Magneziul și aluminiul sunt aliaje turnabile sub presiune. Magneziul este mai ușor și se potrivește cu piesele care au nevoie de eficiență a consumului de combustibil și amortizare a vibrațiilor. Are nevoie de anumite tehnici de manipulare. În timp ce aluminiul este disponibil la un preț mai mic și se potrivește utilizării de uz general. Acesta rezistă bine la coroziune. Aflați ce proprietăți unice ale turnării sub presiune a magneziului și ale turnării sub presiune a aluminiului le diferențiază una de cealaltă. De asemenea, descoperiți aplicațiile lor și considerațiile privind fabricarea.

Proprietățile magneziului și aluminiului

Proprietățile magneziului

Aliaje specifice

Aliajele specifice de magneziu se formează practic prin metode de aliere. În care acesta este amestecat cu diferite elemente. Exemplele includ AZ91D, AM60 și AS41.

Rezistența mai mare și capacitatea îmbunătățită de a preveni coroziunea sunt proprietățile semnificative ale acestor aliaje. De exemplu, AZ91D este mai puternic și mai ușor datorită rezistenței sale la tracțiune de 240 MPa.

Rezistența la coroziune

Magneziul se poate coroda din cauza efectului unor medii precum aerul sau soluțiile alcaline. În acest caz, acoperirea sau elementele de aliere funcționează cel mai bine. De exemplu, rezistența la coroziune a magneziului devine mai bună atunci când inginerii îl amestecă cu aluminiu.

În plus, densitatea mai mică (1,74 g/cm³) a magneziului nu îi permite să prevină bine coroziunea. Prin urmare, are nevoie de o anumită protecție.

Conductivitate termică

Multe aliaje de magneziu oferă o conductivitate termică bună, cum ar fi AZ91 (51 W/m-K). Așadar, conduc bine căldura, dar într-un fel nu la fel de eficient ca aluminiul sau cuprul.

Cu toate acestea, de fiecare dată când un metal este încălzit, acesta se dilată. Aceasta este cunoscută sub numele de dilatare termică. Magneziul prezintă o dilatare termică mai mare decât aluminiul (23,6 x 10-⁶/°C) la sau aproape de 25,2 x 10-⁶/°C.

Capacitatea de amortizare

Magneziul are un atribut excelent de amortizare a vibrațiilor. Acest lucru îl face potrivit pentru utilizarea în vehicule și avioane. Deoarece aceste piese au nevoie de zgomot și vibrații reduse, modulul lor elastic este de 45 GPa, referindu-se la mai multă flexibilitate. Acesta este mai mic decât cel al aluminiului (69 GPa).

Mașinabilitate

Aliajele de magneziu au o temperatură de topire mai scăzută (650°C) decât Al. Cu toate acestea, prelucrabilitatea lor este influențată de diferite forțe de tăiere, uzura sculei și formarea de așchii.

Inflamabilitatea sa trebuie, cumva, tratată corespunzător. Acest lucru se datorează faptului că poate produce scântei în timpul prelucrării.

Proprietățile aluminiului

Aliaje specifice

A380, A383 și ADC1 sunt niște aliaje de aluminiu specifice. Aceste aliaje conțin și alte elemente precum siliciu, cupru și zinc.

Prin urmare, aceasta oferă o mai bună rezistență și rezistență la coroziune. De exemplu, rezistența la tracțiune de 320 MPa a A380 îl face o alegere mai bună pentru utilizarea industrială.

Rezistența la coroziune

Crearea unui strat protector de oxid în aluminiu îi permite acestuia să reziste la coroziune în medii atmosferice și marine. De asemenea, aluminiul are o densitate de 2,70 g/cm³. Acesta este motivul pentru care este mai rezistent, dar ușor.

Conductivitate electrică

În aliajele de aluminiu precum A380, există o conductivitate electrică de 22,5% IACS (International Annealed Copper Standard). Practic, este mai mică decât cuprul, dar totuși funcționează cel mai bine pentru cablajul electric.

