Магний и алюминий - это сплавы, изготавливаемые методом литья под давлением. Магний легче и хорошо сочетается с деталями, требующими топливной экономичности и гашения вибраций. Он требует определенных методов обработки. Алюминий доступен по более низкой цене и подходит для общего применения. Он хорошо противостоит коррозии. Узнайте, какие уникальные свойства магниевого литья под давлением и алюминиевого литья под давлением отличают их друг от друга. Кроме того, узнайте о сферах их применения и способах изготовления.

Свойства магния и алюминия

Свойства магния

Специфические сплавы

Специфические сплавы магния в основном образуются методами легирования. При этом он смешивается с различными элементами. Примерами могут служить AZ91D, AM60 и AS41.

Существенными свойствами этих сплавов являются повышенная прочность и улучшенная способность предотвращать коррозию. Например, AZ91D прочнее и легче благодаря пределу прочности на разрыв 240 МПа.

Устойчивость к коррозии

Магний может корродировать под воздействием таких сред, как воздух или щелочные растворы. В этом случае лучше всего подходят покрытия или легирующие элементы. Например, коррозионная стойкость магния повышается, когда инженеры смешивают его с алюминием.

Кроме того, меньшая плотность (1,74 г/см³) магния не позволяет ему хорошо противостоять коррозии. Поэтому он нуждается в определенной защите.

Теплопроводность

Многие магниевые сплавы обладают хорошей теплопроводностью, например AZ91 (51 Вт/м-К). То есть они хорошо проводят тепло, но не так эффективно, как алюминий или медь.

Однако при нагревании металл расширяется. Это известно как тепловое расширение. Магний имеет большее тепловое расширение при температуре 25,2 x 10-⁶/°C или около того, чем алюминий (23,6 x 10-⁶/°C).

Демпфирующая способность

Магний обладает отличными виброгасящими свойствами. Это делает его подходящим для использования в автомобилях и самолетах. Поскольку эти детали нуждаются в снижении шума и вибрации, модуль упругости магния составляет 45 ГПа, что означает большую гибкость. Это ниже, чем у алюминия (69 ГПа).

Обрабатываемость

Магниевые сплавы имеют более низкую температуру плавления (650°C), чем Al. Однако их обрабатываемость зависит от различных сил резания, износа инструмента и образования стружки.

Его воспламеняемость, так или иначе, должна быть должным образом обработана. Это связано с тем, что он может искрить во время обработки.

Свойства алюминия

Специфические сплавы

A380, A383 и ADC1 - это особые алюминиевые сплавы. Эти сплавы содержат и другие элементы, такие как кремний, медь и цинк.

Это обеспечивает лучшую прочность и устойчивость к коррозии. Например, прочность на разрыв 320 МПа делает A380 лучшим выбором для промышленного использования.

Устойчивость к коррозии

Создание защитного оксидного слоя в алюминии позволяет ему противостоять коррозии в атмосферных и морских условиях. Кроме того, плотность алюминия составляет 2,70 г/см³. Поэтому он прочен и при этом легок.

Электропроводность

В алюминиевых сплавах, таких как A380, электропроводность составляет 22,5% IACS (Международный стандарт отожженной меди). В принципе, она ниже, чем у меди, но все равно лучше всего подходит для электропроводки.

Отливаемость

Алюминиевые сплавы принимают любую сложную форму благодаря своей превосходной литейной способности. Они плавно перетекают в форму и могут создавать тонкие стенки. Именно поэтому они стали популярным производственным выбором. Кроме того, высокая температура плавления позволяет им выдерживать более высокие температуры при литье.

Области применения магниевого литья под давлением

Аэрокосмическая промышленность

Легкий вес и умеренная прочность магния позволяют использовать его для производства некоторых деталей аэрокосмической промышленности. К ним относятся корпуса коробок передач самолетов и втулки несущих винтов вертолетов.

Автомобили

В автомобильном секторе производители используют их благодаря способности расходовать меньше топлива и легкости. Сфера применения включает в себя приборные панели, рулевые колеса, внутренние части задних дверей, дверные панели и балки рулевых подвесок.

Электроника

Магний также подходит для изготовления корпусов ноутбуков и компонентов смартфонов. Он снижает вес деталей и обеспечивает долговечность.

Экономия веса

Поскольку магний содержит не больше веса, чем алюминий, его можно использовать, чтобы сделать руль 40% легче.

