Să descoperim de ce acest aliaj este o alegere de top. Înțelegeți cum poate produce piese fiabile, cunoscând capacitatea sa de turnare și utilizarea sa, împreună cu proprietățile specifice.

Compoziția și proprietățile aliajului de aluminiu A380

1. Compoziția chimică

Elemente primare:

Siliciu (Si):

Elementul primar al aliajului A380 este siliciul. Proporția sa este de aproximativ 7,5-9,5%. Aceste particule reduc punctul de topire, creând o fază eutectică cu aluminiul.

Siliciul este fragil și dur. Acesta este motivul pentru care îmbunătățește fluiditatea și minimizează contracția. Cu toate acestea, o cantitate excesivă (>9,5%) nu este întotdeauna potrivită. Aceasta va duce la acumularea de particule grosiere, afectând ductilitatea

Cupru (Cu):

2,5-3,5% din conținutul de cupru este amestecat în metalul de aluminiu în cazul în care pentru a produce o rezistență ridicată. Acesta formează precipitate de Al₂Cu în timpul îmbătrânirii.

Adăugarea mai mult de 3.5% element de cupru induce probleme în timpul solidificării. Aceasta cauzează fisurarea la cald.

Fier (Fe):

Cantitatea de fier din A380 este de aproximativ 0,5-1,5%. Acest metal împiedică lingourile topite să se lipească de matriță. Acest lucru se datorează faptului că există compuși AlFeSi. Aceasta este destul de greu de manevrat. Utilizarea excesivă a fierului, peste 1,5 %, fragilizează structura β-AlFeSi. Scade impactul de tenacitate.

Mangan (Mn):

Aliajul A380 pe bază de aluminiu conține 0,1-0,5% mangan. Acesta alternează faza periculoasă de β-AlFeSi în α-AlFeMnSi cu daună minimă. De asemenea, acestea rafinează granulele în timpul solidificării.

Magneziu (Mg):

Cantitatea de magneziu (0,1-0,5%) se combină cu conținutul de siliciu pentru a produce precipitații de Mg₂Si. Aceasta crește duritatea. Cu toate acestea, turnabilitatea este redusă cu mg peste >0,5%

Zinc (Zn):

0,1-0,5% de aliaj de zinc minimizează impactul asupra metalului A380. În ciuda acestui fapt, provoacă o scădere a rezistenței la coroziune. Acest lucru se întâmplă de obicei cu prezența impurități.

Oligoelemente:

• Până la 0,5% de nichel produce o stabilitate mai bună la temperaturi ridicate. Acest lucru se datorează formării fazei Al₃Ni.
• Prezența fiecărui staniu (Sn) și plumb (Pb) mai mică de 0,1% îmbunătățește prelucrabilitatea. Cu toate acestea, afectează sudabilitatea.
• Încorporarea a <0,1% de crom (Cr) rafinează granulația.

Standarde:

În forma ASTM B85, specificația aliajului A380 prezintă anumite limite. De exemplu, Fe ≤1,5%, Cu ≤3,5%. Aceasta impune ca compoziția să treacă testele chimice prin spectrometrie.

2. Proprietăți fizice

• Densitate: 2,7 g/cm³
• Intervalul de topire: 565°C până la 630°C
• Conductivitate termică: 100 W/m-K la 25°C
• Conductivitate electrică: 35% IACS
• Expansiune termică: 21,8 µm/m-°C (20-100°C)
• Rezistență la coroziune: Moderată

3. Proprietăți mecanice

A. Rezistență și ductilitate:

As-Cast (fără tratament termic):

• Rezistența maximă la tracțiune (UTS): 325 MPa.
• Yield Strength (YS): 160 MPa la 0.2% offset.
• Alungire: 3% (limitat de conținutul său ridicat de siliciu, precum și de fazele fragile α-AlFeMnSi și β-AlFeSi).
• Duritate: 80 HB (Brinell).

