Dijelovi za lijevanje aluminija nude neusporedivu kombinaciju male težine, otpornosti na koroziju i složene geometrijske sposobnosti za modernu proizvodnju. Najučinkovitiji pristup nabavi ovih komponenti uključuje odabir pravog procesa lijevanja—obično visokotlačno lijevanje pod pritiskom za veliku preciznost ili lijevanje u pijesak za velike, strukturalne prototipove—i njegovo uparivanje s odgovarajućom legurom kao što je A380 ili A356. Ispravan dizajn za mogućnost izrade (DFM), posebno u pogledu jednolike debljine stijenke i kutova nagiba, najvažniji je pojedinačni čimbenik u smanjenju poroznosti i smanjenju troškova strojne obrade nakon lijevanja.
Odabir pravog postupka lijevanja
Metoda koja se koristi za oblikovanje dijelova od aluminijskog lijeva diktira njihovu površinsku obradu, toleranciju dimenzija i mehanička svojstva. Razumijevanje kompromisa između tri primarne metode ključno je za isplativu proizvodnju.
Lijevanje pod visokim pritiskom (HPDC)
HPDC tjera rastaljeni aluminij u čelične kalupe pod visokim pritiskom, obično između 1500 i 25000 psi . Ovaj proces daje izvrsnu završnu obradu površine i niske tolerancije, često eliminirajući potrebu za sekundarnom strojnom obradom. Idealan je za velike serije (10 000 jedinica) komponenti tankih stijenki kao što su kućišta automobilskih mjenjača i kućišta potrošačke elektronike. Međutim, velika brzina može zadržati zrak, što dovodi do unutarnje poroznosti koja HPDC dijelove čini neprikladnima za toplinsku obradu ili konstrukcijske primjene pod velikim opterećenjem, osim ako se ne koriste sustavi potpomognuti vakuumom.
Gravitacijski lijev u trajnom kalupu
U ovom procesu gravitacija ispunjava metalni kalup za višekratnu upotrebu. Sporiji stupanj punjenja u usporedbi s HPDC rezultira gušćim dijelovima s manje plinskih pora. Ove komponente dobro reagiraju na T6 toplinsku obradu, postižući veću vlačnu čvrstoću. Ova metoda je optimalna za srednje velike količine proizvodnje dijelova koji zahtijevaju robusna mehanička svojstva, kao što su automobilski kotači i komponente ovjesa. Dok su troškovi alata niži od HPDC-a, vremena ciklusa su duža, što ga čini manje ekonomičnim za masovno proizvedene male dijelove.
Lijevanje u pijesak
Lijevanje u pijesku koristi potrošne pješčane kalupe za stvaranje velikih, složenih oblika. To je najsvestranija metoda za proizvodnju male količine i izradu prototipova jer su troškovi alata minimalni. Može primiti vrlo velike dijelove, poput blokova motora i kućišta pumpi, težine preko 100 kg . Kompromis je hrapavija završna obrada površine i veće tolerancije dimenzija, što obično zahtijeva značajan dodatak za strojnu obradu.
Odabir legure za zahtjeve izvedbe
Nisu sve aluminijske legure jednake. Odabir legure izravno utječe na fluidnost rastaljenog metala, čvrstoću konačnog dijela i njegovu sposobnost dorade ili obrade.
| Serija legura | Ključne karakteristike | Tipične primjene | Može se toplinski obraditi |
|---|---|---|---|
| A380 | Izvrsna fluidnost, dobra čvrstoća, isplativo | Kućišta mjenjača, nosači, elektronska šasija | Ne (samo T5) |
| A356 | Visoka duktilnost, izvrsna otpornost na koroziju | Kotači, zrakoplovne strukture, tijela pumpi | Da (T6) |
| A360 | Vrhunska otpornost na koroziju, visoka čvrstoća | Pomorska oprema, kemijska oprema | br |
Za konstrukcijske dijelove od lijevanog aluminija koji moraju biti podvrgnuti toplinskoj obradi da bi se postigla maksimalna čvrstoća, A356 je industrijski standard . Njegov nizak sadržaj željeza sprječava lomljivost, omogućujući mu da učinkovito apsorbira energiju udarca. Suprotno tome, A380 se preferira za zamršene, tankostijene lijevane dijelove gdje je potpuno punjenje kalupa veći izazov od postizanja vršne vlačne čvrstoće.
Načela dizajna za proizvodnost (DFM).
Projektiranje za lijevanje aluminija zahtijeva posebna geometrijska razmatranja kako bi se spriječili nedostaci i smanjilo trošenje alata. Ignoriranje ovih načela često dovodi do skupih redizajna i kašnjenja u proizvodnji.
Ujednačena debljina stijenke
Varijacije u debljini stijenke uzrokuju nejednake brzine hlađenja, što dovodi do poroznosti skupljanja i savijanja. U idealnom slučaju, zidovi bi trebali biti jednolični u cijelom dijelu. Ako su iz strukturalnih razloga potrebni debeli dijelovi, upotrijebite dijelove s jezgrom ili rebra kako biste održali konzistenciju. Općenito pravilo za lijevanje pod pritiskom je održavanje debljine stijenke između 2,5 mm i 3,0 mm za optimalan protok i snagu.
Kutovi gaza i radijusi
Kutovi provlačenja bitni su za izbacivanje dijela iz kalupa bez oštećenja. Vanjske površine trebaju imati minimalni gaz od 1 do 2 stupnja , dok unutarnje jezgre mogu zahtijevati 3 do 5 stupnjeva zbog skupljanja oko jezgre tijekom hlađenja. Oštri kutovi djeluju kao koncentratori naprezanja i ometaju protok metala. Svi unutarnji kutovi trebaju imati radijus od najmanje jedne trećine debljine stijenke kako bi se osiguralo glatko ispunjavanje i smanjilo naprezanje.
Kontrola kvalitete i sprječavanje kvarova
Osiguravanje cjelovitosti dijelova od aluminijskog lijeva zahtijeva rigorozne mjere kontrole kvalitete. Prepoznavanje i ublažavanje uobičajenih nedostataka u ranoj fazi procesa štedi značajne resurse.
- Poroznost: Uzrokovano zarobljenim plinom ili skupljanjem. Ublažite optimiziranjem dizajna vrata za smanjenje turbulencije i upotrebom steznih klinova u visokotlačnom tlačnom lijevanju za primjenu lokalnog pritiska tijekom skrućivanja.
- Hladna zatvaranja: Nastaju kada se dva fronta rastaljenog metala susretnu, ali se ne spoje. To je često zbog niske temperature taline ili male brzine ubrizgavanja. Povećanje temperature izlijevanja za 10-20°C često može riješiti ovaj problem.
- Pogrešno radi: Događa se kada se metal skrutne prije punjenja kalupa. To je uobičajeno u dijelovima s tankim stijenkama. Poboljšanje ventilacije u kalupu omogućuje brže izlaženje zraka, dopuštajući metalu da u potpunosti ispuni šupljinu.
Napredne tehnike pregleda kao što je snimanje rendgenskim zrakama ključne su za otkrivanje unutarnje poroznosti u kritičnim sigurnosnim komponentama. Za nekritične estetske dijelove obično su dovoljni vizualni pregled i dimenzionalne provjere CMM-a (stroj za mjerenje koordinata). Uspostava jasnih kriterija prihvatljivosti za veličinu i položaj poroznosti na temelju funkcije dijela najbolja je praksa u ugovorima o lancu opskrbe.
