Let’s discover why A380 die casting aluminum alloy is a top choice. Understand how it can produce reliable parts, knowing its castability and its usage, along with specific properties.

Composition and Properties of A380 Die Casting Aluminum Alloy

1. Skład chemiczny

Podstawowe elementy:

Krzem (Si):

The primary element of A380 aluminum casting alloy is silicon. Its proportion is around 7.5–9.5%. These particles cut the melting point, creating a eutectic phase with aluminum.

Krzem jest kruchy i twardy. Dlatego poprawia płynność i minimalizuje skurcz. Jednak nadmierna ilość (>9,5%) nie zawsze jest odpowiednia. Spowoduje to nagromadzenie gruboziarnistych cząstek, wpływając na plastyczność

Miedź (Cu):

Zawartość miedzi 2,5-3,5% jest mieszana z aluminium w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości. Podczas starzenia tworzy osady Al₂Cu.

Dodanie więcej niż 3,5% elementu miedzianego powoduje problemy podczas krzepnięcia. Powoduje to pękanie na gorąco.

Żelazo (Fe):

The amount of iron in the A380 die casting aluminum alloy is around 0.5–1.5%. This metal prevents molten ingots from sticking to the die. This is because there are AlFeSi compounds. That is hard enough to handle. Overuse of iron, above 1.5 %, brittle β-AlFeSi structure. It lowers the impact of toughness.

Mangan (Mn):

Stop A380 na bazie aluminium składa się z 0,1-0,5% manganu. Zmienia niebezpieczną fazę β-AlFeSi w minimalnie uszkadzającą α-AlFeMnSi. Uszlachetnia również ziarna podczas krzepnięcia.

Magnez (Mg):

Ilość magnezu (0,1-0,5%) łączy się z zawartością krzemu, tworząc osady Mg₂Si. Zwiększa to twardość. Odlewalność jest jednak zmniejszona przy mg powyżej >0,5%

Cynk (Zn):

0.1–0.5% of zinc alloy minimizes impact on A380 aluminum die casting alloy. Despite this, it causes a decrease in resistance to corrosion. This usually happens with the presence of zanieczyszczenia.

Pierwiastki śladowe:

• Do 0,5% niklu zapewnia lepszą stabilność w wysokich temperaturach. Wynika to z tworzenia się fazy Al₃Ni.
• Obecność cyny (Sn) i ołowiu (Pb) poniżej 0,1% poprawia skrawalność. Wpływa to jednak na spawalność.
• Dodanie <0,1% chromu (Cr) uszlachetnia ziarno.

Standardy:

In ASTM B85 form, the specification of A380 die casting aluminum alloy shows certain limits. For instance, Fe ≤1.5%, Cu ≤3.5%. It mandates that the composition must pass chemical testing through spectrometry.

2. Właściwości fizyczne

• Gęstość: 2,7 g/cm³
• Zakres topnienia: 565°C do 630°C
• Przewodność cieplna: 100 W/m-K przy 25°C
• Przewodność elektryczna: 35% IACS
• Rozszerzalność cieplna: 21,8 µm/m-°C (20-100°C)
• Odporność na korozję: Umiarkowana

3. Właściwości mechaniczne

A. Wytrzymałość i plastyczność:

Jako odlew (bez obróbki cieplnej):

• Najwyższa wytrzymałość na rozciąganie (UTS): 325 MPa.
• Granica plastyczności (YS): 160 MPa przy przesunięciu 0,2%.
• Wydłużenie: 3% (ograniczone przez wysoką zawartość krzemu, a także kruche fazy α-AlFeMnSi i β-AlFeSi).
• Twardość: 80 HB (Brinell).

T5 Temper:

• Starzenie w temperaturze 150-200°C przez 2-8 godzin
• UTS: 330 MPa
• YS: 170 MPa.
• Wydłużenie: 2%
• Twardość: 85 HB

T6 Temper:

• Roztwarzany w temperaturze 500°C przez 4-12 godzin + Starzony
• UTS: 350 MPa
• YS: 185 MPa.
• Wydłużenie: 2,5%
• Twardość: 90 HB

B. Mikrostruktura:

The A380 aluminum die casting alloy creates a grain size of 50–200 µm as the primary matrix.

Fazy międzymetaliczne:

• Płytkowe cząstki α-AlFeMnSi o długości 5-20 µm zwiększają odporność na zużycie.
• Rodzaj faz w kształcie igieł (β-AlFeSi) do 10-30 µm wykazuje miejsca indukcji pęknięć.
• Pierwiastki Mn poprawiają rozmiar ziarna, zmniejszając go do <100 µm. Zapewniają one lepszą wytrzymałość.

C. Specjalistyczne właściwości:

Stop A380 ma dobrą wytrzymałość zmęczeniową wynoszącą od 150 MPa przy 10⁷ cyklach (R = -1). Jakość ta jest korzystna dla produkcji wsporników silnika.

Co więcej, wytrzymałość na ścinanie tego wlewka wynosi około 200 MPa. Jest to bardzo ważne przy tworzeniu gwintów lub mocowaniu różnych zespołów.

