NYELV 
Otthon / Hír / Ipari hírek / Ötletek alumínium öntésre: módszerek, ötvözetek, tervezés és felületkezelés
A közvetlen válasz: Hol kezdjem az alumíniumöntési ötleteket
A leginkább működőképes alumínium öntvény az ötletek négy gyakorlati csoportba sorolhatók: dekoratív hardverek és építészeti szerelvények, például fiókhúzók, házszámtáblák és korláttartók; motorok és gépek működőképes cserealkatrészei, például szelepfedelek, szívócsonkok és tartókonzolok; bolti szerszámok, mint például fúrók, rögzítőlapok és beállító blokkok; és szobrászati vagy bemutató darabok, például medalionok, növényjelzők és kis szobrok. Az első projekthez gravitációs adagolású homoköntés A356 alumínium ötvözet a legmegbocsátóbb kiindulópont. Az A356 kényelmes öntési tartománya nagyjából 705 és 760 °C között van, jól kitölti a vékony szakaszokat, és tisztán gépi, miután átesett a T6 hőkezelésen.
A tűzálló vagy kerámia burkolatú acélcsőhéjból épített propántüzelésű kemence 2-5 kilogramm tiszta alumíniumhulladékot vagy tuskót képes beolvasztani. 25-40 perc , kényelmesen elérve a tiszta töltéshez szükséges 700 plusz C-os öntési hőmérsékletet. Ez a fő oka annak, hogy az alumíniumöntvények olyan elérhetőek a bronzhoz képest, amelynek 950-1000 °C-ra van szüksége, vagy az öntöttvashoz, amely 1370 °C feletti hőmérsékleten fut. A hőkezelés utáni acélsűrűség egyharmadához közeli szilárdság/tömeg aránnyal kombinálva az alumíniumöntvények valóban hasznosak, nem pedig pusztán dekoratívak.
Miért az alumínium az alapértelmezett fém az öntési projekteknél?
Mielőtt belevágna egy projektbe, segít megismerni azokat az anyagtulajdonságokat, amelyek az alumíniumot önthetővé és tartóssá teszik. Az alábbi ábrák megmagyarázzák, miért jelenik meg az alumínium a motorblokkoktól a képkeretekig és a kerti díszekig mindenben.
Alacsony olvadáspont, széles folyamatablak
A tiszta alumínium 660,3 °C-on olvad, a szokásos öntvényötvözetek pedig a szilícium- és réztartalomtól függően nagyjából 555-650 °C-on olvadnak meg. Ez a tartomány jól elérhető propán-, földgáz- vagy akár széntüzelésű kemencéknél, ami nem igaz a rézalapú ötvözetekre vagy az öntöttvasra.
Folyékonyság vékonyfalú metszetekhez
Az alumínium-szilícium ötvözetek, mint például az A356 és az A380 elég sokáig folyékonyak maradnak ahhoz, hogy olyan vékony falszakaszokat töltsenek be, mint 2,5-3 mm homokformákban, és körülbelül 1 mm-ig nyomásos présöntésben. Ez az oka annak, hogy a vékony dekoratív panelek, rácsok és házak inkább önthetők, mint tömör alapanyagból.
Erőnövekedés hőkezelés után
Az öntött A356 szakítószilárdsága közel 159 MPa. A T6-os hőkezelés, vagyis az oldatos kezelés 540 C körüli hőmérsékleten, majd vízhűtés és durván 155 C-on 4-6 órás öregítés, ezt kb. 262 MPa 5-7 százalékos nyúlással.
Újrahasznosíthatóság és előrelátható anyagköltség
Az alumínium ismételten újraolvasztható, ciklusonként mindössze 5-8 százalékos oxidációs veszteséggel. A kerekekről, extrudálásokról és motoralkatrészekről származó alumíniumhulladék általában fontonként 1,50–3,00 USD, míg az új tuskó fontonként 2,50–4,00 USD, ami az anyagköltségeket kiszámíthatóvá teszi az ismétlődő projektek esetében.
Az öntési folyamat és a projekt összehangolása
Ugyanaz az alumíniumöntési ötlet több különböző folyamaton keresztül is megvalósítható, és a választás megváltoztatja a szerszámköltséget, az elérhető felületi minőséget és azt, hogy hány alkatrészt gazdaságosan érdemes legyártani egy menetben.