Castabilitate

Aliajele de aluminiu pot lua orice formă complexă datorită capacității lor excelente de turnare. Acestea curg ușor în matriță și pot crea pereți subțiri. Acesta este motivul pentru care a devenit o alegere de fabricație populară. De asemenea, punctul lor de topire ridicat le permite să suporte temperaturi mai ridicate în timpul turnării.

Aplicații ale turnării sub presiune a magneziului

Industria aerospațială

Greutatea redusă și rezistența moderată a magneziului îl fac utilizabil pentru fabricarea mai multor piese aerospațiale. Printre acestea se numără carcasele cutiilor de viteze ale aeronavelor și butucii rotoarelor elicopterelor.

Automobile

În sectorul auto, producătorii le utilizează datorită capacității lor de a consuma mai puțin combustibil și a faptului că sunt ușoare. Aplicațiile includ tablouri de bord, volane, interior de hayon, panouri de uși și grinzi de cârlig de direcție.

Electronică

Magneziul este, de asemenea, potrivit pentru fabricarea carcaselor de laptop și a componentelor smartphone-urilor. Acesta reduce greutatea pieselor și oferă durabilitate.

Economii de greutate

Deoarece magneziul nu conține mai multă greutate decât aluminiul, acesta poate fi utilizat pentru a face volanul 40% mai ușor.

Vorbind despre industria aerospațială, se poate economisi greutate pentru carcasele cutiilor de viteze în loc de aluminiu. Acest lucru înseamnă că avioanele funcționează mai eficient.

Importanța reducerii greutății

După cum ați descoperit deja, impactul caracteristicilor ușoare. Cu toate acestea, aplicații precum mașinile care utilizează magneziu consumă mai puțin combustibil și produc mai puține emisii. În plus, avioanele mai ușoare zboară pe distanțe mari. De asemenea, puteți transporta mai ușor produsele ușoare.

Aplicații ale turnării sub presiune a aluminiului

Automobile

Aluminiul este un metal care permite producătorilor să îl toarne în orice formă. Caracteristicile sale ușoare și rezistența sunt potrivite pentru fabricarea blocurilor motorului, a carcasei transmisiei și a roților. Ca urmare, aplicațiile utilizează mai puțină energie și durează mai mult.

Industria aerospațială

Poate face față în mod eficient solicitărilor ridicate. Prin urmare, companiile aerospațiale îl utilizează pentru componentele lor structurale și carcasele electronice.

Echipamente industriale

Aliajele de aluminiu protejează piesele de coroziune. Rezistând la aceasta, ele oferă durabilitate și rezistență la uzură acelor piese industriale, în special celor care au nevoie de aceasta. De exemplu, pompe și cutii de viteze.

Reciclabilitate

Aluminiul este reciclabil. De aceea este cunoscut ca fiind o opțiune durabilă. Puteți reutiliza materialul produsului său datorită lanțului său fără sfârșit. De asemenea, nu își pierde calitatea și proprietățile.

Procesul de reciclare a aluminiului utilizează nu mai mult de 5% pentru a extrage aluminiul primar din bauxită. Prin urmare, acest lucru reduce impactul său asupra mediului.

Beneficiile reciclării aluminiului în turnarea sub presiune

Aluminiul reciclat este adesea utilizat și în turnarea sub presiune. În acest caz, se economisesc resurse și costuri. Este, de asemenea, o opțiune pentru îndeplinirea obiectivelor durabile în diverse industrii. Utilizarea metalului reciclat elimină amprenta de carbon și este potrivită pentru a avea sens economic.

Considerații privind fabricarea în turnare

Turnarea magneziului

Temperatura și reacția matriței

Când diecasterul încălzește aliajele de magneziu la punctul lor de topire (650°C), acestea se transformă în formă topită.

Pentru a manipula acest metal încălzit, nu are rost să alegeți o matriță cu temperaturi mai scăzute. Prin urmare, o matriță trebuie să suporte o temperatură de minimum 700°C. Există reacții cauzate atunci când magneziul întâlnește oxigenul. Acestea pot fi oxidare sau pericol de incendiu.