Если говорить об аэрокосмической промышленности, то в корпусах коробок передач вместо алюминия можно сэкономить вес. Это означает, что самолеты работают эффективнее.

Важность снижения веса

Как вы уже поняли, влияние облегченных характеристик. Однако, например, автомобили, в которых используется магний, потребляют меньше топлива и производят меньше вредных выбросов. Более того, легкие самолеты летают на большие расстояния. Кроме того, легкие изделия легче переносить.

Области применения литья алюминия под давлением

Автомобили

Алюминий - это металл, который позволяет производителям отливать его в любую форму. Его легкие свойства и прочность подходят для изготовления блоков двигателей, корпусов трансмиссий и колес. В результате такие изделия потребляют меньше энергии и служат дольше.

Аэрокосмическая промышленность

Он может эффективно выдерживать высокие нагрузки. Поэтому аэрокосмические компании используют его для изготовления структурных компонентов и электронных корпусов.

Промышленное оборудование

Алюминиевые сплавы защищают детали от коррозии. Сопротивляясь ей, они обеспечивают долговечность и износостойкость промышленных деталей, особенно тех, которые в этом нуждаются. Например, насосы и редукторы.

Возможность вторичной переработки

Алюминий можно перерабатывать. Именно поэтому он известен как экологичный вариант. Вы можете повторно использовать материал, из которого он изготовлен, благодаря его бесконечной цепочке. Кроме того, он не теряет своих качеств и свойств.

В процессе переработки алюминия используется не более 5% для извлечения первичного алюминия из бокситов. Это, следовательно, снижает его воздействие на окружающую среду.

Преимущества вторичной переработки алюминия при литье под давлением

Переработанный алюминий часто используется и в литье под давлением. Это позволяет экономить ресурсы и затраты. Это также вариант для достижения устойчивых целей в различных отраслях промышленности. Использование переработанного металла устраняет углеродный след и имеет экономический смысл.

Производственные соображения при литье

Литье магния

Температура и реакция штампа

При нагревании магниевых сплавов до температуры плавления (650°C) они переходят в расплавленное состояние.

Для того чтобы справиться с таким раскаленным металлом, штамп с более низкой температурой не имеет смысла. Поэтому штамп должен выдерживать температуру не менее 700°C. При взаимодействии магния с кислородом происходят реакции. Это может привести к окислению или пожароопасности.

Чтобы избежать этого, вы можете выбрать герметичную печь, аргон, или SF6. Кроме того, использование сухих инструментов помогает остановить окисление.

Кроме того, правильная организация усадочных полостей и размещение сердечников снижает вероятность появления дефектов.

Материал и обслуживание штампов

Штампы, используемые для литья магния, обычно изготавливаются из стали H13 (твердость 45-50 HRC) и стали 4140 (твердость 28-32 HRC).

Сталь H13 может выдерживать температуру около 600°C. При этом она быстро изнашивается, поскольку магний вступает в реакцию.

Добавление углов вытяжки помогает выталкивать литую деталь из штампа. Это также способствует плавной работе штампа.

Кроме того, штамп служит дольше благодаря регулярному обслуживанию и азотированным покрытиям.

Время цикла

Магниевое литье застывает быстрее. Каждый цикл занимает не более 20-40 секунд. Кроме того, разделение линии в штампах позволяет ей легко отделяться. Это также экономит производственное время.

Меры безопасности

Подавление газа SF6 помогает контролировать пожароопасные ситуации, которые могут возникнуть при литье магния.

Кроме того, избегайте использования охлаждающих жидкостей на водной основе. Это связано с тем, что нагретый магний бурно реагирует с водой.

Черновые углы и линии раздела не создают проблем в процессе работы, снижая риск.

Отделка поверхности

Добавление углов вытяжки от 1 до 3 градусов позволяет получить более качественные поверхности. Кроме того, некоторые покрытия и краски, наносимые после литья, улучшают внешний вид деталей и защищают их от коррозии.

Алюминиевое литье

Температура и давление в матрице

Для работы при температуре 350°C под давлением до 140 000 кПа литью алюминия требуются более прочные фильеры. Это связано с тем, что алюминий имеет высокую температуру плавления, и более высокое давление может привести к растрескиванию.

Материал штампа и производственные ограничения

Штампы, изготовленные из стали (H13), обычно хорошо работают и могут совершить 100 000 циклов, прежде чем потребуют замены.