| Folyamat | Tipikus futásméret | Felületi kidolgozás | Tolerancia | Szerszámköltség | A legalkalmasabb |
|---|---|---|---|---|---|
| Homoköntés | 1-50 darab | 250-500 mikroinch Ra | plusz-mínusz 1,5 mm 25 mm-enként | 20-150 USD minta | Tartók, táblák, egyedi prototípusok |
| Állandó penész (gravitáció) | 100-10.000 darab | 100-200 mikroinch Ra | plusz-mínusz 0,5 mm | 500-3000 USD penész | Kerekek, házak, ismétlődő hardver |
| Befektetés (elveszett viasz) | 1-1000 darab | 60-125 mikroinch Ra | plusz-mínusz 0,13 mm 25 mm-enként | 50-500 USD mintánként | Részletes szobrok, medalionok, ékszerméretű alkatrészek |
| Nagynyomású présöntvény | 10.000 plusz darab | 32-63 mikroinch Ra | plusz-mínusz 0,1 mm | 10 000 és 100 000 USD közötti szerszámok | Tömeggyártású házak, autóipari konzolok |
Tizenkét alumíniumöntési projektötlet, amelyet érdemes megépíteni
Az alábbi lista az egyszerű díszítőelemektől a funkcionális mechanikai alkatrészek felé halad, amelyeket nagyjából a minta bonyolultságának és toleranciakövetelményeinek megfelelően rendeznek. Minden ötlet tartalmaz egy praktikus megjegyzést az ötvözetre vagy a falvastagságra vonatkozóan, így a projekt közvetlenül az ötlettől a mintáig haladhat.
- Egyedi fiókhúzók és szekrény hardverek - A356-ba öntött 4-6 mm-es kész falat, majd polírozott vagy eloxált, hogy egységes megjelenést biztosítson a konyhában vagy műhelyben.
- Gravírozott házszámtáblák - 150 x 100 x 6 mm körüli lapos hátú öntvények, homoköntés, majd homokfúvás 80 szemcseméretű anyaggal a matt, időjárásálló felület érdekében.
- Szerszámfogantyúk és ergonomikus markolat - Öntsön körbe egy acélbetétet 535.0 ötvözet felhasználásával, amelyet az ívelt felületek sima polírozására választottak.
- Utánfutó vonóhorog fedelek és vonópont sapkák - gravitációs permanens öntéssel készül 3-5 mm-es falú, majd porszórt bevonattal a hosszú távú UV-állóság érdekében.
- Motorkerékpár és ATV szelepfedelek - A bonyolult hűtőborda-mintázatok a magokkal történő homoköntést részesítik előnyben, az A356-T6-ot használva, amely körülbelül 200 C-ig terjedő folyamatos üzemre minősített.
- Kerti díszek és növényjelölők - 2-3 mm körüli vékonyfalú öntvények, öntött állapotban hagyva vagy átlátszó védőlakkozással bevonva.
- Lámpatestek és lámpatestek - üreges homoköntvények kiöntés után eltávolított belső magokkal, majd a vezetékcsatornákhoz megmunkálva.
- Bútorlábak és asztallábak konzolok - A356-T6-ba öntött teherhordó részek, amelyekhez legalább 3 mm-es belső csíkokra van szükség a feszültségemelők elkerülése érdekében.
- Övcsatok és kitüntetések - A befektetett öntvény nagyjából 0,5 mm-es domborműves részleteket rögzít, ideális gravírozott logókhoz vagy szövegekhez.
- Csere szívó- és úszótálalkatrészek régi motorokhoz - Az A380 ötvözet jó üzemanyagállóságot és megmunkálhatóságot kínál a menetes csatlakozókhoz.
- Egyedi kerék középső sapkák - Az állandó szerszámozás megadja a préseléshez szükséges megismételhető átmérőtűrést, majd tükörfényezést.
- Bolt rögzítőlemezek és beállító fúrók - A356-T6 anyagból öntött funkcionális szerszámok bordázott alsó oldallal, amely merevséget ad tömeg hozzáadása nélkül.
Minta- és formatervezési szabályok, amelyek megakadályozzák a sikertelen öntést
Három tervezési szokás választja el a tiszta öntést a repedésekkel, üregekkel vagy kitöltetlen sarkokkal teli öntvénytől. A falvastagság, a behúzási szög és a hasítási sugár egyaránt befolyásolja az alumínium megszilárdulását, és mindegyik könnyen rögzíthető a minta szakaszában, de költséges utólag rögzíteni.
Falvastagság: A homoköntvényeknél a falak vastagsága legalább 3 mm legyen, a 4-6 mm pedig sokkal megbízhatóbb szerkezeti részek esetében, mivel a vékonyabb részek lehűlnek és megszilárdulnak, mielőtt a fém teljesen kitölthetné őket. Az állandó öntvények 1,5-2 mm-re is lecsökkenhetnek, mivel az acélforma gyorsabban vonja el a hőt, és tovább tartja a fémet a saját szilárdulási frontjához képest.
