ADC12 är en aluminium-kisel-kopparlegering avsedd för pressgjutning. Den innehåller ungefär 9,6-12% kisel för hög fluiditet och 1,5-3,5% koppar för ökad styrka. Denna legering uppnår vanligtvis en draghållfasthet mellan 180-230 MPa. adc12 aluminiumlegeringsdensitet är cirka 2,7 g/cm³, vilket gör den lätt. ADC12 har god bearbetbarhet men uppvisar försämrade mekaniska egenskaper vid temperaturer över 250°C.
I detta innehåll lär du dig djupgående detaljer om:
✔ Varför den har tagit över pressgjutning-perfekt flytbarhet, minimal krympning
✔ Tillämpningar - från fordonsindustrin (bilcylindrar) till konsumentvaror (drönarramar)
✔ Varför metallarbetare väljer den - Styrka + budgetvänlig.
Kemisk sammansättning av ADC12
ADC12 aluminiumlegering innehåller specifika kvaliteter på grund av sin stam. Dess kombination av huvudelement inkluderar:
- 6 - 12,0% kisel (Si): - Förbättrar flytförmågan, vilket gör den smidigare vid gjutning.
- 5-3.5% av koppar (Cu): - Förbättrar seghet men minskar rostbeständighet.
- ≤0,3% av magnesium (Mg): - Lägg till bättre hårdhet.
- ≤1,3% av järn (Fe): - Ger styrka men kan äventyra sprödhet.
- ≤1,0% av zink (Zn): - Motstår rost eller korrosion.
- ≤0,5% av mangan (Mn): - Konkurrera mot värmeskador.
- Ytterligare spårämnen: ≤0,5% av nickel (Ni) stoppar reaktionen av hög värme och bibehåller styrkan. ≤0,3% av tenn (Sn) minskar ytfriktionen.
Andra är spårämnen för att förbättra strukturen eller finjustera i pressgjutning av aluminium delar.
Se aluminiumlegeringar Metaller förklaras i denna korta video
Elementens roll i mikrostruktur och prestanda
Kisel:
Kisel är flexibelt och bildar mycket små, sega partiklar. Dessa fungerar för att förbättra slitstyrkan. Tillsatsen ökar flytförmågan och gör att formen fylls jämnt. Hjälpsamt för att få mycket detaljerade former som motorblock.
Koppar:
Koppar är det hårdaste legeringsämnet. Genom att blanda det med aluminium stärks bindningarna mellan legeringskristallerna. Draghållfastheten når 180 MPa som ett resultat av detta. Det minskar dock metallens förmåga att motstå korrosion. Det är därför du måste applicera skyddande beläggningar för detta.
Magnesium:
Magnesium är fördelaktigt när det gäller att förfina ADC12-kornstrukturen. Det gör dess innehåll mycket hårdare utan att förlora flexibilitet. Det ökar också uthålligheten vid upprepad stress.
Järn:
Järninnehåll skapar styvhet. Du måste dock tillsätta en lägre mängd, maximalt 1,3%. Detta beror på att höga mängder påverkar sprödheten. Det orsakar ofta sprickor under tunga belastningar.
Zink och mangan:
Zink fungerar för att lägga till skyddssköldar. Detta förhindrar rostangrepp, vanligtvis i våta miljöer. Samtidigt ökar mangan legeringens förmåga att klara temperaturer på upp till 150°C.
Nickel och tenn:
Nickel ger detaljen den styrka som behövs för att klara kritiska miljöer som heta motorer. Fördelen med tenn är att det minskar friktionen vid kontinuerlig rörelse, t.ex. i kugghjulsdelar.
Jämförelse med ADC10 och ADC14
Flytande kontra styrka:
Enligt kostnad är ADC10 inte mycket dyrare än ADC12. Omvänt flyter det bättre eftersom kisel har ett kiselinnehåll på 7,5-9,5% kisel.
För att tillverka produkter med mycket tunna väggar är ADC14 ett bättre val. Detta beror på att den innehåller 16-18% kisel. Den högre mängden kisel minskar dock hållfastheten jämfört med ADC12 (200 MPa jämfört med ADC12:s 180 MPa).
Värmebeständighet:
ADC12 åtgärdar problem med värmestress. Det beror vanligtvis på tillsatsen av koppar- och nickelpartiklar. Men detta innehåll är inte lika föredraget som ADC14. Eftersom mer kopparelement i ADC12 resulterar i mindre lyhördhet mot snäv värmetolerans.
Ansökningsbaserat urval:
I delar som behöver egenskaper som styrka och måttlig värmebeständighet fungerar ADC12-metall bra. Till exempel topplock.
