Aluminum Gravity Casting

O prezentare cuprinzătoare a turnării prin gravitație a aluminiului

The turnare gravitațională din aluminiu este foarte avantajos datorită versatilității aplicațiilor sale în diverse industrii. Această versatilitate provine din greutatea redusă a aluminiului, care posedă multe caracteristici. Astfel, acestea fac de dorit utilizarea sa pentru multe aplicații industriale. Pe lângă aceasta, turnarea sub presiune gravitațională a aluminiului este utilă pentru fabricarea diferitelor componente ale vehiculelor. Aceste vehicule pot include mașini, camioane, supape, compresoare, turbine, mașini-unelte etc.

Prin urmare, acest articol va explica procesul de turnare sub presiune a aluminiului prin gravitație, concentrându-se pe avantaje, dezavantaje, limitări și aplicații majore în industrie.

Cum puteți defini turnarea sub presiune a gravității aluminiului?

Producătorii efectuează un proces de turnare permanentă pe o matriță. Această matriță este de obicei fabricată din oțel sau fontă. Gravitația este forța motrice pentru umplerea matriței cu aliajul de aluminiu lichid în procesul de turnare sub presiune a aluminiului prin gravitație. Tehnica de turnare sub presiune a aluminiului prin gravitație și-a lăsat amprenta în epoca modernă. Avantajul cheie al acestei tehnici este că reduce porozitatea. În plus, nu permite aerului să intre în matriță în timpul turnării. În consecință, componentele sau produsele fabricate vor fi lipsite de defecte.

Diferite aliaje de aluminiu utilizate în turnarea gravitațională a aluminiului

Aici este o listă de aliaje de aluminiu fundamentale care sunt utilizate pe scară largă în turnarea sub presiune a gravitației de aluminiu. Deci, să discutăm compozițiile și aplicațiile lor largi în diferite domenii ale vieții.

Aliaj	Compoziție	Proprietăți cheie	Aplicații tipice
A356	Al-Si	Rezistență, ductilitate și prelucrabilitate bune; rezistență moderată la coroziune	Blocuri motor, carcase, suporturi
A380	Al-Si	Fluiditate excelentă, etanșeitate la presiune, rezistență moderată	Blocuri motor, carcase, componente de transmisie
A413	Al-Si	Etanșeitate la presiune ridicată, prelucrabilitate bună, rezistență moderată	Cilindri hidraulici, supape, pompe
B390	Al-Cu	Rezistență și duritate foarte ridicate, ductilitate moderată	Pistoane, capete cilindri
C355	Al-Cu	Rezistență bună, rezistență la coroziune, ductilitate	Componente structurale, roți, suporturi
AM508	Al-Mg	Rezistență ridicată, tenacitate, sudabilitate	Componente aerospațiale, părți structurale
AM6061	Al-Mg	Rezistență bună, ductilitate, rezistență la coroziune	Materiale de construcții, extrudate, piese structurale
ZA8	Al-Zn	Rezistență ridicată, stabilitate dimensională, ductilitate moderată	Componente turnate sub presiune cu toleranțe strânse
K-Alloy	Al-Si-Cu-Mg	Rezistență excepțională la coroziune, rezistență ridicată	Aplicații marine, medii dificile
Al-Si hipereutectic	Al-Si	Rezistență ridicată la uzură și duritate, rezistență moderată	Pistoane motor, garnituri

Etapele implicate în procesul de turnare prin gravitație a aluminiului

This process is fully automated. It helps reduce labor costs and increase product efficiency. So the CNC machines (computer numerical control machines) shape the die, and gravity pours melted aluminum into it. Besides this, the mold cavities are filled with melted aluminum, shaping it into the mold. Special algorithms on automated machines help in the creation of various innovative designs. So, they drive the demand for the aluminum gravity die-casting process. Additionally, aluminum gravity die casting doesn’t solely utilize aluminum metal. It uses aluminum alloys in its applications.

Aici este o explicație pas cu pas a fiecărui pas implicat în turnarea prin gravitație a aluminiului.

1. Proiectare și pregătire

Turnarea prin gravitație a aluminiului începe cu proiectarea modelelor. Trebuie să realizăm un prototip sau o replică a oricărui produs. Astfel, aceste modele sunt de obicei realizate din metal sau lemn. Pe lângă aceasta, aceste modele constau în dimensiuni precise și specificații de proiectare. Astfel, ajută la realizarea unei matrițe extrem de precise. În plus, secțiunile matriței constau în principal din două jumătăți. Acestea sunt în general alcătuite din oțel sau fontă. Una este cunoscută sub numele de matriță staționară, iar cealaltă este cunoscută sub numele de matriță ejectoare. Aceste jumătăți sunt lăsate să se potrivească perfect una în cealaltă. Astfel, se creează o cavitate care reproduce formele modelului.