Merülési szög: A homoköntési mintán lévő függőleges felületeknek oldalanként 1-3 fokos huzatra van szükségük, hogy a minta tisztán emelkedjen anélkül, hogy a homokot elszakítaná. A tartós szerszámozásnál kisebb 0,5-1,5 fokkal is használható, mert a polírozott acélfelület könnyebben válik ki, mint a tömörített homok.
Filé sugár: minden belső sarokban a helyi falvastagsággal megegyező vagy annál nagyobb rádiusznak kell lennie, gyakorlati minimum 3 mm-rel. Az éles belső sarkok koncentrálják a feszültséget, amikor az öntvény lehűl és összehúzódik, és a forró szakadások leggyakoribb kiindulópontja.
A zsugorodási engedmény és a minták túlméretezésének oka
Az alumínium három fokozatban zsugorodik, ahogy folyékonyból hideg szilárd halmazállapotúvá válik: folyékony zsugorodás körülbelül 3,5-6 térfogatszázalék, megszilárdulási zsugorodás ötvözettől függően körülbelül 3,0-8,5 százalék, és szilárdtest hűtési zsugorodás kb. 1,3 százalék lineáris A356 esetében a szolidusz hőmérséklet és a szobahőmérséklet között. A mintakészítők az utolsó szakaszt úgy kompenzálják, hogy zsugorítási szabályt alkalmazva levágják a mintát, jellemzően körülbelül 5/32 hüvelyk/láb, ami megközelíti az A356 esetében az 1,3 százalékos adatot. Kidolgozott példaként egy 300 mm-es kész méretnek az A356-ban körülbelül 303,9 mm-es mintamérettel kell kezdődnie, 300-zal szorozva 1,013-mal.
| Ötvözet | Lineáris zsugorodási ráhagyás | Hozzávetőleges mintakészítő szabály |
|---|---|---|
| A356.0 | 1,3 százalék | 5/32 hüvelyk lábonként |
| A380.0 | 1,6 százalék | 3/16 hüvelyk lábonként |
| 443.0 | 1,3 százalék | 5/32 hüvelyk lábonként |
| 535.0 | 1,4 százalék | 5/32-3/16 hüvelyk lábonként |
A munkához megfelelő alumíniumötvözet kiválasztása
Az ötvözet kiválasztása befolyásolja a folyékonyságot az öntés során, a hőkezelés utáni szilárdságot, a korrózióállóságot, a megmunkálhatóságot és azt, hogy a felület mennyire reagál a polírozásra vagy eloxálásra. Az alábbi táblázat négy ötvözetet hasonlít össze, amelyek a legtöbb alumíniumöntési ötletet lefedik, a szerkezeti konzoloktól a fényes dekorációs hardverekig.
| Ötvözet | Főbb ötvözőelemek | Szakítószilárdság | Megnyúlás | Legjobb For |
|---|---|---|---|---|
| A356.0 (T6) | szilícium 7%, magnézium 0,35% | 262 MPa | 5-7 százalék | Szerkezeti öntvények, kerekek, konzolok |
| A380.0 | Szilícium 8,5%, réz 3,5% | 324 MPa | 3 százalék | Présöntvények, házak, üzemanyagrendszer alkatrészei |
| 443.0 | Szilícium 5,2% | 130 MPa | 9 százalék | Tengerészeti vasalat, korrózióálló szerelvények |
| 535,0 (Almag 35) | Magnézium 6,8% | 241 MPa | 9 százalék | Polírozott díszítőelemek, eloxált vasalat |
A magasabb szilíciumtartalom javítja a folyékonyságot és csökkenti a forró szakadást, ezért az A380 és az A356 előnyben részesítik a vékony vagy összetett szelvényeket, de ugyanazok a szilícium részecskék gyorsítják a forgácsolószerszám kopását, ezért ezen ötvözetek megmunkálásához keményfém szerszámozás javasolt. Ezzel szemben az 535.0 nem tartalmaz szilíciumot, és tisztán megmunkálható a szabványos gyorsacél szerszámokkal, ami a mechanikai polírozásra való erős reakciójával együtt ezért továbbra is népszerű a tükörfényű dekoratív öntvényeknél.
A durva öntéstől a kész darabig: Felületkezelési lehetőségek
A formából közvetlenül kivett öntvény durva, homokos vagy texturált felülettel és éles kapucsonkkal rendelkezik, amelyeket el kell távolítani, mielőtt az alkatrész a rendeltetésszerűen kinézne vagy működne. Az alábbi öt kezelés a legtöbb alumíniumöntési ötletet lefedi, a gyors tisztítástól a tükörfényesített bemutató darabig.