T5 Temper:

• Învechire la 150-200°C timp de 2-8 ore
• UTS: 330 MPa
• YS: 170 MPa.
• Elongație: 2%
• Duritate: 85 HB

T6 Temper:

• Soluționat la 500°C timp de 4-12 ore + Învechit
• UTS: 350 MPa
• YS: 185 MPa.
• Elongație: 2.5%
• Duritate: 90 HB

B. Microstructura:

Aliajul de aluminiu A380 creează o dimensiune a granulelor de 50-200 µm ca matrice primară.

Fazele intermetalice:

• Particulele de α-AlFeMnSi în formă de placă cu o longevitate de 5-20 µm îmbunătățesc rezistența la uzură.
• Tipul de faze în formă de ac (β-AlFeSi) de până la 10-30 µm prezintă locuri de inducție a fisurilor.
• Elementele Mn îmbunătățesc dimensiunea granulelor, reducând-o la <100 µm. Ele creează o tenacitate mai bună.

C. Proprietăți specializate:

Aliajul A380 are o rezistență bună la oboseală care variază de la 150 MPa la 10⁷ cicluri (R = -1). Această calitate este benefică pentru fabricarea suporturilor de motor.

În plus, rezistența la forfecare a acestui lingou este de aproximativ 200 MPa. Acest lucru este foarte important pentru crearea de filete sau pentru fixarea diferitelor ansambluri.

Pe lângă toate cele de mai sus, aliajul este limitat la rezistența sa la impact (testul Charpy), care este de 5 J la 25°C. Această limită minimizează, de asemenea, utilizarea sa la sarcini dinamice.

D. Efectele temperaturii:

Temperaturile ridicate devin motivul pentru precipitarea particulelor grosiere. Din această cauză, UTS scade la 260 MPa (-20%).

La temperaturi scăzute sub -50°C, se produce o creștere a nivelului de duritate în jurul valorii de 88 HB (+10%). Acest lucru se datorează faptului că mișcarea dislocărilor devine mai lentă.

Aplicații ale aliajului de aluminiu A380

1. Utilizarea în industria auto

Raportul rezistență/greutate în aliajul A380 îl face o alegere optimă. Acesta este motivul pentru care industria auto îl utilizează pentru o mare varietate de aplicații.

Componente și proprietăți cheie:

Piesele auto, cum ar fi suporții și carcasele, au o rezistență maximă la tracțiune de aproximativ 325 MPa. De asemenea, acestea constituie bariere împotriva căldurii excesive de până la 200°C.

Acest lucru înseamnă că piesa nu necesită mai multă energie sau consum de combustibil în comparație cu blocurile de fier mai vechi.

Avantaje termice și mecanice:

Producătorii utilizează conductivitatea termică a aliajului A380 (100 W/m-K) în capetele cilindrilor.

Acestea dispun de o disipare eficientă a căldurii. Materialul de siliciu curge ușor în timpul turnării pentru a lua orice formă complexă.

Durabilitate și limitări:

Carcasele cutiilor de viteze după un proces de revenire T6 ar fi mai dure. Se obține o duritate de 90 HB.

Cu toate acestea, piesele nu corespund cerințelor de ductilitate, ceea ce limitează utilizarea lor în aplicații cu impact puternic. Pentru aceasta, utilizați aliajele sale de substituție, cum ar fi A383, pentru fabricarea pieselor critice.

Aplicații aerospațiale ale aliajului de aluminiu A380

Utilizarea componentelor nestructurale:

Caracteristicile de rezistență și turnabilitate ale lingoului A380 îl fac preferabil. Industria aerospațială îl utilizează pentru fabricarea carcasei spoilerelor, a suporturilor clapetelor și a suporturilor eleronului.

Temperatură și performanță de rezistență:

Acest aliaj poate suporta temperaturi moderate (-50°C până la 150°C). Acestea au o limită de curgere de 185 MPa după revenirea T6. În cazul echipamentelor de control al zborului, acest tratament le face mai potrivite.

