Литой алюминий: легкий и высокопрочный выбор для промышленности

Литой алюминий- это технология, при которой из алюминия или алюминиевых сплавов отливаются детали определенной формы, широко используемые в автомобильной, аэрокосмической, машиностроительной и других областях. В этой статье мы рассмотрим преимущества литой алюминий, методы обработки, технологический процесс, технологические моменты, анализ материалов и области применения.

1.Определение

Литой алюминий является методом процесса, через чистый алюминий или слиток алюминиевого сплава в соответствии со стандартным соотношением состава подготовки, после искусственного нагрева в жидкое или расплавленное состояние алюминиевого сплава, а затем через профессиональные формы или соответствующий процесс будет жидкое или расплавленное состояние алюминиевого сплава заливки в полость, охлаждения для формирования необходимой формы алюминиевых деталей.

2. Преимущества литой алюминий

Литой алюминий имеет множество преимуществ, благодаря которым оно широко используется во многих отраслях промышленности. Ниже перечислены некоторые из основных преимуществ:

(1) Хорошее качество продукции:

Литые алюминиевые детали с высокой точностью размеров, хорошей отделкой поверхности, как правило, эквивалентной классу 5~8, высокой прочностью и твердостью, стабильностью размеров, хорошей взаимозаменяемостью.

(2) Высокая эффективность производства:

Производительность машины высока, легко реализовать механизацию и автоматизацию, срок службы алюминиевых форм для литья под давлением длительный, до сотен тысяч раз или даже миллионов раз.

(3) Отличный экономический эффект:

Из-за преимуществ литья под давлением алюминиевых деталей точного размера, отделки поверхности и т.д., как правило, больше не обрабатываются и используются напрямую, или обработка очень мала, улучшить коэффициент использования металла, уменьшить оборудование для обработки и человеко-часы.

(4) Малая плотность, высокая удельная прочность:

Плотность литого алюминиевого сплава меньше, чем у чугуна и стали, а удельная прочность выше, поэтому при условии одинаковой нагрузки с отливками из алюминиевого сплава, вес конструкции может быть уменьшен, что подходит для авиационной промышленности и производства энергетического оборудования и транспортного оборудования.

(5) Хорошая коррозионная стойкость:

Алюминиевый сплав обладает хорошей коррозионной стойкостью, особенно в атмосфере и пресной воде, а также в окислительных кислотных средах, таких как азотная и уксусная кислота, поэтому он также используется в химической промышленности.

(6) Хорошая теплопроводность:

Алюминиевый сплав обладает хорошей теплопроводностью, подходит для производства химической продукции при использовании теплообменных устройств, а также для энергетического оборудования, требующего хорошей теплопроводности деталей.

3. Основные технологические методы для литой алюминий

В соответствии с различными производственными требованиями и характеристиками литья, процесс литой алюминий может быть использован различными способами, ниже приведены несколько основных методов процесса:

(1) Литье в песчаные формы:

1) Принцип:

Расплавленная алюминиевая жидкость заливается в форму из песка, и после охлаждения и застывания получается отливка.

2) Особенности:

Простой процесс, низкая стоимость, подходит для производства крупных и средних отливок. Но точность литья и качество поверхности относительно низкие.

(2) Литье металла:

1) Принцип:

Использование металлических форм (обычно чугунных или стальных) для литья. Алюминиевая жидкость вливается в предварительно нагретую металлическую форму под действием силы тяжести.

2) Особенности:

Металлические формы могут быть использованы повторно, отливки имеют высокую точность размеров и качество поверхности, а также высокую эффективность производства. Подходит для массового производства отливок малого и среднего размера.

(3) Литье под давлением:

1) Принцип:

Под высоким давлением, расплавленный алюминий давления в форму, быстрое охлаждение и затвердевание, чтобы сформировать отливки.

2) характеристики:

Высокая эффективность производства, точность размеров отливки и качество поверхности отличное. Но стоимость оборудования и форм выше, и склонны к пористости и усадочных отверстий и других дефектов.

(4) Литье под низким давлением:

1) Принцип:

При низком давлении (обычно 0,02-0,07 МПа) алюминий вдавливается в форму, затем давление медленно увеличивается, так что алюминиевая жидкость застывает под давлением.