Oprócz wszystkich powyższych, stop jest ograniczony do swojej udarności (test Charpy'ego), która wynosi 5 J w temperaturze 25°C. Ograniczenie to minimalizuje również jego zastosowanie w przypadku obciążeń dynamicznych.

D. Wpływ temperatury:

Wyższe temperatury stają się przyczyną wytrącania się gruboziarnistych cząstek. Z tego powodu UTS spada do 260 MPa (-20%).

W punkcie niskiej temperatury poniżej -50°C, powoduje to wzrost poziomu twardości około 88 HB (+10%). Dzieje się tak, ponieważ ruch dyslokacji staje się wolniejszy.

Applications of A380 Aluminum Die Casting Alloy

1. Zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym

Strength-to-weight ratio in alloy A380 die casting material makes it an optimal choice. That’s why the automotive industry uses it for its vast variety of applications. Such as a380 die casting motor brackets, aluminium die cast motor housing, and other A380 automotive die castings.

Kluczowe składniki i właściwości:

Części samochodowe, takie jak wsporniki i obudowy, mają wytrzymałość na rozciąganie około 325 MPa. Stanowią one również barierę dla nadmiernego ciepła do 200°C.

Oznacza to, że część ta nie wymaga większego zużycia energii ani paliwa w porównaniu do starszych bloków żeliwnych.

Zalety termiczne i mechaniczne:

Manufacturers leverage the thermal conductivity of A380 die casting aluminum alloy (100 W/m·K) into cylinder heads.

Posiadają wydajne rozpraszanie ciepła. Materiał silikonowy płynnie przepływa podczas odlewania, przyjmując dowolny złożony kształt.

Trwałość i ograniczenia:

Obudowy przekładni po procesie odpuszczania T6 byłyby twardsze. Osiąga ona twardość 90 HB.

Części te nie spełniają jednak wymagań w zakresie ciągliwości, co ogranicza ich zastosowanie w aplikacjach o wysokiej udarności. Z tego powodu do produkcji krytycznych części używa się stopów zastępczych, takich jak A383.

Aerospace Applications of A380 Die Casting Aluminum Alloy

Użycie komponentów niestrukturalnych:

Strength and castability features of the A380 die casting alloy ingot make it preferable. Aerospace industries use it for the fabrication of spoiler housings, flap brackets, and aileron mounts.

Temperatura i wytrzymałość:

Stop ten może wytrzymać umiarkowane temperatury (od -50°C do 150°C). Jego granica plastyczności po hartowaniu T6 wynosi 185 MPa. W przypadku urządzeń kontroli lotów obróbka ta czyni je bardziej odpowiednimi.

Zalety odlewania precyzyjnego

The A380 die casting material offers suitable castability, taking on the most intricate profile. Because of this, you can use it for things like rudder hinges with dimensional exactitude.

Ograniczenia i ulepszenia:

Pomimo tego, że stop ten oferuje wiele wyjątkowych właściwości, brakuje mu właściwości stopu lotniczego (7075). Na przykład wysokowytrzymałego stopu kutego.

Ulepszeniem, które można wprowadzić, jest trwałość w wilgotnych warunkach. Można to zrobić za pomocą procesu cieplnego T6 lub powłok antykorozyjnych.

Other Industry Applications of A380 Die Casting Aluminum Alloy

Zastosowania w sektorze budowlanym:

In the construction sector, A380 aluminum die casting alloy is cast to manufacture architectural molds and window frames.

Przemysł wykorzystuje swoje najbardziej optymalne cechy. Jest to odporność na korozję i wąskie tolerancje zapewniające dokładność.

Zastosowania morskie:

The durability of the A380 die casting alloy creates long-lasting and strong parts for engine mounts and deck fittings.

Obróbka, taka jak anodowanie, dodatkowo zwiększa odporność na słoną wodę.

Korzyści dla branży elektrycznej:

Materiał ten jest korzystny do produkcji radiatorów i obudów silników. Zapewnia im dobry IACS i przewodność cieplną. Dlatego też ta opcja stanowi ofertę opłacalną.

Zalety specyficzne dla branży:

Key properties that the A380 die casting aluminum alloy contains include, most usually, dimensional stability across construction and corrosion resistance for marine.

Meanwhile, the thermal management suits are for electrical systems. This means aluminum A380 die casting alloy falls in the category of a versatile metal.

Casting Characteristics of A380 Die Casting Aluminum Alloy

Proces odlewania

Because the A380 die casting alloy has much better fluidity, it is cast with process parameters. These parameters include melting points of 660–680°C and injection pressures of 30–150 MPa.

Odlewanie ciśnieniowe:

Odlew aluminiowy is the best technique to use A380 aluminum alloy. It produces output results within a few minutes and gives a tight tolerance. This process, however, risks mold sticking to iron particles, you can use this process to create a380 die casting motor brackets and aluminium die cast motor housing for the automotive components, 

Odlewanie piaskowe:

W przypadku odlewania piaskowego nie ma potrzeby stosowania wysokiego ciśnienia lub wysokich temperatur. Wynika to z faktu, że tworzy on kształt profilu ze stopionego stopu przy użyciu mniejszej ilości (ciśnienie 1-5 do 600-650°C).