Avantajele turnării de precizie

Materialul A380 oferă o turnabilitate adecvată, preluând cele mai complicate profile. Datorită acestui fapt, îl puteți utiliza pentru lucruri precum balamalele cârmei cu exactitate dimensională.

Limitări și îmbunătățiri:

În ciuda faptului că aliajul oferă multe calități excepționale, acesta nu are calitățile calității aerospațiale (7075). De exemplu, aliaj forjat de înaltă rezistență.

Îmbunătățirea pe care i-o puteți face este durabilitatea în condiții de umiditate. Acest lucru se poate realiza prin procesul de încălzire T6 sau prin acoperiri anti-coroziune.

Alte aplicații industriale ale aliajului de aluminiu A380

Utilizări în sectorul construcțiilor:

În sectorul construcțiilor, aliajul A380 este turnat pentru fabricarea de matrițe arhitecturale și rame de ferestre.

Industria își valorifică cele mai optime trăsături. Asta cu rezistența la coroziune și toleranțele strânse pentru precizie.

Aplicații marine:

Durabilitatea modelului A380 generează piese rezistente și durabile pentru suporturile motorului și fitingurile punții.

Tratamentul, precum anodizarea, sporește rezistența împotriva apei sărate.

Beneficiile industriei electrice:

Acest material este benefic pentru producerea radiatoarelor și a carcasei motorului. Le conferă un IACS și o conductivitate termică bune. De aceea, această opțiune este o ofertă cost-performanță.

Avantaje specifice industriei:

Proprietățile cheie pe care le conține A380 includ, de obicei, stabilitatea dimensională în cadrul construcției și rezistența la coroziune pentru mediul marin.

Între timp, costumele de management termic sunt pentru sistemele electrice. Aceasta înseamnă că aliajul A380 intră în categoria metalelor versatile.

Caracteristici de turnare ale aliajului de aluminiu A380

Procesul de turnare

Deoarece aliajul A380 are o fluiditate mult mai bună, acesta este turnat cu parametri de proces. Acești parametri includ puncte de topire de 660-680°C și presiuni de injecție de 30-150 MPa.

Turnare sub presiune:

Aluminum die casting este cea mai bună tehnică de utilizat. Aceasta produce rezultate de ieșire în câteva minute și oferă o toleranță strânsă. Cu toate acestea, acest proces prezintă riscul lipirii mucegaiului de particulele de fier.

Sand Casting:

În turnarea în nisip, nu este nevoie să se utilizeze presiuni sau temperaturi ridicate. Acest lucru se datorează faptului că se formează o formă de profil cu aliaj topit folosind o cantitate mai mică (1-5 presiune la 600-650°C).

Puteți utiliza acest proces pentru a turna piese mai lungi, cum ar fi blocurile motorului. Cu toate acestea, este foarte lent și produce suprafețe aspre.

Turnare permanentă a matriței:

Turnarea permanentă a matrițelor oferă beneficii echilibrate de cost împreună cu rezultate precise.

Funcționează la 630-670°C.

Ratele de răcire corecte sunt necesare în ceea ce privește controlul solidificării. Acest lucru va reduce riscul de rupere la cald.

Defecte de turnare

Defectele de turnare care apar în timpul fabricației pot fi porozitate, contracție sau incluziuni.

• Porozitate: aerul sau gazele amestecate în turnare cauzează porozitate. Descoperiți cu ajutorul inspecției cu raze X. Pentru a controla acest lucru, utilizați degazarea în vid.
• Contracții: Răcirea neuniformă a pieselor turnate produce contracții în piese. Software-ul de simulare termică ajută la analizarea punctelor fierbinți. Rezolvați aceste erori cu modele optimizate de alimentatoare.
• Incluziune: Se întâmplă din cauza prezenței impurităților. Filtrați metalul înainte de utilizare pentru a minimiza dimensiunea particulelor. De asemenea, optați pentru tehnici de preîncălzire a matriței.