Pentru a evita acest lucru, puteți alege între cuptoare sigilate, argon, sau capace de gaz SF6. De asemenea, utilizarea uneltelor uscate ajută la stoparea oxidării.

În plus, luarea în considerare adecvată a cavităților de contracție și a amplasării miezurilor reduce șansele apariției defectelor.

Material și întreținere matrițe

Matrițele care sunt utilizate pentru turnarea magneziului sunt de obicei fabricate din oțel H13 (duritate 45-50 HRC) și oțel 4140 (duritate 28-32 HRC).

Oțelul H13 poate rezista la temperaturi de aproximativ 600°C. Cumva, se uzează rapid deoarece magneziul creează reacții.

Adăugarea unghiurilor de tragere ajută la scoaterea piesei turnate din matrițe. Aceasta înseamnă că ajută, de asemenea, la buna funcționare a matriței.

În plus, matrița durează mai mult datorită întreținerii regulate și acoperirilor nitrurate.

Durata ciclului

Turnarea magneziului se solidifică mai rapid. Fiecare ciclu nu durează mai mult de 20 până la 40 de secunde. De asemenea, despărțirea liniei în matrițe îi permite să se separe ușor. Acest lucru economisește, de asemenea, timp de producție.

Măsuri de siguranță

Suprimarea gazului SF6 ajută la controlul acelor situații de pericol de incendiu care pot apărea în timpul turnării magneziului.

În plus, evitați utilizarea lichidelor de răcire pe bază de apă. Acest lucru se datorează faptului că magneziul încălzit reacționează violent cu apa.

Unghiurile de tragere și liniile de separare nu creează probleme în timpul procesului, reducând riscurile.

Finisarea suprafețelor

Adăugarea unor unghiuri de tragere de 1 până la 3 grade vă permite să obțineți suprafețe mai bune. De asemenea, mai multe acoperiri și vopsele post-fundare îmbunătățesc aspectul pieselor și le protejează de coroziune.

Turnare aluminiu

Temperatura și presiunea matriței

Turnarea aluminiului are nevoie de matrițe mai puternice pentru a funcționa la 350°C sub presiuni de până la 140.000 kPa. Acest lucru se datorează faptului că aluminiul are puncte de topire ridicate, iar o presiune mai mare ar putea provoca fisuri.

Material pentru matrițe și limite de producție

Matrițele fabricate din oțel (H13) au, de obicei, performanțe bune și pot efectua 100.000 de cicluri înainte de a trebui înlocuite.

Linia de separare de aici reduce stresul și prelungește durata de viață. În plus, optimizarea designului matrițelor aduce schimbări pozitive în ceea ce privește durabilitatea și performanța. Aceste tehnici minimizează, de asemenea, costurile asociate cu înlocuirea matrițelor.

Timpul de ciclu al aluminiului

Turnarea aluminiului durează între 20 de secunde și 1,5 minute pentru a încheia fiecare ciclu. Aceasta creează piese cu o grosime a peretelui de aproximativ (2-10 mm).

Practic, durata ciclului său include viteza de injecție (1-5 m/s), temperatura matriței (150-250°C) și timpul de solidificare (5-20 secunde). Acesta este motivul pentru care acest proces este un pic mai lent, dar oferă precizie.

Măsuri de siguranță ale aluminiului

Turnarea aluminiului emană adesea vapori. Prin urmare, este important să lucrați în zone ventilate. De asemenea, purtați EPI rezistent la căldură și mențineți protecțiile mașinilor. Trebuie să existe un protocol strict asociat cu temperatura aluminiului topit și a matriței. Astfel, puteți preveni arsurile, incendiile și pericolele de inhalare.

Finisarea suprafeței aluminiului

În cazul finisării suprafețelor, aluminiul este supus mai multor procese. În cadrul cărora sablarea, lustruirea și anodizarea merg atât de bine.