2) Особенности:

По сравнению с литьем под давлением, оборудование для литья под низким давлением и стоимость формы ниже, внутреннее качество отливки лучше, подходит для производства больших тонкостенных отливок.

(5) Центробежное литье:

1) принцип:

Расплавленный алюминий вливается в высокоскоростное вращение формы, использование центробежной силы, так что алюминий равномерно распределяется по внутренней стенке формы, охлаждение и затвердевание для формирования отливок.

2) Особенности:

Подходит для производства полых вращающихся отливок, таких как трубные фитинги, колесные диски и т.д.. Организация литья плотная, без дефектов, таких как воздушные отверстия, усадочные отверстия и так далее.

(6) литье по выплавляемым моделям:

1) Принцип:

Используйте восковую форму и тип керамической оболочки для литья. Сначала делают восковую форму, а затем покрывают несколькими слоями огнеупорных материалов на ее поверхности, делают керамическую оболочку типа, нагревают так, чтобы восковая форма расплавилась, а затем вводят в алюминиевую жидкость для литья.

2) Особенности:

Точность размеров отливки и качество поверхности очень высоки, могут достигать уровня приблизительной механической обработки. Однако процесс сложный, дорогостоящий, подходит для производства отливок сложной формы и с высокими требованиями к точности.

Резюме:

Каждый метод обработки литой алюминий имеет свои уникальные преимущества и ограничения, и выбор подходящего метода обработки должен основываться на размере отливки, форме, требованиях к точности, производственных затратах и других факторах для всестороннего рассмотрения.

4. Основной технологический процесс литой алюминий

Литой алюминий — это распространенный процесс металлообработки, который состоит из трех основных этапов: плавки, литья и последующей обработки. Эти три процесса подробно описаны ниже:

(1) Процесс плавки

Плавление — это первый этап литой алюминий, целью которого является нагрев алюминия или алюминиевого сплава до расплавленного состояния, чтобы облегчить последующую операцию литья. Конкретные этапы следующие:

1) Дозировка:

Рассчитать и подобрать пропорцию различных компонентов сплава в соответствии с маркой литой алюминий деталей, которые необходимо изготовить. Обычно используемые компоненты сплава включают кремний, медь, магний и т. д.

2) Плавление:

Поместите подобранное сырье в плавильную печь и нагрейте его до расплавленного состояния. Плавильная печь может быть печью сопротивления, индукционной печью или газовой печью и т.д..

3) Рафинирование:

В расплавленном состоянии алюминиевая жидкость нуждается в рафинировании для удаления примесей и газов. В качестве рафинирующих агентов обычно используются гексахлорэтан и шлак и газоудалитель для алюминиевых сплавов DSG.

4) Корректировка состава:

После рафинирования может также потребоваться корректировка состава сплава в алюминиевой жидкости в соответствии с фактической ситуацией для обеспечения соответствия характеристик конечного продукта установленным требованиям.

(2) Процесс литья

Литье — это заливка расплавленного состояния алюминиевой жидкости в заранее разработанную форму и формирование отливки требуемой формы после охлаждения и затвердевания. Конкретные этапы следующие:

1) Проектирование формы:

Проектирование формы в соответствии со структурными характеристиками отливки, толщиной стенок, усадкой и другими факторами. Конструкция формы оказывает большое влияние на качество и форму конечной отливки.

2) Заливка:

Залейте расплавленный алюминий в предварительно нагретую форму. Скорость заливки, температура и давление должны контролироваться в процессе заливки, чтобы избежать таких дефектов, как пористость и включения.

3) Охлаждение и затвердевание:

Алюминиевая жидкость охлаждается и застывает в форме, чтобы сформировать желаемую форму отливки. Скорость охлаждения оказывает важное влияние на организацию и свойства отливки.

4) Демонтаж формы:

После охлаждения и затвердевания отливки ее извлекают из формы.

(3) Процесс постобработки

Постобработка — это литье готовых отливок для дальнейшей обработки с целью улучшения их характеристик и качества. Конкретные этапы следующие:

1) удаление заусенцев:

После завершения литья на поверхности отливки обычно остаются заусенцы и окисленная кожа, которые необходимо удалить механическими методами для улучшения качества поверхности.

