A380, basınçlı dökümde kullanılan yaygın bir alüminyum alaşımıdır. Temel elementler silikon (7.5-9.5%) ve bakırdır (2.5-3.5%). Yüksek silikon içeriği kalıplara iyi akmasını sağlar. Döküm halindeyken 325 MPa (UTS) civarında iyi bir mukavemet sunar. A380 hafiftir (2,7 g/cm³) ve iyi ısı işleme kabiliyetine sahiptir.
Bu alaşımın neden en iyi seçim olduğunu keşfedelim. Belirli özelliklerinin yanı sıra dökülebilirliğini ve kullanımını bilerek nasıl güvenilir parçalar üretebileceğini anlayın.
A380 Alüminyum Alaşımının Bileşimi ve Özellikleri
1. Kimyasal Bileşim
Birincil Unsurlar:
Silisyum (Si):
A380 alaşımının ana elementi silisyumdur. Oranı yaklaşık 7.5-9.5%'dir. Bu parçacıklar erime noktasını düşürerek alüminyum ile ötektik bir faz oluşturur.
Silikon kırılgan ve serttir. Bu yüzden akışkanlığı artırır ve büzülmeyi en aza indirir. Ancak, aşırı miktar (>9,5%) her zaman uygun değildir. Bu, kaba partiküllerin birikmesine neden olarak sünekliği etkileyecektir
Bakır (Cu):
2.5-3.5% bakır içeriği, yüksek mukavemet üretmek için alüminyum metaline karıştırılır. Yaşlanma sırasında Al₂Cu çökeltileri oluşturur.
3.5%'den daha fazla bakır element eklemek katılaşma sırasında sorun yaratır. Sıcak çatlamaya neden olur.
Demir (Fe):
A380'deki demir miktarı 0,5-1,5% civarındadır. Bu metal erimiş külçelerin kalıba yapışmasını önler. Bunun nedeni AlFeSi bileşikleri olmasıdır. Bu işlemek için yeterince zordur. Demirin aşırı kullanımı, 1,5 %'nin üzerinde, kırılgan β-AlFeSi yapısı oluşturur. Bu da tokluk etkisini düşürür.
Manganez (Mn):
Alüminyum bazlı alaşım A380, 0,1-0,5% manganezden oluşur. Tehlikeli β-AlFeSi fazını en az zarar veren α-AlFeMnSi'ye dönüştürür. Ayrıca katılaşma sırasında taneleri rafine eder.
Magnezyum (Mg):
Magnezyum miktarı (0,1-0,5%), Mg₂Si çökeltileri üretmek için silikon içeriği ile birleşir. Sertliği artırır. Bununla birlikte, dökülebilirlik >0,5% üzerindeki mg ile azalır.
Çinko (Zn):
0.1-0.5% çinko alaşımı A380 metali üzerindeki etkiyi en aza indirir. Buna rağmen korozyona karşı direncin azalmasına neden olur. Bu genellikle aşağıdakilerin varlığında gerçekleşir safsızlıklar.
Eser Elementler:
- 0,5%'ye kadar nikel daha iyi yüksek sıcaklık kararlılığı üretir. Bunun nedeni Al₃Ni faz oluşumudur.
- Her bir Kalay (Sn) ve Kurşunun (Pb) 0,1%'den daha düşük olması işlenebilirliği artırır. Ancak kaynaklanabilirliği etkiler.
- <0,1% Krom (Cr) ilavesi tahılı rafine eder.
Standartlar:
ASTM B85 formunda, A380 alaşımının spesifikasyonu belirli sınırları göstermektedir. Örneğin, Fe ≤1.5%, Cu ≤3.5%. Kompozisyonun kimyasal testlerden geçmesini zorunlu kılar spektrometri.
2. Fiziksel Özellikler
- Yoğunluk: 2,7 g/cm³
- Erime Aralığı: 565°C ila 630°C
- Termal İletkenlik: 25°C'de 100 W/m-K
- Elektriksel İletkenlik: 35% IACS
- Termal Genleşme: 21,8 µm/m-°C (20-100°C)
- Korozyon Direnci: Orta düzeyde
3. Mekanik Özellikler
A. Mukavemet ve Süneklik:
Döküm Olarak (Isıl İşlem Yok):
- Nihai Çekme Dayanımı (UTS): 325 MPa.
- Akma Dayanımı (YS): 0,2% ofsette 160 MPa.
