Az alumínium az egyik leggyakrabban használt fém a befektetési castingban. A befektetési castingban (elveszett viaszöntés) az alumíniumot és ötvözeteit széles körben használják a repülőgépiparban, az autóiparban, az elektronikában és a fogyasztói termékekben, könnyű súlyuk, nagy hővezető képességük, korrózióállóság és jó önthetőség miatt.
Az alábbiakban a Suijin részletes elemzése az alumínium fém legfontosabb jellemzőiről a befektetési castingban, a közös ötvözetekben, a folyamatpontokban és az alkalmazási esetekben:
I. Az alumínium fém előnyei a befektetési castingban
Könnyű: Az alumínium fém alacsony sűrűségű (kb. 2,7 g\/cm3), amely alkalmas könnyű alkatrészek gyártására (például repülési szerkezeti alkatrészek, autómotorok alkatrészei).
A magas hővezetőképességet és az elektromos vezetőképességet olyan forgatókönyvekben használják, mint például a radiátorok és az elektronikus házak, amelyek gyors hővezetést igényelnek.
Az alumíniumfelület könnyen kialakítható egy sűrű oxidfilmet (Al₂o₃), amelynek jó ellenállása van a légköri és a kémiai korrózióval szemben.
A jó folyékonyság, a mérsékelt zsugorodás (kb. 6-8%) és a jó öntési teljesítmény alkalmas komplex vékonyfalú alkatrészek formázására.
Az alumínium hulladéka 100% -ban újrahasznosítható és újrahasznosítható, összhangban a fenntartható fejlődési igényekkel.
Ii. Általános alumíniumötvözetek a befektetési castinghoz
Alumínium-szilikonrendszer (Al-SI): A legjobb folyékonyság, alacsony zsugorodás (például A356, A357).
Alumínium-rézrendszer (Al-CU): Nagy szilárdságú, de rossz önthetőség (például 2 {3}} 1. 0, 204.0).
Alumínium-magnesium rendszer (Al-Mg): erős korrózióállóság (például 514. 0, 52 0. 0).
Alumínium-cink rendszer (al-Zn): természetes öregedés keményedése (például 713. 0).
Iii. Az alumínium befektetési casting folyamat kulcsfontosságú pontjai
Olvadás és öntés
Hőmérséklet -szabályozás: Az alumínium folyadék hőmérséklete általában 680-750 fok, hogy elkerülje a túlmelegedést és az oxidációs zárványokat.
Gázasszony kezelés: Vezesse be az argont, vagy használjon forgógörzselőt a hidrogén pórusok csökkentésére (az alumínium folyadék könnyen felszívható a hidrogénnel).
Öntési sebesség: Gyors töltelékre van szükség az oxidfilm -törés kockázatának csökkentése érdekében.
Penész- és héj kialakítás
Héja anyag: Szilícium -dioxid -szol vagy alumínium -szilikát kerámia iszap, jó magas hőmérsékleti stabilitás (900-1100 fokos hőmérséklet).
Héja vastagsága: A komplex alkatrészek többrétegű bevonatot igényelnek (5-8 rétegek) az erő és a permeabilitás közötti egyensúly biztosítása érdekében.
Utófeldolgozás
Hőkezelés: A T6 kezelés (szilárd oldat + mesterséges öregedés) szignifikánsan javítja az erőt (például a 357- T6 szilárdságot 345 MPa -ig).
Felszíni kezelés: eloxálás, homokfúvás vagy galvanizálás a kopásállóság és az esztétika fokozása érdekében.
Iv. Kihívások és megoldások az alumíniumbefektetési castinghoz
1. oxidációs zárványok (Al₂o₃ hibák)
Az olvasztási és öntési eljárás során az alumínium folyadék könnyen reagál az oxigénnel, hogy alumínium -oxid -fóliát (Al₂o₃) képezzen, ami zárványokat eredményez az öntés belsejében, csökkentve a mechanikai tulajdonságokat és a felületminőséget. Az inert gázvédelem a megoldása. Az olvasztás során argont vagy nitrogént vezetnek be az alumínium folyadék felületének lefedésére (például egy forgógondozó + AR vegyes gáz használata). Használjon vákuumöntési technológiát (vákuumfokozat<10⁻² mbar) to completely isolate oxygen (such as aerospace precision castings). Add a NaCl-KCl composite flux layer to absorb oxides and form a protective barrier. Use a bottom pouring gate or a serpentine runner to reduce aluminum liquid turbulence (the probability of oxide film rupture is reduced by 50%).
2.