2) Термообработка:

Литой алюминий детали обычно нуждаются в термообработке для устранения остаточных напряжений, улучшения структуры ткани и повышения твердости. Распространенные процессы термообработки включают обработку старением, обработку раствором и закалку.

3) Обработка поверхности:

Для улучшения коррозионной стойкости и декоративных свойств литой алюминий деталей также требуется обработка поверхности. Обычные процессы обработки поверхности включают анодное оксидирование, напыление, гальваническое покрытие и т.д.

4) Инспекция:

Проверка качества готовых литой алюминий деталей, чтобы убедиться, что они отвечают соответствующим стандартам и эксплуатационным требованиям.

5. ключевые моменты процесса литой алюминий.

(1) Важность контроля температуры:

Контроль температуры является ключевым фактором в процессе литой алюминий, потому что он непосредственно влияет на текучесть алюминиевой жидкости, процесс затвердевания и производительность окончательного литья. Если температура слишком высока, это приведет к повышенному окислению жидкого алюминия, образованию окисленного шлака, влияющего на качество отливки; если температура слишком низкая, подвижность жидкого алюминия ухудшается, и легко образуется холодная сегрегация, недоливка и другие дефекты.

В реальном производстве необходимо определить соответствующую температуру заливки в соответствии с различными материалами алюминиевых сплавов и конструкциями отливок, а также принять эффективные меры по сохранению тепла, чтобы уменьшить колебания температуры и обеспечить стабильность температуры алюминиевой жидкости в процессе заливки.

(2) Разработка и изготовление пресс-формы:

Проектирование и изготовление формы является основным звеном процесса литья алюминия, конструкция формы напрямую связана с точностью размеров и качеством поверхности отливок. Выбор материала формы, разумность конструкции, дизайн системы охлаждения и настройка выхлопной системы влияют на эффект формовки отливок.

В процессе изготовления формы необходимо обеспечить точность размеров и шероховатость поверхности формы, чтобы удовлетворить требования к качеству отливок. В то же время прочность и вязкость формы должны быть достаточными для того, чтобы исключить деформацию или повреждение при высокой температуре и высоком давлении.

(3) Выбор и соотношение состава сплава:

Выбор и пропорции состава сплава определяют механические свойства и физические характеристики литых алюминиевых деталей. Для разных областей применения требуются разные материалы алюминиевых сплавов, например, сплав Al-Si имеет хорошие литейные характеристики и устойчивость к термическому растрескиванию, подходит для производства отливок сложной формы; в то время как сплав Al-Cu обладает хорошей прочностью и твердостью, подходит для производства отливок, выдерживающих большие нагрузки.

При выборе состава сплава необходимо также учитывать его текучесть, усадку, склонность к горячему растрескиванию и другие факторы, чтобы обеспечить качество отливок и эффективность производства. В то же время необходимо точно контролировать соотношение сплавов, чтобы обеспечить стабильность характеристик отливок.

Резюме:

Подводя итог, можно сказать, что контроль температуры, проектирование и изготовление формы, а также выбор и соотношение состава сплава — это три ключевых момента в процессе литой алюминий, которые влияют друг на друга и совместно определяют конечное качество и характеристики отливок. В реальном производстве эти факторы необходимо учитывать комплексно, оптимизируя технологические параметры и строго контролируя производственный процесс, чтобы повысить качество литой алюминий деталей и эффективность производства.

6. материалы для литой алюминий: традиции и инновации

Алюминий, являясь важным промышленным материалом, широко используется во многих областях, таких как автомобилестроение, авиация, приборостроение и т.д., благодаря своему малому весу, высокой прочности и хорошей коррозионной стойкости. Развитие литой алюминий материалов прошло через эволюцию от традиционных к современным и продолжает удовлетворять растущие потребности в производительности.

(1) Традиционные литой алюминий материалы

1) Алюминиево-кремниевый сплав (ZL104 и др.):

Этот вид сплава обладает отличными литейными характеристиками и низкой стоимостью, подходит для производства деталей сложной формы, таких как блок цилиндров, корпус водяного насоса. Его основные компоненты включают алюминий и кремний, иногда добавляют небольшое количество магния, меди для улучшения механических свойств.