- Uzama: 3% (yüksek silikon içeriğinin yanı sıra kırılgan α-AlFeMnSi ve β-AlFeSi fazları ile sınırlıdır).
- Sertlik: 80 HB (Brinell).
T5 Temper:
- 150-200°C'de 2-8 saat yaşlandırma
- UTS: 330 MPa
- YS: 170 MPa.
- Uzama: 2%
- Sertlik: 85 HB
T6 Temper:
- 500°C'de 4-12 saat solüsyonlanmış + Yıllandırılmış
- UTS: 350 MPa
- YS: 185 MPa.
- Uzama: 2,5%
- Sertlik: 90 HB
B. Mikroyapı:
A380 alüminyum alaşımı, birincil matris olarak 50-200 µm'lik bir tane boyutu oluşturur.
İntermetalik fazlar:
- 5-20 µm uzun ömürlü α-AlFeMnSi plaka benzeri partiküller aşınma direncini yükseltir.
- 10-30 µm'ye kadar olan iğne şeklindeki fazlar (β-AlFeSi) çatlak indüksiyon bölgelerini göstermektedir.
- Mn elementleri tane boyutunu iyileştirerek <100 µm'ye düşürür. Daha iyi tokluk oluştururlar.
C. Özel Mülkler:
A380 alaşımı 10⁷ döngüde (R = -1) 150 MPa arasında değişen iyi bir yorulma dayanımına sahiptir. Bu kalite, motor braketlerinin üretimi için faydalıdır.
Ayrıca, bu külçenin Kesme Dayanımı yaklaşık 200 MPa'dır. Bu, diş açmak veya çeşitli montajları sabitlemek için çok önemlidir.
Tüm bunların yanı sıra, alaşım 25°C'de 5 J olan darbe tokluğu (Charpy testi) ile sınırlıdır. Bu sınır, dinamik yüklerde kullanımını da en aza indirir.
D. Sıcaklık Etkileri:
Daha yüksek sıcaklıklar kaba partiküllerin çökelmesine neden olur. Bu nedenle, UTS 260 MPa'ya (-20%) düşer.
50°C'nin altındaki düşük sıcaklık noktasında, sertlik seviyesinde 88 HB (+10%) civarında bir artışa neden olur. Bunun nedeni dislokasyonların hareketinin yavaşlamasıdır.
A380 Alüminyum Alaşım Uygulamaları
1. Otomotiv Endüstrisi Kullanımı
A380 alaşımındaki mukavemet/ağırlık oranı onu en uygun seçim haline getirir. Bu nedenle otomotiv endüstrisi çok çeşitli uygulamalar için bu alaşımı kullanmaktadır.
Temel Bileşenler ve Özellikler:
Braketler ve muhafazalar gibi otomotiv parçaları yaklaşık 325 MPa nihai gerilme mukavemetine sahiptir. Ayrıca 200°C'ye kadar aşırı ısıya karşı bariyer oluştururlar.
Bu, parçanın eski demir bloklara kıyasla daha fazla enerji veya yakıt tüketimi gerektirmediği anlamına gelir.
Termal ve Mekanik Avantajlar:
Üreticiler silindir kapaklarında A380 alaşımının (100 W/m-K) termal iletkenliğinden yararlanmaktadır.
Etkili ısı dağılımına sahiptirler. Silikon malzeme, döküm sırasında herhangi bir karmaşık şekli almak için sorunsuz bir şekilde akar.
Dayanıklılık ve Sınırlamalar:
T6 temperleme işleminden sonra şanzıman gövdeleri daha sert olacaktır. 90 HB sertliğe ulaşır.
Bununla birlikte, parçalar süneklik ihtiyaçlarını karşılamaz, bu da yüksek darbeli uygulamalarda kullanımlarını kısıtlar. Bunun için, kritik parçaları imal etmek üzere A383 gibi ikame alaşımlarını kullanırsınız.
A380 Alüminyum Alaşımının Havacılık ve Uzay Uygulamaları
Yapısal Olmayan Bileşen Kullanımı:
A380 külçesinin mukavemet ve dökülebilirlik özellikleri onu tercih edilir kılmaktadır. Havacılık ve uzay endüstrileri bunu spoyler yuvaları, flap braketleri ve kanatçık bağlantılarının imalatı için kullanmaktadır.
