A380 die casting aluminum alloy is a common aluminum alloy used in die casting. Key elements are silicon (7.5-9.5%) and copper (2.5-3.5%). High silicon content ensures it flows well into molds. It offers good strength, around 325 MPa (UTS) as-cast. A380 die casting product is lightweight (2.7 g/cm³) with good heat-handling ability.
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. Химический состав
Основные элементы:
Кремний (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.
Кремний хрупкий и твердый. Поэтому он улучшает текучесть и минимизирует усадку. Однако чрезмерное количество (>9,5%) не всегда подходит. Это приведет к образованию крупных частиц, что негативно скажется на пластичности
Медь (Cu):
2,5-3,5% меди смешивается с алюминием в случае получения высокой прочности. При старении образуются осадки Al₂Cu.
Добавление более 3,5% медного элемента вызывает проблемы во время затвердевания. Это вызывает горячее растрескивание.
Железо (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.
Марганец (Mn):
Сплав А380 на основе алюминия содержит 0,1-0,5% марганца. В нем происходит чередование опасной фазы β-AlFeSi в минимально повреждающую α-AlFeMnSi. Они также измельчают зерна во время затвердевания.
Магний (Mg):
Количество магния (0,1-0,5%) соединяется с содержанием кремния, образуя осадок Mg₂Si. Это повышает твердость. Однако литейная способность снижается при содержании магния более 0,5%.
Цинк (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 примеси.
Микроэлементы:
- При содержании никеля до 0,5% достигается лучшая высокотемпературная стабильность. Это объясняется образованием фазы Al₃Ni.
- Присутствие олова (Sn) и свинца (Pb) в количестве менее 0,1% улучшает обрабатываемость. Однако это влияет на свариваемость.
- Внесение хрома (Cr) в количестве <0,1% улучшает зерно.
Стандарты:
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. Физические свойства
- Плотность: 2,7 г/см³
- Диапазон плавления: 565°C - 630°C
- Теплопроводность: 100 Вт/м-К при 25°C
- Электропроводность: 35% IACS
- Тепловое расширение: 21,8 мкм/м-°C (20-100°C)
- Коррозионная стойкость: Умеренная
3. Механические свойства
A. Прочность и пластичность:
Отлито (без термообработки):
- Предельная прочность на разрыв (UTS): 325 МПа.
- Предел текучести (YS): 160 МПа при смещении 0,2%.
- Удлинение: 3% (ограничено высоким содержанием кремния, а также хрупкими фазами α-AlFeMnSi и β-AlFeSi).
- Твердость: 80 HB (Бринелль).
T5 Temper:
- Выдержка при 150-200°C в течение 2-8 часов
- UTS: 330 МПа
- YS: 170 МПа.
- Удлинение: 2%
- Твердость: 85 HB
T6 Температура:
- Растворение при 500°C в течение 4-12 часов + выдержка
- UTS: 350 МПа
- YS: 185 МПа.
- Удлинение: 2,5%
- Твердость: 90 HB
B. Микроструктура:
The A380 aluminum die casting alloy creates a grain size of 50–200 µm as the primary matrix.
Интерметаллические фазы:
- Пластиноподобные частицы α-AlFeMnSi размером 5-20 мкм повышают износостойкость.
- В виде игольчатых фаз (β-AlFeSi) размером до 10-30 мкм видны места индукции трещин.
- Элементы Mn улучшают размер зерна, уменьшая его до <100 мкм. Они создают лучшую вязкость.
C. Специализированные свойства:
Сплав А380 обладает хорошей усталостной прочностью от 150 МПа при 10⁷ циклах (R = -1). Это качество выгодно для производства кронштейнов двигателей.
Кроме того, прочность на сдвиг этого слитка составляет около 200 МПа. Это очень важно для создания резьбы или скрепления различных узлов.
Помимо всего вышеперечисленного, сплав имеет ограничение по ударной вязкости (тест Шарпи), которая составляет 5 Дж при 25°C. Это ограничение также сводит к минимуму его использование при динамических нагрузках.
D. Температурные эффекты:
Повышение температуры становится причиной осаждения крупных частиц. Из-за этого UTS падает до 260 МПа (-20%).
При низкой температуре ниже -50°C происходит скачок уровня твердости около 88 HB (+10%). Это происходит потому, что движение дислокаций становится медленнее.
Applications of A380 Aluminum Die Casting Alloy
1. Использование в автомобильной промышленности
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.
Ключевые компоненты и свойства:
Автомобильные детали, такие как кронштейны и корпуса, имеют предел прочности на разрыв около 325 МПа. Они также защищают от чрезмерного нагрева до 200°C.
Это означает, что деталь не требует больших затрат энергии и топлива по сравнению со старыми железными блоками.
Тепловые и механические преимущества:
Manufacturers leverage the thermal conductivity of A380 die casting aluminum alloy (100 W/m·K) into cylinder heads.
Они обладают эффективным теплоотводом. В них кремниевый материал плавно течет во время литья, принимая любую сложную форму.
Долговечность и ограничения:
Корпуса редукторов после закалки T6 будут более твердыми. Она достигает твердости 90 HB.
Однако такие детали не отвечают требованиям пластичности, что ограничивает их применение в высокоударных приложениях. Поэтому для изготовления ответственных деталей используются сплавы-заменители, например A383.
Aerospace Applications of A380 Die Casting Aluminum Alloy
Использование неструктурных компонентов:
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.