2. Configurarea matriței

Odată ce modelele se dezvoltă, următorul pas este configurarea matriței. Este extrem de util să se facă matrițe sau matrițe pentru procesul de turnare. Deci, este important să se efectueze mai întâi o curățare completă. Aceasta va ajuta la îndepărtarea oricăror resturi sau reziduuri de la turnările anterioare. În plus, trebuie să garanteze că aluminiul topit va curge fără probleme în interiorul mașinii. După aceea, matrița este preîncălzită la o anumită temperatură. Această preîncălzire este utilă și pentru șocul termic. Astfel, va crește curgerea metalului. În consecință, va crește durata de viață a matriței.

3. Prepararea aluminiului topit

Aluminiul este lăsat să se topească în interiorul cuptorului. Acest proces necesită o temperatură de aproximativ 700 °C (1292 °F). Astfel, cuptorul are suficientă căldură pentru a topi aluminiul. Pe lângă aceasta, se adaugă și câteva aliaje pentru a crește rezistența și durabilitatea pieselor metalice din aluminiu. În plus, degazarea este, de asemenea, efectuată pentru a elimina hidrogenul și alte impurități din aluminiul topit. Deci, toate aceste operațiuni fac aluminiul durabil și ajută, de asemenea, la evitarea porozității. Astfel, crește rezistența produselor finite.

4. Procesul de turnare

După aceasta, începe procesul de ștanțare. Aluminiul topit este lăsat să se toarne în cavitatea matriței gravitaționale. Aceasta se realizează, de obicei, cu ajutorul unui bazin de turnare și al unui sistem de rulare proiectate cu atenție. După aceea, gravitația garantează o distribuție uniformă în cazul în care metalul încetinește în toate părțile cavității matriței. Astfel, atunci când aluminiul topit se răcește, acesta se solidifică și capătă forma cavității matriței.

5. Ejectarea și postprocesarea

Următorul pas este ejecția. Matrița gravitațională din aluminiu se deschide, iar piesa solidă din aluminiu iese din ea cu ajutorul pinilor de ejecție. În plus, acest proces necesită o atenție sporită pentru a evita orice deteriorare a piesei metalice.

Besides this, the post-processing comprises removing the excessive material and giving a smooth finish to the aluminum parts. So, it involves trimming and fettling. It helps remove the excessive materials, i.e., the gating system, runners, and risers. It is usually done using different machining methods. They may include sawing, grinding, or machining. Moreover, the finishing of the material part also uses heat treatments. So, it can increase the part’s mechanical properties.

6. Finisare și acoperire

Etapa finală este finisarea și acoperirea piesei din aluminiu. Aceasta se face de obicei pentru a spori aspectul estetic al pieselor turnate. Pe lângă aceasta, finisarea și acoperirea cresc durabilitatea piesei metalice. aspect și durabilitate. Tratamentele multiple sunt utilizate pentru a realiza un strat de oxid proactiv pe suprafața piesei din aluminiu. Aceste tratamente cresc rezistența la coroziune. Astfel, ele pot include vopsirea sau acoperirea cu pulbere. Aceste acoperiri dau pieselor metalice un aspect plăcut și neted. Dar, de asemenea, crește rezistența.

Opțiuni de finisare a suprafeței pentru turnarea prin gravitație a aluminiului

Finisarea poate fi de diferite tipuri. Să discutăm despre acestea în detaliu.

Tip finisaj	Descrierea procesului	Avantaje
Finisaj Shot Blasted	Propulsia loviturilor de oțel de mare viteză la suprafață pentru a îndepărta imperfecțiunile și a îmbunătăți calitatea suprafeței.	– High rate of material removal
		– Uniform surface finish
		– Prepares surface for further finishing or painting
Finisaj acoperit cu pulbere	Aplicarea electrostatică a pulberii uscate pe suprafață, apoi întărirea ei la căldură pentru a forma un strat dur și durabil.	– Environmentally friendly
		– Durable and long-lasting finish
		– Wide range of colors and textures available
Finisaj anodizat	Transformarea electrochimică a suprafeței metalice într-un strat de oxid decorativ, durabil și rezistent la coroziune.	– Enhanced corrosion resistance
		– Improved aesthetic appearance
Ca finisaj prelucrat	Utilizarea mașinilor cu control numeric computerizat (CNC) pentru a îndepărta materialul din piesa turnată sub presiune pentru a obține forma și finisajul dorite.	– High precision and repeatability
		– Suitable for complex geometries
		– Can achieve tight tolerances

  Care sunt beneficiile turnării prin gravitație a aluminiului

Aluminiul turnat prin gravitație este în cerere. Aceasta oferă multiple beneficii. Să le discutăm în detaliu.