Tratament termic

Tratament termic prin soluție:

În acest tip de tratament, producătorii încălzesc metalul la 500°C timp de 4-12 ore. Astfel încât să dizolve precipitațiile de Al₂Cu. Acest lucru se face prin intermediul unei viteze de răcire >100°C/s (apă de stingere).

Îmbătrânire artificială

Îmbătrânirea artificială, precum tehnica de temperare T6, funcționează la 150-200°C timp de 2-8 ore. Aceasta produce o rezistență excesivă în lingouri. Pentru aceasta, se formează faze de Mg₂Si și Al₂Cu. De asemenea, crește duritatea.

Cu toate acestea, supraîncălzirea peste 250°C duce la o precipitare grosieră. Ca urmare, aceasta afectează rezistența, reducând-o cu până la 15%.

De asemenea, temperarea T6 îmbunătățește rezistența la oboseală, realizând o microstructură rafinată. În ciuda acestui fapt, scade rata de alungire până la 2,5%.

Rezistența la coroziune a aliajului de aluminiu A380

Mecanisme de coroziune:

La avioanele A380, există șanse de apariție a coroziunii prin înțepături în zonele bogate în cloruri, cum ar fi coastele. Similar cu această problemă, coroziunea în crăpături apare în locurile stagnante (sub șuruburi).

Coroziune galvanică are loc atunci când apar diferențe de potențial electrochimic. Conținutul de fier și cupru este, de asemenea, motivul pentru agravarea coroziunii.

Protecție împotriva coroziunii:

Există multe opțiuni pentru a proteja piesele de coroziune. Printre acestea, anodizarea este una care adaugă un strat de oxid de 10-25 µm.

Procesul de cromare ajută la eliminarea umidității sau la rezistența la sare. Între timp, straturile de vopsea (epoxidice) cresc rezistența prin blocarea expunerii.

Celelalte opțiuni sunt acoperirea cu pulbere și etanșările. Acestea au rolul de a îmbunătăți performanța pieselor marine sau auto și de a crește durabilitatea.

Prelucrarea și fabricarea aliajului de aluminiu A380

Prelucrare:

Cu un rating de 65 la 70%, aliajul de aluminiu a380 este foarte ușor de prelucrat. Există un conținut de elemente aliate, care pot fi dure, cum ar fi particulele de siliciu. Pentru aceasta, puteți utiliza unelte din carbură sau PCD pentru a-l tăia.

De exemplu, un unghi de rake de 15° și muchii ascuțite ajută în procesul de tăiere. După cum arată imaginea, tăiați la 300-500 m/mi, avans 0,5 mm/rev și adâncime ≤3,25 mm.

De asemenea, tehnicile adecvate de răcire pot evita supraîncălzirea uneltelor și pot crește durabilitatea acestora.

Fabricare:

Este destul de greu să sudezi materialul A380. Pentru că se fisurează. Dar puteți folosi sudarea prin fricțiune. Face o treabă excelentă la 500-1500 RPM, 1-3 mm/s.

De asemenea, preîncălzirea și umplutura de aluminiu siliconic ajută și la lipire. Pentru fixare sau nituire, trebuie să lucrați manual pentru a străpunge sau să folosiți nituri rezistente de 1-5 mm.

Concluzie:

Aliajul de aluminiu A380 este cel mai important metal. Acesta conține o greutate mai mică, dar un conținut rezistent. Turnabilitatea lor excelentă vă permite să fabricați aplicații multiple cu o rezistență impresionantă la căldură. Este o combinație de rentabilitate și performanțe echilibrate.

Cu toate acestea, s-ar putea să vă confruntați cu ductilitatea sa scăzută. Tratamentul temperaturii T6 și straturile de acoperire îi pot îmbunătăți durabilitatea. Acesta este motivul pentru care este important pentru majoritatea industriilor majore, cum ar fi industria auto și industrială.