvaartindustrie, vertrouwen op ADC12. Het metaal geeft ze een sterkte-gewichtsverhouding. Dat komt later van pas bij het minimaliseren van het brandstofverbruik.
Blijkbaar komt de ADC12 ingot niet zo vaak voor als de andere legeringen. Het heeft een lagere vermoeiingsweerstand tot tienduizend cycli.
Industriële en commerciële toepassingen
De verschillende soorten pomphuizen, tandwielkasten en elektrisch gereedschap zijn meestal gemaakt van ADC12 metaal. Het corrodeert minder en is bestand tegen slijtage.
Wat de onderdelen voor consumentenelektronica betreft, giet het bedrijf laptopframes en camerabehuizingen voor een gladde afwerking.
Voordelen en nadelen van ADC12
Voordelen:
- Verhouding sterkte/gewicht: met 2,7 g/cm³ heeft deze aluminiumlegering een lager gewicht, tot 30%, dan staal. Het geeft echter 180 MPa treksterkte.
- Corrosiebestendigheid: De onderdelen van dit metaal corroderen minder, zelfs in vochtige omgevingen. Ze kunnen meer dan 5 jaar meegaan zonder beschermende coating.
- Giet- en bewerkbaarheid: ADC12 smelt bij 580°C. Het vloeit soepel en vult complexe matrijsvormen gelijkmatig. Het metaal is een soort breekbaar en heeft niet zoveel energie nodig voor machinale bewerking als hardere legeringen.
Nadelen:
- Er zitten meer koperdeeltjes in ADC12. Hierdoor is hij iets duurder dan ADC10.
- De legering kan niet tegen lassen en veroorzaakt scheuren tijdens de bewerking. Maar je kunt laserlassen op 500-600°C gebruiken om meerdere onderdelen te assembleren.
- Tijdens het gieten worden lucht of gassen gemengd, wat poreusheid veroorzaakt. Fabrikanten lossen dit probleem op met vacuümgietmethodes. Dat beperkt het tot <2%.
- Elk metaal heeft een bepaalde limiet en dat geldt ook voor ADC12. Het verliest sterkte wanneer het wordt blootgesteld aan temperaturen boven 250°C. Daarom is het niet geschikt voor gebieden met hoge temperaturen.
ADC12 Aluminium spuitgietproces
Overzicht van het spuitgietproces
Metaalbewerkers gebruiken hoge druk om ADC12 metaal te vormen tot complexe onderdelen. Ze smelten ze bij 580-620 °C en voeren ze in een stalen mal. Ze handhaven matrijstemperaturen tot 50-150 MPa. Het proces duurt 5 tot 30 seconden en één voorwerp is klaar. De nauwkeurigheid van de maat en het resultaat hangt af van de grootte en vorm.
ADC12 het Procesparameters van het Matrijzenafgietsel
- Verwarm de mal voor tot 200-250°C. Dit helpt scheurtjes te verminderen.
- Een gematigde druk tussen 70 en 100 MPa is belangrijk om de interne soorten van de matrijs te vullen.
- Een afkoelsnelheid van 10-20°C/s kan de sterkte beïnvloeden. De korrelgrootte kan beter of zo klein als nodig zijn door sneller af te koelen.
Veelvoorkomende defecten en uitdagingen
- Het toevoegen van gesmolten legering in de holte met een lagere snelheid veroorzaakt koude sluitingen. Los dit op door de druk te verhogen tot 120 MPa.
- Poreusheid kan optreden als lucht insluit. Vacuümgieten voorkomt dit bij 0,1 atm.
- Het toepassen van onjuiste koeltemperaturen kan de korrels aantasten. Het veroorzaakt holtes. Controleer dit met koelsnelheden van 5 tot 7 °C/s.
- Met de röntgenscantechniek lokaliseer je de defecte gebieden in onderdelen, zoals scheurtjes van slechts 0,2 mm.
Materiaaleigenschappen van ADC12
1. Fysische eigenschappen:
- Dichtheid: 2,68 g/cm³
- Smeltpunt: 580°C
- Warmtegeleidingsvermogen: 96 W/m-K
- Temperatuureffecten: Blijft stabiel onder 150°C.
2. Thermische eigenschappen:
- Soortelijke warmte: 963 J/kg-K
- Thermische uitzetting: 21,8 µm/m-°C
De relevantie van deze legering voor spuitgieten is de lagere thermische uitzetting. Het minimaliseert scheuren tijdens het afkoelen bij 10°C/s.
3. Elektrische en magnetische eigenschappen
- Elektrisch geleidingsvermogen: 30% IACS
- Magnetische doorlaatbaarheid: 1,02
ADC12 heeft uitgebalanceerde eigenschappen. Daarom staat het bekend als een veelzijdige optie voor hittegevoelige en niet-magnetische onderdelen.
Vergelijkingsoverzicht met andere materialen
- De ADC12 ingot heeft een lager gewicht (65%) dan stalen materialen.
- In vergelijking met de corrosiewerende eigenschappen is deze legering beter dan staal. Ondertussen is koper beter bestand tegen corrosie dan ADC12.
- Dit metaal is veel goedkoper (20%) dan magnesiumlegeringen.
Selectiecriteria:
Je kunt kiezen voor ADC12 aluminiumlegering om auto-onderdelen te maken zoals motorblokken of transmissiebehuizingen. Vooral projecten waarbij het gaat om de verhouding sterkte/gewicht.
Daarnaast is het geschikt voor massaproductie vanwege de goede vloeiendheid. Hierdoor zijn er minder defecten in de gegenereerde output.
Je kunt het ook gebruiken om betaalbare producten te maken, omdat het minder kost dan magnesium. Dit metaal heeft goede EMI afscherming en niet-magnetische eigenschappen die geschikt zijn voor elektronische behuizingen.
Vermijd ADC12 voor:
Het wordt aanbevolen om de ADC12-legering niet te gebruiken voor giettoepassingen bij extreme temperaturen (>250°C). In plaats daarvan kan staal worden gebruikt.
Voor de vervaardiging van onderdelen voor de scheepvaartindustrie, geef je de voorkeur aan koperlegeringen. Magnesium is ook een betere keuze om een onderdeel met een hoge impact te maken.
Het deel dat profielen bevat specifieke details en complexe gebieden om precisieresultaten te krijgen; een legering van ADC14 is beter in vergelijking met ADC12.
Conclusie:
De gemakkelijke gietbaarheid en de evenwichtige sterkte van aluminiumlegering ADC12 maken het de beste keuze voor auto-onderdelen en machines. Het siliciumdeeltje en het mengsel van andere legeringselementen verbeteren de vloeibaarheid en prestaties beter dan ADC14. Je kunt ADC12 kiezen vanwege het lichtgewicht ontwerp en de betaalbaarheid, zelfs voor in massa geproduceerde apparatuur.