1. Precizie și consistență ridicate: Este utilizat pentru a realiza piese cu geometrie complexă. Pe lângă aceasta, oferă precizie dimensională ridicată pieselor din aluminiu turnate prin gravitație. Prezintă consecvență pe parcursul marilor serii de producție.
2. Proprietăți mecanice îmbunătățite: Aluminiu turnat prin gravitație ajută la obținerea unor structuri metalice mai dense și mai rezistente. Pe lângă aceasta, îmbunătățește proprietățile mecanice, cum ar fi rezistența la tracțiune și duritatea pieselor din aluminiu turnate prin gravitație.
3. Finisaj de suprafață bun: Turnarea prin gravitație a aluminiului oferă un finisaj neted al suprafeței. Pe lângă aceasta, scade nevoia de operațiuni suplimentare de prelucrare și prelucrare ulterioară.
4. Versatilitate în design: Oferă flexibilitate în proiectarea pieselor metalice. În plus, este capabil să se ocupe de geometrii complexe. În timp ce alte metode nu le pot realiza.
5. Porozitate redusă: Acesta permite un proces de turnare mai lent și mai controlat. Astfel, poate reduce prinderea gazelor și porozitatea în piesele finale. În plus, crește integritatea structurală a pieselor metalice.
6. Economic pentru serii mari de producție: Costul este de obicei asociat cu matrița. Astfel, odată ce matrița este proiectată, costul pe unitate scade. Așadar, este o soluție destul de rentabilă pentru volumele de producție de dimensiuni medii și mari.
7. Reciclabilitate: Aluminiul are o bună conductivitate termică. Pe lângă aceasta, se topește în cuptor. Deci, se poate topi aluminiul folosit și poate fi reciclat pentru multe alte scopuri.

Care sunt limitările turnării gravitaționale a aluminiului?

Pe lângă beneficii, turnarea gravitațională a aluminiului oferă și unele limitări. Deci, să le discutăm aici în detaliu.

1. Costuri inițiale ridicate de scule: Când vine vorba de etapele inițiale, este important să rețineți că sculele necesită investiții suficiente. Acesta nu este avantajos din punct de vedere economic pentru volumele mici de producție.
2. Limitat la mai puține complexități: Acest proces este capabil să se ocupe de piese complexe. Cu toate acestea, oferă unele limitări în ceea ce privește complexitatea pieselor turnate sub presiune.
3. Rate de producție mai mici: Turnarea sub presiune a aluminiului prin gravitație este semnificativ mai lentă decât alte metode de turnare sub presiune. Astfel, aceasta o face mai puțin potrivită pentru volume de producție extrem de mari.
4. Limitări de greutate: Această tehnică este potrivită pentru piesele metalice de dimensiuni mici sau medii. Deoarece piesele mari sunt mai grele. Astfel, greutatea lor reprezintă o provocare pentru manipularea calității pieselor de aluminiu turnate prin gravitație.

Aluminum Gravity Die Casting vs. Aluminum Sand Casting

Iată o comparație între turnarea sub presiune a aluminiului și turnarea cu nisip.

Caracteristică	Aluminum Gravity Die Casting	Aluminum Sand Casting
Material matriță	Matriță permanentă realizată din metal (de obicei oțel sau fontă)	Matriță temporară realizată din nisip și liant
Costul inițial al uneltelor	Mare (datorită matriței metalice durabile)	De la scăzut la moderat (producerea matrițelor de nisip este mai puțin costisitoare)
Timp de execuție	Mai lung (din cauza timpului necesar pentru crearea matriței metalice)	Mai scurt (matrițele de nisip se pregătesc mai repede)
Volumul producției	Economic pentru producții medii și mari	Potrivit pentru volume de producție mici sau mari
Precizia dimensională	Mai mare (toleranțe strânse și dimensiuni mai constante)	Inferioară (mai variabilă și mai puțin precisă)
Finisaj de suprafață	Mai bună (finisare mai fină, mai puțină post-procesare necesară)	Mai brut (poate necesita mai multă prelucrare și finisare)
Proprietăți mecanice	Mai bună (mai densă și mai rezistentă datorită răcirii controlate)	Inferioară (structură mai poroasă și potențial pentru proprietăți mai slabe)
Complexitatea proiectării	Moderat (poate produce forme complexe, dar cu unele limitări)	Înaltă (poate găzdui modele foarte complicate și complexe)
Rata de producție	Mai lent (din cauza proceselor manuale de turnare și răcire)	Mai rapid (se pot utiliza procese automatizate pentru volume mari)
Defecte	Inferioară (mai puțină porozitate și mai puține defecte datorită procesului controlat)	Mai ridicat (mai predispus la defecte precum porozitate și incluziuni)
Gama de materiale	Limitat (utilizat în principal pentru aluminiu și anumite alte aliaje)	Larg (poate utiliza o mare varietate de metale și aliaje)
Reciclabilitate	Mare (matrițele din aluminiu și metal sunt reciclabile)	Mare (nisipul poate fi reutilizat, iar aluminiul este reciclabil)