Линия раздела здесь снижает напряжение и продлевает срок службы. Кроме того, оптимизация конструкции штампов приводит к положительным изменениям в долговечности и производительности. Эти методы также минимизируют затраты, связанные с заменой штампов.

Время цикла алюминия

Каждый цикл литья алюминия занимает от 20 секунд до 1,5 минут. Из него получаются детали с толщиной стенок около (2-10 мм).

В основном время цикла включает в себя скорость впрыска (1-5 м/с), температуру матрицы (150-250°C) и время застывания (5-20 секунд). Поэтому этот процесс немного медленнее, но обеспечивает точность.

Меры безопасности при работе с алюминием

При литье алюминия часто выделяются пары. Поэтому важно работать в проветриваемых помещениях. Также необходимо надевать термостойкие СИЗ и следить за защитой машины. Необходимо соблюдать строгий протокол, связанный с расплавленным алюминием и температурой литейной формы. Так вы сможете предотвратить ожоги, пожары и опасность вдыхания.

Обработка поверхности алюминия

При обработке поверхности алюминий подвергается нескольким процессам. Сюда входят дробеструйная обработка, полировка и анодирование.

Литье алюминия позволяет получать детали с шероховатостью (Ra) от 0,8 до 3,2 мкм.

Такие покрытия, как порошковая окраска (толщина 60-120 мкм), повышают его долговечность и красоту. Они уменьшают появление ржавчины и улучшают эксплуатационные характеристики.

Сравнение механических свойств

Магний и алюминий - два разных металла, обладающих уникальными свойствами. Именно поэтому магний может использоваться для производства различных изделий. Например, производители смешивают его с алюминием 43% для создания сплавов.

Точно так же 40% магния используется для изготовления конструкционного металла. Таким образом, подчеркивается его важность для легкой техники.

Прочность на разрыв и предел текучести

Прочность металла на разрыв показывает его способность выдерживать усилия до разрушения.

Предел текучести - это точка, в которой металл начинает постоянно изгибаться.

Магниевые сплавы, такие как AZ91D, в частности, обладают пределом прочности на разрыв 240 МПа и пределом текучести 150 МПа. Это делает его более легким вариантом для литья.

Если речь идет об алюминии, то его преимущество - 320 МПа. прочность на разрыв  и пределом текучести до 130 и 280 МПа в A380.

Именно поэтому эти металлы используются для изготовления деталей, подвергающихся высоким нагрузкам.

Удлинение и ударопрочность

Металлы можно растягивать до определенных пределов, прежде чем они сломаются, что относится к их удлинению.

Удлинение влияет на прочность металла и демонстрирует его способность поглощать удары.

У магния удлинение составляет от 5 до 6%, а ударопрочность - 4-8 Дж. Это делает его более гибким и амортизирующим.

Однако у алюминия диапазон удлинения составляет от 1 до 10%, а ударопрочность - 3-5 Дж. Это означает, что они немного более хрупкие.

Усталостная прочность

Способность металлов противостоять повторяющимся нагрузкам называется усталостной прочностью.

Магниевые сплавы дают усталостную прочность 70-150 МПа. Хотя они менее прочны, чем алюминий, они обеспечивают надежность.

Усталостная прочность алюминия колеблется между 90 и 180 МПа. Это делает его пригодным для использования в деталях двигателей.

Твердость

Твердость металлов измеряет их устойчивость к царапинам. Например, магний имеет твердость 60-80 HB и относится к категории мягких металлов. Алюминий же имеет твердость 70-100 HB. Поэтому он более прочный.

Сопротивление ползучести

С течением времени тепло влияет на качество и эксплуатационные характеристики материалов. Параметр сопротивления ползучести - это показатель, который измеряет способность металлов сопротивляться нагреву с течением времени.

Например, магний ограничен в использовании при высоких температурах, поэтому он быстрее разрушается. В этом случае алюминий является альтернативным вариантом, поскольку он способен выдерживать более высокие температуры.

Заключение:

На сайте Литье магния под давлениемСплавы быстро застывают, но при этом возникает повышенная опасность возгорания. Между тем, алюминию требуется немного больше времени для охлаждения, чем магнию. Однако он обеспечивает долговечность при изготовлении деталей. Вы можете использовать магний как легкий металл для быстрого изготовления деталей большого объема. С другой стороны, алюминий подходит для более прочных деталей, которые не должны подвергаться коррозии с течением времени. Однако правильный выбор металла между магнием и алюминием можно сделать, взвесив потребности применения.