2) Алюминиево-медный сплав (ZL201 и др.):

Алюминий в качестве основы, добавление меди и других элементов (таких как марганец, никель), подходит для необходимости более высокой жаропрочности компонентов, таких как головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания и поршень. Алюминиево-медные сплавы демонстрируют хорошую производительность в условиях высоких температур.

3) Алюминиево-магниевые сплавы (ZL301 и др.):

Алюминиево-магниевые сплавы обладают отличной коррозионной стойкостью и высокой прочностью и подходят для деталей, работающих в атмосфере или морской воде, например, для корпусов насосов и судовой арматуры.

(2) Инновационные материалы из литой алюминий

1) Высокопрочные и жесткие алюминиевые сплавы:

Благодаря оптимизации состава сплава и процесса термообработки новые высокопрочные и прочные алюминиевые сплавы обладают повышенной прочностью и вязкостью и способны удовлетворить требования более сложных сфер применения. Этот тип материала имеет широкие перспективы применения в легкой автомобильной и авиационной промышленности.

2) Редкоземельные алюминиевые сплавы:

Добавление редкоземельных элементов в алюминиевые сплавы позволяет значительно улучшить термическую стабильность, коррозионную стойкость и механические свойства материала. Алюминиевые редкоземельные сплавы хорошо работают при высоких температурах и в суровых климатических условиях и подходят для изготовления лопаток газовых турбин и компонентов двигателей.

3) Алюминиево-литиевые сплавы:

Алюминиево-литиевые сплавы имеют меньшую плотность и большую удельную прочность, что делает их одним из идеальных материалов для аэрокосмической отрасли. Новейшие алюминиево-литиевые сплавы позволили решить проблему анизотропии традиционных алюминиево-литиевых сплавов путем усовершенствования производственного процесса, что еще больше повышает их комплексные характеристики.

7. анализ областей применения литой алюминий деталей

(1) Автомобильная промышленность

В автомобилестроении он в основном используется для производства ключевых деталей, таких как блок двигателя, головка блока цилиндров, корпус коробки передач, ступица колеса и т.д. Добавление литой алюминий деталей помогает снизить общий вес автомобиля, улучшить топливную экономичность и общую производительность автомобиля, а также снизить потребление энергии и выбросы.

(2) Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмической отрасли литой алюминий детали используются для производства конструктивных элементов самолетов и компонентов авиадвигателей благодаря их легкости и высокой прочности. Эти компоненты должны сохранять надежную работу в экстремальных условиях, а литой алюминий детали способны удовлетворить эти требования, повышая тем самым безопасность и эффективность самолетов.

(3) Механическое оборудование

Он также широко используется во всех видах механического оборудования, включая корпуса станков, коробки передач и так далее. Эти литой алюминий детали не только улучшают эксплуатационные характеристики оборудования, но и повышают его долговечность и надежность, способствуя снижению эксплуатационных расходов.

(4) Электроника и бытовая техника

В электронике и бытовой технике алюминий широко используется, в частности, для производства радиаторов и электрических разъемов. В электронном оборудовании алюминиевые компоненты могут эффективно улучшать теплоотвод и обеспечивать работу электронных компонентов при нужной температуре. В бытовой технике алюминиевые детали используются для производства корпусов и внутренних компонентов, улучшающих качество и внешний вид приборов.

(5) Строительство и декорирование

Литой алюминий детали в основном используются в строительной промышленности для производства дверных и оконных рам, декоративных деталей и т.д. Благодаря своей коррозионной стойкости и легкости обработки алюминиевые детали имеют большое значение для применения в строительстве и декорировании, и могут удовлетворить потребности различных стилей дизайна.

8. Резюме

В целом, алюминий играет важную роль в современной промышленности благодаря своему легкому весу и высокой прочности, хорошим литейным характеристикам, коррозионной стойкости и экономической эффективности. Процесс литой алюминий имеет значительные преимущества в качестве продукции, эффективности производства, экономичности, области применения и т. д., что делает его одним из незаменимых материалов и процессов в современном промышленном производстве.