Under tiden bör du gå till ADC12-legering, där projektet måste vara under det budgetvänliga alternativet och ha enkla specifikationer.
Som du vet har de elektroniska delarna flera små områden med mycket detaljerade delar, så du kan välja ADC14. Den stöder invecklade behov.
Mekaniska egenskaper hos ADC12
Draghållfasthet och sträckgräns:
ADC12 hanterar rivning och deformation. För detta använder den sina kombinerade egenskaper av draghållfasthet (180-230 MPa) och sträckgräns (120-150 MPa). Du kan kontrollera denna förmåga hos legeringen. Passera dess prov i gjutnings- och bearbetningsfasen för att få exakta mätningar.
Den största delen av legeringens hållfasthet förbättras också genom värmebehandling. Denna behandling förändrar mikrostrukturen vid 150°C i 5 timmar. Så att metallen kan klara den nödvändiga hårdhetsnivån.
Töjning och hårdhet:
ADC12 aluminiumlegering har töjning upp till 1-3% före brott. Låg duktilitet uppstår på grund av det. Denna legering erbjuder också ett bra hårdhetsintervall. Det faller under 75-85 HB (Brinell) eller 40-50 HRB (Rockwell B).
Den andra parametern som kan öka hårdheten är också kylhastigheten. En jämnare temperatur, t.ex. 7,5 mm/s, är värdefull i det här fallet.
Den medföljande bilden visar förhållandet mellan dragspänning. Det finns 120 MPA, vilket blir orsaken till ADC12-fel, vilket orsakar 78,2% porositet. Under tiden kan den tjockare stå upp mot mer stress.
Slagtålighet och utmattningshållfasthet
ADC12-aluminiumet tar upp 5 till 8 joule, vilket är den mängd energi som absorberas av en plötslig stöt under ett Charpy-slagprov. Bilden av S-N-kurvan visar dess utmattningshållfasthet. Det är cirka 80 MPa vid 10^6 cykler. Det är dock lägre än det vanliga. Vanligtvis ligger det mellan 100-150 MPa.
Förlängning vid utmattning sker om belastningen är långsam, t.ex. 0,1 mm/s. Det visar vidare 0,02 mm utbredning av utmattningssprickor på grund av spänning. Brotthållfastheten är cirka 15 MPa√m.
Användningsområden för aluminiumlegeringen ADC12
Tillämpningar inom fordonsindustrin:
ADC12-legeringen är gjutbar för tillverkning av motorblock och cylinderhuvuden. Där hittar du dess styrka och lättviktsegenskaper. Den förbrukar låg energi i fordon på grund av lägre vikt, upp till 15 till 20%.
Dessutom förbättrar lättviktskomponenterna bränsleeffektiviteten med så mycket som 5 till 8 procent. Deras förmåga att klara temperaturer på upp till 200°C passar dem för tillverkning av motordelar. Det har också lägre smältpunkter, vilket omvandlar smält vätska till djupt detaljerade gjutna delar.
Tillämpningar inom flyg- och rymdindustrin
Strukturella delar, som motorhusen inom flygindustrin, är beroende av ADC12. Metallen ger dem ett bra förhållande mellan styrka och vikt. Det är senare till stor hjälp för att minimera bränsleförbrukningen.
Tydligen är ADC12-göt inte lika vanligt som de andra legeringarna. Den har lägre utmattningshållfasthet med upp till tiotusen cykler.
Industriella och kommersiella tillämpningar
De olika typerna av pumphus, växellådor och elverktyg tillverkas vanligtvis av ADC12-metall. Den korroderar mindre och är mer slitstark.
När det gäller komponenter för konsumentelektronik gjuter företaget ramar till bärbara datorer och kamerahus och ger dem en elegant finish.
Fördelar och nackdelar med ADC12
Fördelar:
- Styrka/vikt-förhållande: Med 2,7 g/cm³ har denna aluminiumlegering lägre vikt, upp till 30%, än stål. Den ger dock en draghållfasthet på 180 MPa.
- Motståndskraft mot korrosion: Delar tillverkade av denna metall korroderar mindre, även i fuktiga miljöer. De kan hålla i mer än 5 år utan att ha en skyddande beläggning.
- Gjutbarhet och bearbetbarhet: ADC12 smälter vid 580°C. Den flyter smidigt och fyller komplexa gjutformar jämnt. Metallen är på sätt och vis skör och kräver inte lika mycket energi för bearbetning som hårdare legeringar.
Nackdelar:
- Det finns fler kopparpartiklar i ADC12. Detta gör den något dyrare än ADC10.
- Legeringen klarar inte svetsning och orsakar sprickor under operationen. Men du kan använda lasersvetsning vid 500-600°C för att montera ihop flera komponenter.