Turnarea aluminiului produce piese cu rugozitate (Ra) de la 0,8 la 3,2 µm.

Prin urmare, acoperiri precum acoperirea cu pulbere (60-120 µm grosime) îi sporesc durabilitatea și frumusețea. Acestea reduc apariția ruginii și îi îmbunătățesc performanța.

Compararea proprietăților mecanice

Magneziul și aluminiul sunt două metale diferite cu proprietăți unice. Acesta este motivul pentru care magneziul poate fi utilizat pentru diverse produse de fabricație. De exemplu, producătorii îl amestecă cu aluminiu 43% pentru a crea aliaje.

În mod similar, 40% de magneziu este utilizat pentru fabricarea metalelor structurale. Iată cum se evidențiază importanța sa în ingineria ușoară.

Rezistența la tracțiune și rezistența la întindere

Rezistența la tracțiune a metalului arată capacitatea acestuia de a suporta forțe înainte de rupere.

Rezistența la curgere este punctul la care un metal începe să se îndoaie permanent.

Aliajele de magneziu precum AZ91D, în special, oferă o rezistență la tracțiune de 240 MPa și o limită de curgere de 150 MPa. Acest lucru contribuie la transformarea lor într-o opțiune mai ușoară pentru turnare.

În ceea ce privește aluminiul, există avantajul de 320 MPa rezistență la tracțiune  și rezistența la curgere până la 130 și 280 MPa în A380.

Acesta este motivul pentru care aceste metale sunt utilizate pentru piesele supuse unor tensiuni ridicate.

Alungire și rezistență la impact

Metalele pot fi întinse până la anumite limite înainte de a se rupe, ceea ce se referă la alungirea lor.

Alungirea influențează rezistența metalului și demonstrează capacitatea acestuia de a absorbi șocurile.

Există o alungire de la 5 la 6% în magneziu și o rezistență la impact de 4-8 J. Asta îl face mai flexibil și mai absorbant la șocuri.

Cu toate acestea, în aluminiu, gama de alungire este de la 1 la 10% și are o rezistență la impact de 3-5 J. Aceasta înseamnă că sunt un pic mai fragile.

Rezistența la oboseală

Capacitatea metalelor de a rezista la solicitări repetate este cunoscută sub denumirea de rezistență la oboseală.

Aliajele de magneziu oferă o rezistență la oboseală de 70-150 MPa. Deși sunt mai puțin rezistente decât aluminiul, ele oferă fiabilitate.

Rezistența la oboseală în aluminiu fluctuează între 90 și 180 MPa. Prin urmare, acest lucru îl face potrivit pentru utilizarea în piese de motor.

Duritate

Duritatea metalelor măsoară rezistența lor la zgârieturi. De exemplu, magneziul are o duritate de 60-80 HB și este încadrat în categoria metalelor moi. Între timp, aluminiul are o duritate de 70-100 HB. Deci este mai durabil.

Rezistența la fluaj

Căldura afectează calitatea și performanța materialelor odată cu trecerea timpului. Parametrul rezistență la fluaj este un tip care măsoară capacitatea de rezistență la căldură a metalelor în timp.

De exemplu, magneziul este limitat la utilizarea la temperaturi ridicate, astfel că slăbește mai repede. În acest caz, aluminiul este opțiunea alternativă datorită capacității sale de a face față unor temperaturi mai ridicate.

Concluzie:

În Turnare sub presiune a magneziului, aliajele se solidifică rapid, dar există șanse mai mari de risc de incendiu. Între timp, aluminiul are nevoie de un pic mai mult timp pentru a se răci decât magneziul. Cu toate acestea, oferă durabilitate în fabricarea pieselor. Puteți utiliza magneziul ca metal ușor pentru a produce rapid piese de volum mare. Pe de altă parte, aluminiul se potrivește pieselor mai puternice care nu trebuie să corodeze în timp. Cu toate acestea, alegerea corectă a metalului între magneziu și aluminiu poate fi făcută prin cântărirea nevoilor aplicației.