Az alumíniumötvözet megszilárdulási zsugorodási sebessége viszonylag magas (6-8%), és a vastag és nagy keresztmetszeti területek hajlamosak a belső üregekre a nem megfelelő zsugorodási kompenzáció miatt. A Riser pozíciója a szimulációs szoftver (Procast\/MagMasoft) segítségével optimalizálható annak biztosítása érdekében, hogy a vastag fali terület megszilárduljon. Helyezze a grafit hűtött vasat a forró zónába a helyi hűtés felgyorsításához (a zsugorodási térfogat 40%-kal csökken). Spray cirkónium -oxid hűtött bevonat a héj belsejében (a hűtési sebességet 2-3 idővel növelik). Adjon hozzá nyomkövetési stroncium (SR) vagy titán (TI) a szemek finomításához (például a 356+0. 02% SR, a zsugorodási sebesség 30% -kal csökken).
3.
A komplex öntvények egyenetlenül lehűlnek a falvastagság különbségei miatt, és a belső feszültség meghaladja az anyag szakítószilárdságát. A Suijin megoldása az alacsony stressz ötvözetek kiválasztása és az Al-Si ötvözetek (például A357) használata. A 7% -os szilícium -tartalom javíthatja a repedés ellenállását. A héj előmelegítési hőmérséklete 200 fokról 450 fokra növekszik a hűtési gradiens csökkentése érdekében (a repedés sebessége 60%-kal csökken). Optimalizálja a szerkezetet, a kerek sarok kialakítását (R nagyobb vagy egyenlő 3 mm-es) a feszültségkoncentráció elkerülése érdekében, és a vékony vastag átmeneti zóna meredeksége kevesebb, mint 15 fok. Az öntés héja után alkalmazza a 20-50 Hz mechanikai rezgést a maradék stressz felszabadításához (a repedés kockázata 70%-kal csökken).
4. Felületi érdesség és méret pontossága
The inner surface defects of the ceramic shell (such as slurry bubbles) are transmitted to the casting, affecting the accuracy (Ra>6,3 μm). Suijin a nagy pontosságú héj előkészítését javasolja nano méretű szilícium-dioxid-szol használatával (részecskeméret<50nm) slurry, and the shell surface finish Ra<1.6μm. Using 3D printed ceramic shells (such as ExOne S-Max Flex), the resolution reaches 140μm and the dimensional error is ±0.1mm. Electrolytic polishing of castings (voltage 12V, time 5min), Ra can be reduced from 6.3μm to 0.8μm.
5. A komplex vékony falú szerkezeteket nehéz kialakítani
Noha az alumíniumötvözetek jó folyékonysággal rendelkeznek, hajlamosak a hiányos töltelékre vagy a hidegbe bezárásra, amikor a falvastagság van<1mm. Low-pressure/vacuum assisted pouring is required, and the pressure is controlled at 0.5-1.2 bar, and the filling speed is increased by 30% (suitable for thin-walled parts of drone frames). Optimize the permeability of the shell, add 30% mullite fiber to the ceramic slurry, and the permeability is increased from 15 cm³/(min·cm²) to 45 cm³/(min·cm²). Ultra-fine treatment of alloys, so that electromagnetic stirring + ultrasonic vibration can jointly refine the grains (grain size is reduced from 200μm to 50μm), and the fluidity is increased by 25%.
V. A jövőbeli trendek
Nagy szilárdságú könnyű ötvözetek fejlesztése
Nano-fokozott alumínium-alapú kompozit anyagok (például Al-SIC) a kopásállóság és a magas hőmérsékleti teljesítmény javítása érdekében.
Digitális folyamat optimalizálása
Az AI-alapú casting szimuláció megjósolja a zsugorodást és automatikusan optimalizálja az öntési rendszert.
Zöld öntési technológia
A bioalapú kötőanyaggal rendelkező kerámiahéj penész csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást a pörkölésből.
Az alumínium fém alapvető anyagává vált a csúcskategóriás gyártáshoz a beruházásokban, könnyű, nagy hővezető képessége és kiváló öntési teljesítménye miatt. Az ötvözött optimalizálás (például az ALSI10MG), a folyamatinnováció (vákuumöntés) és az utófeldolgozás erősítése (T6 hőkezelés) révén az alumínium öntvények megfelelhetnek a repülőgép, az autóipar és más területek szigorú követelményeinek. A jövőben az új anyagok és a digitális technológiák integrációjával az alumíniumbefektetési casting tovább javítja a hatékonyságot és a fenntarthatóságot.