Aplicații ale turnării prin gravitație a aluminiului

Datorită proprietăților sale, turnarea prin gravitație a aluminiului are multe aplicații în diverse industrii. Deci, să le discutăm pe toate în detaliu.

1. Industria auto: Acesta are numeroase aplicații în sectorul auto în fabricarea componentelor motorului (de exemplu, capete de cilindri, blocuri motor). Pe lângă aceasta, contribuie la fabricarea cutiilor de viteze, a carcasei transmisiei, a pieselor de suspensie și a componentelor de frână.
2. Industria aerospațială: În mod similar, este utilizat în sectorul aerospațial pentru fabricarea componentelor structurale. În plus, contribuie la fabricarea pieselor de motor, a carcaselor pentru sistemele electronice, precum și a suporturilor și fitingurilor.
3. Electronică de consum: Acesta este utilizat pentru a realiza capace pentru laptopuri și smartphone-uri. În plus, are, de asemenea, aplicații pentru fabricarea radiatoarelor și a componentelor pentru sistemele de răcire.
4. Utilaje industriale: În mod similar, turnarea prin gravitație a aluminiului este, de asemenea, utilizată în fabricarea carcaselor de pompe, a corpurilor de supape și a cutiilor de viteze. Pe lângă aceasta, ajută la realizarea carcaselor motoarelor.
5. Electricitate și iluminat: Aluminiul turnat sub presiune este utilizat pe scară largă pentru fabricarea aparatelor electrice și de iluminat. Acestea pot include corpuri de iluminat, carcase electrice, radiatoare pentru lumini LED, precum și conectori și fitinguri.

Concluzie

Aluminiu gravitație turnare sub presiune este utilizat pe scară largă în realizarea pieselor metalice. Suportă modele complexe și geometrii complicate. Astfel, are numeroase aplicații în diferite domenii. Acestea includ, în general, o precizie ridicată, un finisaj de suprafață bun, proprietăți mecanice îmbunătățite și rentabilitate pentru producții medii și mari. În plus, servește în diferite domenii, și anume, industria auto, aerospațială, electronică de consum și utilaje industriale. Prin urmare, este o alegere populară pentru producerea de componente din aluminiu de înaltă calitate. Cu toate acestea, are unele limitări, și anume, costuri inițiale ridicate de scule și rate de producție mai lente. Dar, în ciuda acestor dezavantaje, turnarea sub presiune a aluminiului are multe avantaje, precum și furnizarea de piese metalice de calitate.

Întrebări frecvente

Q1. Ce tipuri de aliaje de aluminiu sunt utilizate în general în turnarea prin gravitație?

Aliajele de aluminiu utilizate în mod obișnuit sunt A356, A380, A413, B390, C355, AM508, AM6061, ZA8, K-Alloy și Al-Si hipereutectic. Toate acestea au proprietăți diferite. Deci, sunt potrivite pentru diferite aplicații.

Q2. Poate fi automatizată turnarea gravitațională a aluminiului?

Da, se poate. Turnarea prin gravitație a aluminiului poate fi complet automatizată cu ajutorul mașinilor CNC și al algoritmilor speciali. Acestea ajută la modelarea matriței și la turnarea aluminiului topit. Deci, în cele din urmă, automatizează procesul și reduce costurile cu forța de muncă. Astfel, eficiența generală a procesului crește.

Q3. De ce este semnificativă porozitatea redusă în turnarea prin gravitație a aluminiului?

Reducerea porozității este foarte importantă. Deoarece oferă integritate structurală și rezistență produsului final. Acesta este motivul pentru care turnarea sub presiune a gravității aluminiului oferă fără deteriorări și adecvată metal piese.