Procesu tego można używać do odlewania dłuższych części, takich jak bloki silnika. Jest on jednak bardzo powolny i tworzy chropowate powierzchnie.

Stałe odlewanie form:

Stałe odlewanie form zapewnia zrównoważone korzyści w zakresie kosztów i precyzji wyników.

Działa w temperaturze 630-670°C.

Odpowiednie szybkości chłodzenia są niezbędne do kontrolowania krzepnięcia. Zmniejszy to ryzyko wystąpienia gorących łez.

Wady odlewów

Wady odlewnicze występujące podczas produkcji mogą obejmować porowatość, skurcz lub wtrącenia.

• Porowatość: powietrze lub gazy zmieszane z odlewem powodują porowatość. Można to sprawdzić za pomocą kontroli rentgenowskiej. Aby to kontrolować, należy zastosować odgazowanie próżniowe.
• Skurcz: Nierównomierne chłodzenie odlewu powoduje kurczenie się części. Oprogramowanie do symulacji termicznej pomaga w analizie gorących punktów. Zlikwiduj te błędy dzięki zoptymalizowanym projektom podajników.
• Inkluzja: Dzieje się tak z powodu obecności zanieczyszczeń. Przefiltruj metal przed użyciem, aby zminimalizować rozmiar cząstek. Należy również wybrać technikę wstępnego podgrzewania formy.

Obróbka cieplna

Obróbka cieplna w roztworze:

In this kind of treatment, die casting manufacturers heat the metal at 500°C for 4–12 hours. So that it dissolves Al₂Cu precipitates. This is done via a cooling rate >100°C/s (quenching water).

Sztuczne starzenie się

Sztuczne starzenie, podobnie jak technika odpuszczania T6, działa w temperaturze 150-200°C przez 2-8 godzin. Wytwarza nadmierną wytrzymałość wlewków. W tym celu tworzą się fazy Mg₂Si i Al₂Cu. Zwiększa również twardość.

Jednak starzenie powyżej 250°C powoduje gruboziarniste wytrącanie. W rezultacie wpływa to na wytrzymałość, zmniejszając ją nawet o 15%.

Ponadto odpuszczanie T6 poprawia odporność na zmęczenie, tworząc wyrafinowaną mikrostrukturę. Mimo to obniża współczynnik wydłużenia do 2,5%.

Corrosion Resistance of A380 Die Casting Aluminum Alloy

Mechanizmy korozji:

W A380 istnieje ryzyko korozji wżerowej w miejscach bogatych w chlorki, takich jak wybrzeża. Podobnie, korozja szczelinowa występuje w miejscach zastoju (pod śrubami).

Galvanic corrosion happens when electrochemical potential differences occur. The iron and copper content is also the reason for worsening corrosion.

Ochrona przed korozją:

Istnieje wiele opcji ochrony części przed korozją. Wśród nich jest anodowanie, które dodaje warstwę tlenku o grubości 10-25 µm.

Proces chromianowania pomaga pozbyć się wilgoci lub jest odporny na sól. Tymczasem powłoki malarskie (epoksydowe) zwiększają wytrzymałość poprzez blokowanie ekspozycji.

Inne opcje to powłoki proszkowe i uszczelniacze. Działają one w celu poprawy wydajności części morskich lub samochodowych i zwiększenia ich trwałości.

Machining and Fabrication of A380 Die Casting Aluminum Alloy

Obróbka skrawaniem:

With a rating of 65 to 70%, aluminum alloy a380 is very easy to machine. There is content of allying elements, which can be hard, like silicon particles. For this, you can use carbide or PCD tools to cut it.

Na przykład, kąt natarcia 15° i ostre krawędzie wspomagają proces cięcia. Jak pokazano na ilustracji, należy ciąć z prędkością 300-500 m/mi, posuwem 0,5 mm/obr i głębokością ≤3,25 mm.

Ponadto, odpowiednie techniki chłodzenia mogą zapobiec przegrzaniu narzędzi i zwiększyć ich trwałość.

Produkcja:

It is quite hard to weld A380 aluminum alloy material. Because it cracks. But you can use Friction stir welding. It does a great job at 500–1500 RPM, 1–3 mm/s.

Ponadto, podgrzewanie wstępne i aluminiowy wypełniacz silikonowy pomagają również w lutowaniu. Aby przymocować lub nitować, musisz pracować ręcznie, aby przebić lub użyć twardych nitów, takich jak 1-5 mm.

Wnioski:

A380 die casting aluminum is the most important metal. It contains less weight yet tough content. Their excellent castability allows you to manufacture multiple applications with impressive heat resistance. It is a combination of cost-effectiveness and balanced performers.

Można jednak zmagać się z jego niską ciągliwością. Obróbka cieplna T6 i powłoki mogą poprawić jego trwałość. Z tego powodu jest to ważne dla większości głównych gałęzi przemysłu, takich jak motoryzacja i przemysł.