Процесс производства литья из алюминиевого сплава и характеристики продукта

При литье алюминиевых сплавов расплавленные алюминиевые сплавы преобразуются в компоненты, имеющие форму, близкую к -конечной-форме, путем заливки или впрыскивания металла в полость формы. Это один из наиболее экономичных способов массового производства сложных алюминиевых деталей, который используется в автомобилестроении, электронике, машиностроении и промышленном производстве. В этом руководстве объясняется весь производственный процесс, общие семейства сплавов и стандарты, основные маршруты литья, характеристики продукции, на которые полагаются покупатели, а также контроль качества, позволяющий отделить хорошие отливки от лома.

1. Обзор литья из алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы предпочтительны для отливок из-за их низкой плотности (около 2,7 г/см3), высокой удельной прочности, превосходной тепло- и электропроводности, хорошей коррозионной стойкости и полной возможности вторичной переработки. Процесс литья начинается с формы, которая определяет внешнюю форму и внутренние полости, после чего следует плавление, заливка, затвердевание, вытряска, футеровка, термообработка и механическая обработка. Каждый этап необходимо контролировать, поскольку дефекты литья, такие как пористость, усадка и горячие разрывы, возникают на стадиях плавления и затвердевания и не могут быть полностью устранены позже.

2. Этапы производственного процесса

Изготовление пресс-форм: по чертежу детали изготавливаются песчаные формы, постоянные стальные формы или прецизионные оболочечные формы, включая стержни для внутренних проходов.

Подготовка сырья и плавка: слиток сплава, возвраты и лигатуры загружают в печь, плавят при температуре 680-760 С, дегазируют аргоном или азотом и рафинируют зерно титаноборной лигатурой.

Заливка и затвердевание: расплав разливается или впрыскивается в форму при контролируемой температуре; Направленная затвердевающая подача предназначена для предотвращения усадочной пористости.

Выбивка и удаление заусенцев: отливка вынимается из формы, стояки и литники срезаются, а песок или заусенцы удаляются дробеструйной обработкой или вибрационной отделкой.

Термическая обработка: при необходимости отливки подвергаются обработке на раствор, закалке и старению (T5/T6) для повышения прочности и стабилизации размеров.

Механическая обработка и обработка поверхности: критические поверхности обрабатываются с соблюдением допусков и наносятся такие виды отделки, как анодирование, порошковое покрытие или покраска.

3. Распространенные литейные сплавы и стандарты.

Выбор сплава зависит от прочности, пластичности, герметичности, свариваемости и стоимости. Распространенные сплавы и стандарты, регулирующие их, включают:

Сплавы,-поддающиеся термообработке, такие как A356, реагируют на Т6 (обработка в растворе при температуре около 540 C, закалка в воде, старение при 155–175 C) для достижения предела прочности на разрыв 230–280 МПа с хорошим удлинением.

4. Сравнение процесса литья

Литье под давлением обеспечивает самое быстрое время цикла и лучшее качество поверхности, но пористость из-за захваченного воздуха ограничивает герметичность и свариваемость; Литье под низким-давлением и гравитацией позволяет получить более плотные,-поддающиеся термообработке компоненты для использования в конструкциях.

5. Характеристики отливок из алюминиевых сплавов.

Легкий вес: плотность около 2,7 г/см3 обеспечивает высокое соотношение прочности-к-весу, что напрямую снижает расход топлива в транспортных средствах и нагрузку на машины.

Прочность и твердость: термообработанные-сплавы достигают прочности на разрыв от 180 МПа (обычное литье под давлением) до 280 МПа или более (A356-T6) при стабильных размерах в процессе эксплуатации.

Коррозионная стойкость: естественная оксидная пленка защищает от атмосферных и многих химических сред; анодирование дополнительно упрочняет и украшает поверхность.

Тепло- и электропроводность: алюминий хорошо проводит тепло и электричество, поэтому корпуса двигателей, радиаторы и компоненты шин отлиты из алюминия.

Обрабатываемость и качество поверхности: отливки легко подвергаются механической обработке, а гладкие поверхности, полученные в постоянных формах или литье под давлением, снижают затраты на отделку.

Возможность вторичной переработки: алюминиевый лом и возврат переплавляются с низкими потерями энергии, что поддерживает экономику замкнутого цикла производства.

6. Контроль качества и распространенные дефекты

Основными дефектами, подлежащими контролю, являются газовая пористость (из-за водорода в расплаве), усадочная пористость (из-за неправильной подачи), холодные закрытия, сбои в работе и горячие разрывы. Профилактические меры включают дегазацию и флюсование расплава, контроль температуры заливки и температуры формы, разработку питателей и охладителей для направленного затвердевания, а также предотвращение попадания влаги в песчаные формы. Методы проверки включают химический анализ испытательных стержней, испытание на растяжение, рентгеновскую-лучевую или компьютерную томографию критических сечений, проникающее испытание красителем-на обработанных поверхностях и проверку размеров по чертежу с помощью КИМ, где это необходимо. Записи о термообработке, включая диаграммы печи растворения и старения, должны быть прослеживаемы в соответствии с действующим стандартом.

7. Часто задаваемые вопросы

В1: В чем разница между алюминием A356 и A380?

A356 — это термо-обрабатываемый сплав Al-Si-Mg, используемый для изготовления конструкционных песков и отливок в постоянных-формах, которым после обработки T6 требуется высокая прочность и пластичность. A380 — это сплав Al-Si-Cu для литья под давлением-, который хорошо течет и экономичен при литье под давлением больших-объемов, но обычно не подвергается термической обработке и имеет более низкую пластичность.

В2: Можно ли сваривать алюминиевые отливки?

Да, но отливки в песчаные и постоянные-формы свариваются более надежно, чем отливки под давлением, поскольку отливки под давлением содержат газовую пористость, вызывающую пористость сварного шва. Для сварных швов конструкций требуется предварительный нагрев и выбор наполнителя в соответствии с AWS D1.2.

В3: Почему отливки иногда протекают под давлением?

Утечка обычно вызвана взаимосвязанной усадкой или газовой пористостью. Этого можно избежать с помощью конструкции направленного затвердевания, адекватной подачи, а для -герметичных деталей путем литья под низким-давлением или под давлением или с помощью вакуумной пропитки в качестве средства защиты.

В4: Какую обработку поверхности можно применять к алюминиевым отливкам?

Анодирование (включая твердое анодирование), порошковое покрытие, покраска, хроматное конверсионное покрытие и гальваническое покрытие после соответствующей предварительной обработки. Обработанные поверхности также можно отполировать или подвергнуть дробеструйной очистке для придания внешнего вида.

В5: Как мне указать отливку, чтобы обеспечить качество?

Обратитесь к действующему стандарту (например, GB/T 1173 или ASTM B26/B85), укажите сплав и состояние, класс допуска по размерам, требуемый режим неразрушающего контроля и механических испытаний, а также запросите сертификат на материал с результатами химического анализа и растяжения при нагревании.

В6: Подходит ли алюминиевое литье для прототипов?

Да. Литье в песчаные формы с использованием 3D-напечатанных моделей или печатных песчаных форм позволяет быстро и экономично создавать прототипы; После утверждения конструкции ту же геометрию можно перенести в постоянную форму или литье под давлением для серийного производства.