Sıcaklık ve Mukavemet Performansı:
Bu alaşım orta sıcaklıklara (-50°C ila 150°C) dayanabilir. T6 temperlemesinden sonra 185 MPa'lık bir akma dayanımına sahiptirler. Uçuş kontrol ekipmanı söz konusu olduğunda, bu işlem onları daha uygun hale getirir.
Hassas Döküm Avantajları
A380 malzemesi, en karmaşık profili üstlenerek uygun dökülebilirlik sunar. Bu nedenle, dümen menteşeleri gibi şeyler için boyutsal kesinlik ile kullanabilirsiniz.
Sınırlamalar ve Geliştirmeler:
Alaşım birçok istisnai nitelik sunmasına rağmen, havacılık ve uzay sınıfı (7075) niteliklerinden yoksundur. Örneğin, yüksek mukavemetli dövme alaşım.
Üzerinde yapabileceğiniz iyileştirme nemli koşullarda dayanıklılıktır. Bu, T6 ısı işlemi veya korozyon önleyici kaplamalar yoluyla yapılabilir.
A380 Alüminyum Alaşımının Diğer Endüstri Uygulamaları
İnşaat Sektörü Kullanımları:
İnşaat sektöründe A380 alaşımı, mimari kalıplar ve pencere çerçeveleri üretmek için dökülür.
Sektör, en uygun özelliklerinden yararlanıyor. Bu, korozyon direnci ve doğruluk için sıkı toleranslar ile.
Denizcilik Uygulamaları:
A380'in dayanıklılığı, motor bağlantıları ve güverte bağlantıları için uzun ömürlü ve güçlü parçalar yaratır.
Eloksal gibi işlemler, tuzlu suya karşı daha iyi direnç sağlar.
Elektrik Endüstrisi Faydaları:
Bu malzeme ısı alıcıları ve motor gövdesi üretmek için faydalıdır. Onlara iyi bir IACS ve termal iletkenlik sağlar. Bu yüzden bu seçenek bir maliyet-performans teklifidir.
Sektöre Özel Avantajlar:
A380'in içerdiği temel özellikler arasında genellikle inşaat boyunca boyutsal kararlılık ve denizcilik için korozyon direnci yer alır.
Bu arada, termal yönetim takımları elektrik sistemleri içindir. Bu da A380 alaşımının çok yönlü bir metal kategorisine girdiği anlamına geliyor.
A380 Alüminyum Alaşımının Döküm Özellikleri
Döküm Süreci
A380 alaşımı çok daha iyi akışkanlığa sahip olduğundan, proses parametreleri ile dökülür. Bu parametreler 660-680°C erime noktaları ve 30-150 MPa enjeksiyon basınçlarını içerir.
Döküm:
Alüminyum döküm kullanılacak en iyi tekniktir. Birkaç dakika içinde sonuç verir ve sıkı bir tolerans sağlar. Ancak bu işlem, kalıbın demir parçacıklarına yapışması riskini taşır.
Kum Döküm:
Kum dökümde yüksek basınç veya yüksek sıcaklık kullanmaya gerek yoktur. Bunun nedeni daha düşük miktarda (1-5 basınç ile 600-650°C) erimiş alaşım ile profil şekli oluşturmasıdır.
Bu işlemi motor blokları gibi daha uzun parçaları dökmek için kullanabilirsiniz. Ancak çok yavaştır ve pürüzlü yüzeyler üretir.
Kalıcı Kalıp Döküm:
Kalıcı kalıp dökümü, hassas sonuçların yanı sıra maliyet açısından da dengeli faydalar sağlar.
630-670°C'de çalışır.
Katılaşmanın kontrolü açısından doğru soğutma hızları gereklidir. Bu, sıcak yırtılma riskini azaltacaktır.
Döküm Hataları
İmalat sırasında meydana gelen döküm hataları gözeneklilik, büzülme veya inklüzyonlar olabilir.
- Gözeneklilik: Dökümün içine karışan hava veya gazlar gözenekliliğe neden olur. X-ray incelemesi ile bulun. Bunu kontrol etmek için vakumlu gaz giderme kullanın.
- Büzülme: Dökümün eşit olmayan şekilde soğuması parçalarda büzülmeye neden olur. Termal simülasyon yazılımı sıcak noktaların analiz edilmesine yardımcı olur. Optimize edilmiş besleyici tasarımları ile bu hataların üstesinden gelin.