- Under gjutningen blandas luft eller gaser in och orsakar porositet. Tillverkarna löser detta problem med hjälp av vakuumgjutningsmetoder. Det skar av det till <2%.
- Varje metall har en viss gräns, och det har även ADC12. Den förlorar sin styrka när den utsätts för temperaturer över 250°C. Det är därför den inte är kompatibel med områden med hög värme.
ADC12 Process för pressgjutning av aluminium
Översikt över pressgjutningsprocessen
Metallarbetarna använder högt tryck för att forma ADC12-metall till komplexa delar. De smälter dem vid 580-620°C för att mata in dem i en stålform. De håller formtemperaturen på upp till 50-150 MPa. Processen tar 5 till 30 sekunder och färdigställer ett objekt. Noggrannheten i storlek och resultat beror på storlek och form.
Processparametrar för pressgjutning av ADC12
- Förvärm formen med en temperatur på upp till 200-250°C. Detta kommer att bidra till att minska sprickor.
- Ett måttligt tryck mellan 70 och 100 MPa är viktigt för att fylla de inre delarna av verktyget.
- Kylningshastighet som varierar mellan 10-20°C/s kan påverka hållfastheten. Kornstorleken kan bli bättre eller så minimal som behövs genom att tillämpa snabbare kylning.
Vanliga defekter och utmaningar
- Att tillsätta smält legering i hålrummet med en långsammare hastighet orsakar kalla avstängningar. Fixa det genom att höja trycket upp till 120 MPa.
- Porositet kan uppstå när luft fångas upp. Vakuumgjutning förhindrar detta vid 0,1 atm.
- Felaktiga kyltemperaturer kan påverka kornen. Det orsakar hålrum. Kontrollera det med kylhastigheter på 5 till 7 °C/s.
- Med hjälp av röntgenskanningsteknik lokaliserar du defekta områden i delar som sprickor så små som 0,2 mm.
Materialegenskaper för ADC12
1. Fysikaliska egenskaper:
- Densitet: 2,68 g/cm³
- Smältpunkt: 580°C
- Termisk konduktivitet: 96 W/m-K
- Temperaturpåverkan: Förblir stabil under 150°C.
2. Termiska egenskaper:
- Specifik värme: 963 J/kg-K
- Värmeutvidgning: 21,8 µm/m-°C
Legeringens relevans för pressgjutning är dess lägre värmeutvidgning. Den minimerar sprickbildning under kylning vid 10°C/s.
3. Elektriska och magnetiska egenskaper
- Elektrisk konduktivitet: 30% IACS
- Magnetisk permeabilitet: 1,02
Det finns balanserade egenskaper i ADC12. Det är därför den är känd som ett mångsidigt alternativ för värmekänsliga och icke-magnetiska delar.
Översikt över jämförelser med andra material
- ADC12-göt har lägre vikt (65%) än stålmaterial.
- I jämförelse med korrosionsbeständighetsegenskaperna är denna legering bättre än stål. Samtidigt är koppar mer kapabel att motstå korrosion jämfört med ADC12.
- Denna metall är mycket billigare (20%) än magnesiumlegeringar.
Urvalskriterier:
Du kan välja aluminiumlegeringen ADC12 för att tillverka fordonskomponenter som motorblock eller transmissionshus. Speciellt i projekt där förhållandet mellan styrka och vikt är viktigt.
Utöver detta passar den massiva produktionsbehov på grund av sin goda flytbarhet. Det finns färre defekter i den genererade produktionen som ett resultat.
Du kan också använda den för att tillverka prisvärda produkter, eftersom den kostar mindre än magnesium. Denna metall har bra EMI-skyddande och icke-magnetiska egenskaper som är lämpliga för elektroniska höljen.
Undvik ADC12 för:
Vi rekommenderar att ADC12-legeringen inte används för gjutning vid extrema temperaturer (>250°C). Istället kan stålmaterial ersättas.
För tillverkning av delar till marinindustrin är kopparlegeringar att föredra. Magnesium är också ett bättre val för att tillverka en komponent med hög slagtålighet än denna.
Den del som profilerar innehåller specifika detaljer och komplexa områden för att få precisionsresultat; en legering av ADC14 är bättre i jämförelse med ADC12.
Slutsats:
Den lätta gjutbarheten och den balanserade styrkan hos aluminiumlegeringen ADC12 gör den till det bästa valet för bildelar och maskiner. Kiselpartikeln och blandningen av andra legeringsinnehåll förbättrar fluiditeten och prestandan bättre än ADC14. Du kan välja ADC12 för dess lätta design och prisvärdhet för även massproducerad utrustning.