Температурные и прочностные характеристики:
Этот сплав может выдерживать умеренные температуры (от -50°C до 150°C). Предел текучести после отпуска T6 составляет 185 МПа. В случае с оборудованием для управления полетом такая обработка делает их более подходящими.
Преимущества точного литья
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.
Ограничения и усовершенствования:
Несмотря на то, что сплав обладает многими исключительными качествами, ему не хватает качеств аэрокосмического класса (7075). Например, высокопрочный деформируемый сплав.
Улучшение, которое вы можете внести в него, - это долговечность в условиях повышенной влажности. Это можно сделать с помощью термической обработки T6 или антикоррозийных покрытий.
Other Industry Applications of A380 Die Casting Aluminum Alloy
Использование в строительном секторе:
In the construction sector, A380 aluminum die casting alloy is cast to manufacture architectural molds and window frames.
В промышленности используются самые оптимальные характеристики. Это устойчивость к коррозии и жесткие допуски для обеспечения точности.
Морское применение:
The durability of the A380 die casting alloy creates long-lasting and strong parts for engine mounts and deck fittings.
Обработка, подобная анодированию, еще больше повышает устойчивость к воздействию соленой воды.
Преимущества электротехнической промышленности:
Этот материал полезен для производства радиаторов и корпусов двигателей. Он придает им хороший IACS и теплопроводность. Поэтому данный вариант является выгодным предложением.
Преимущества для конкретной отрасли:
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
Процесс литья
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.
Литье под давлением:
Литье алюминия под давлением 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,
Литье в песок:
При литье в песчаные формы нет необходимости использовать высокое давление или высокие температуры. Это объясняется тем, что расплавленный сплав формирует форму профиля, используя меньшее количество (1-5 давления до 600-650°C).
Этот процесс можно использовать для отливки длинных деталей, например блоков двигателя. Однако он очень медленный и дает грубые поверхности.
Литье в постоянные формы:
Литье в постоянные формы дает сбалансированные преимущества по стоимости и точности результатов.
Он работает при температуре 630-670°C.
Правильная скорость охлаждения необходима для контроля застывания. Это позволит снизить риск возникновения горячих разрывов.
Дефекты литья
Дефекты литья, возникающие в процессе производства, могут быть пористостью, усадкой или включениями.
- Пористость: воздух или газы, смешанные в отливке, вызывают пористость. Обнаружить ее можно с помощью рентгеновского контроля. Для борьбы с этим используйте вакуумную дегазацию.
- Усадка: Неравномерное охлаждение отливки приводит к усадке деталей. Программное обеспечение для теплового моделирования помогает анализировать горячие точки. Устраните эти ошибки с помощью оптимизированных конструкций питателей.
- Инклюзия: Это происходит из-за присутствия примесей. Фильтруйте металл перед использованием, чтобы минимизировать размер частиц. Также выбирайте методы предварительного нагрева формы.
Термообработка
Термическая обработка раствором:
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).
Искусственное старение
Искусственное старение, как и метод отпуска T6, проводится при температуре 150-200°C в течение 2-8 часов. Оно позволяет добиться чрезмерной прочности слитков. Для этого в них образуются фазы Mg₂Si и Al₂Cu. Также повышается твердость.
Однако передержка при температуре выше 250°C приводит к образованию крупнозернистого осадка. Это, в свою очередь, влияет на прочность, снижая ее до 15 %.
Кроме того, отпуск T6 повышает усталостную прочность, делая микроструктуру более совершенной. Несмотря на это, он снижает показатель удлинения до 2,5%.
Corrosion Resistance of A380 Die Casting Aluminum Alloy
Механизмы коррозии:
В самолетах A380 существует вероятность появления точечной коррозии в местах с высоким содержанием хлоридов, например, на побережье. Аналогично этому, щелевая коррозия возникает в застойных зонах (под болтами).
Galvanic corrosion happens when electrochemical potential differences occur. The iron and copper content is also the reason for worsening corrosion.
Защита от коррозии:
Существует множество вариантов защиты деталей от коррозии. Среди них - анодирование, при котором на детали наносится оксидный слой толщиной 10-25 мкм.
Процесс хромирования помогает избавиться от влаги или противостоять воздействию соли. Тем временем лакокрасочные покрытия (эпоксидные) повышают прочность, блокируя воздействие.
Другие варианты - порошковые краски и герметики. Они улучшают характеристики морских или автомобильных деталей и повышают их долговечность.
Machining and Fabrication of A380 Die Casting Aluminum Alloy
Обработка:
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.
Например, угол наклона 15° и острые кромки помогают в процессе резки. Как показано на изображении, резка выполняется на скорости 300-500 м/мі, подача 0,5 мм/об и глубина ≤3,25 мм.
Кроме того, правильная техника охлаждения позволяет избежать перегрева инструментов и повысить их долговечность.
Изготовление:
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.
Также при пайке помогает предварительный нагрев и алюминиево-кремниевый наполнитель. Чтобы скрепить или заклепать, нужно работать вручную, чтобы пробить или использовать прочные заклепки, например 1-5 мм.
Заключение:
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.
Однако вы можете столкнуться с проблемой низкой пластичности. Обработка закалки Т6 и покрытия могут повысить ее долговечность. Именно поэтому она важна для большинства крупных отраслей промышленности, таких как автомобильная и промышленная.