- İçerme: Safsızlıkların varlığı nedeniyle meydana gelir. Parçacık boyutunu en aza indirmek için kullanmadan önce metali filtreleyin. Ayrıca, ön ısıtmalı kalıp tekniklerini tercih edin.
Isıl İşlem
Çözelti ısıl işlemi:
Bu tür bir işlemde üreticiler metali 4-12 saat boyunca 500°C'de ısıtırlar. Böylece Al₂Cu çökeltilerini çözer. Bu, 100°C/s'den yüksek bir soğutma hızıyla (su verme suyu) yapılır.
Yapay yaşlanma
Yapay yaşlandırma, T6 temper tekniği gibi, 150-200°C'de 2-8 saat boyunca çalışır. İngotlarda aşırı mukavemet üretir. Bunun için Mg₂Si ve Al₂Cu fazları oluştururlar. Aynı zamanda sertliği de yükseltir.
Bununla birlikte, 250°C'nin üzerindeki aşırı yaşlandırma kaba çökelmeye neden olur. Sonuç olarak, mukavemeti etkileyerek yüzde 15'e kadar azaltır.
Ayrıca T6 temper, rafine bir mikroyapı oluşturarak yorulma direncini artırır. Buna rağmen uzama oranını 2,5%'ye kadar düşürür.
A380 Alüminyum Alaşımının Korozyon Direnci
Korozyon Mekanizmaları:
A380'lerde, kıyılar gibi klorür açısından zengin bölgelerde çukur korozyonu oluşma ihtimali vardır. Bu konuya benzer şekilde, durgun noktalarda (cıvataların altında) çatlak korozyonu meydana gelir.
Galvanik korozyon elektrokimyasal potansiyel farklılıkları oluştuğunda meydana gelir. Demir ve bakır içeriği de korozyonun kötüleşmesinin nedenidir.
Korozyona Karşı Koruma:
Parçaları korozyondan korumak için birçok seçenek vardır. Bunlar arasında eloksal, 10-25 µm oksit tabakası ekleyen bir yöntemdir.
Kromlama işlemi nemden kurtulmaya veya tuza karşı direnç göstermeye yardımcı olur. Bu arada, boya kaplamaları (epoksi) maruz kalmayı engelleyerek mukavemeti artırır.
Diğer seçenekler toz boyalar ve sızdırmazlık maddeleridir. Denizcilik veya otomotiv parçalarının performansını iyileştirmek ve dayanıklılığı artırmak için çalışırlar.
A380 Alüminyum Alaşımının İşlenmesi ve İmalatı
İşleme:
65 ila 70% arasında bir derecelendirmeye sahip olan alüminyum alaşım a380'in işlenmesi çok kolaydır. Silikon parçacıkları gibi sert olabilen yardımcı elementlerin içeriği vardır. Bunun için, kesmek için karbür veya PCD takımları kullanabilirsiniz.
Örneğin, 15°'lik bir eğim açısı ve keskin kenarlar kesme işlemine yardımcı olur. Resimde görüldüğü gibi, 300-500 m/mi, ilerleme 0,5 mm/dev ve derinlik ≤3,25 mm'de kesin.
Ayrıca, uygun soğutma hızı teknikleri aletlerin aşırı ısınmasını önleyebilir ve dayanıklılıklarını artırabilir.
Fabrikasyon:
A380 malzemesine kaynak yapmak oldukça zordur. Çünkü çatlar. Ancak Sürtünme karıştırma kaynağını kullanabilirsiniz. 500-1500 RPM'de, 1-3 mm/s'de harika bir iş çıkarır.
Ayrıca, ön ısıtma ve alüminyum silikon dolgu maddesi de lehimleme için yardımcı olur. Sabitlemek veya perçinlemek için, delmek için elle çalışmalı veya 1-5 mm gibi sert perçinler kullanmalısınız.
Sonuç:
Alüminyum alaşım A380 en önemli metaldir. Daha az ağırlıkta ancak sağlam bir içeriğe sahiptir. Mükemmel dökülebilirliği, etkileyici ısı direncine sahip çoklu uygulamalar üretmenizi sağlar. Maliyet etkinliği ve dengeli performansın bir kombinasyonudur.
Bununla birlikte, düşük sünekliği ile mücadele edebilirsiniz. T6 temper işlemi ve kaplamalar dayanıklılığını artırabilir. Bu nedenle otomotiv ve sanayi gibi başlıca endüstrilerin çoğu için önemlidir.