Fettling és sorjázás
A kapukat, a felszállókat és a vakut eltávolítják sarokcsiszolóval, szalagfűrésszel vagy kézi reszelővel. Kis alkatrészek tételeihez, vibrációs dörzsölés kerámia közeggel 4-8 óra lekerekíti a széleket, és eltávolítja az elválasztó vonal vakuját anélkül, hogy minden egyes darabot kézzel befejezne.
Homokfúvás az egységes matt felületért
A 60-100 szemcseméret-tartományba eső üveggyöngy-közeg, 80-100 PSI-vel felhordva, egyenletes szatén textúrát hoz létre, amely segít elrejteni a kisebb felületi porozitást is. Ez a kültéri konzolok, növényjelölők és szerszámtartók általános kivitele.
Mechanikai polírozás
A 80, 120, 240, 400, 600 és 1200 szemcseméretű csiszolóanyagok, majd a csiszolókorongok és a polírozó keverékek közötti haladással az A356 vagy 535.0 nagyjából tükörfényűvé teheti 30-45 perc kis részenként . A magasabb szilíciumötvözetek, például az A380 kevésbé egyenletesen políroznak, mivel a szilícium részecskék másképp ellenállnak a kopásnak, mint a környező alumíniummátrix.
Eloxálás a szín- és kopásállóságért
A II-es típusú kénsavas eloxálás egy nagyjából 5-25 mikron vastagságú oxidréteget épít fel közvetlenül az alumínium felületére, amely képes elfogadni a festékszíneket, és a felületi keménységet körülbelül 75-90 HV-ról csupasz alumínium esetén körülbelül 300-400 HV-ra emeli az eloxált réteg esetében.
Porbevonat a kültéri tartósság érdekében
A port elektrosztatikusan alkalmazzák, és 190-205 °C-on 10-20 percig keményítik, így UV-stabil, forgácsálló felületet kapnak, amely jól illeszkedik a kerti díszekhez, vonófedőkhöz és más, szabadban élő alkatrészekhez.
Gyakori öntési hibák és azok korai elkapása
A legtöbb alumíniumöntéssel kapcsolatos probléma a hat ok valamelyikére vezethető vissza, és mindegyik felismerhető nyomot hagy a kész alkatrészen. Ezek ellenőrzése, mielőtt időt fektetne a befejezésre, sok polírozási munkát takaríthat meg egy olyan alkatrészen, amely soha nem fog kitartani.
| Hiba | Tipikus ok | Hogyan lehet észrevenni | Megelőzés |
|---|---|---|---|
| Gáz porozitás | Felületi nedvességből az olvadékban oldott hidrogén | Kis kerek üregek szétszórva a keresztmetszetben | Öntés előtt gáztalanítsa az olvadékot, és szárítsa meg alaposan a szerszámokat és formákat |
| Zsugorodási porozitás | Nincs elegendő betáplált fém, mivel a vastag részek utoljára szilárdulnak meg | Szabálytalan üregek a felszállók vagy vastag szakaszok csomópontjai közelében | Mérje meg a felszállókat az általuk táplált szakasznál nagyobbra, és helyezze a legmagasabb pontra |
| Hidegzárás | Két fémsugár összeolvadás nélkül találkozik, gyakran alacsony öntési hőmérsékletről | Látható varrás vagy repedésszerű vonal a felületen | Növelje az öntési hőmérsékletet és javítsa a kapuzási sebességet |
| Misrun | A fém megszilárdul, mielőtt a formaüreg teljesen megtelne | Hiányos öntvény lekerekített, kitöltetlen élekkel | Emelje meg az öntési hőmérsékletet, nagyítsa ki a kapukat, vagy melegítse elő a formát |
| Forró könnyezés | Az öntvényt a forma visszatartja, miközben magas hőmérsékleten összehúzódik | Egy szaggatott repedés egy szakaszátmenetnél | Adjon hozzá filéket, kerülje a hirtelen szakaszváltásokat, és használjon összecsukható magokat |
| Zárványok | Homok, oxidfilm vagy salak kerül a formaüregbe | Kemény foltok, amelyek ellenállnak a megmunkálásnak vagy foltok a felületen | Szűrje le a kapurendszert, és szedje le a salakot kiöntés előtt |
Költségvetési idő, anyag és energia egy alumíniumöntési projekthez
Általában egy hobbi méretű propán kemence beállítás működik, beleértve a kemencehéjat, tégelyt, emelőfogókat, öntőkanalát és védőfelszerelést. 300-800 USD és 2-5 kilogrammos tölteteket képes megolvasztani. Az öntőformákhoz való Greensand több száz cikluson keresztül újrafelhasználható, csak kismértékű adalékanyag-utánpótlással az öntések között, így az alkatrészenkénti anyagköltséget maga az alumínium uralja, nem pedig a formázóközeg.
700-760 C
Az A356 tipikus öntési hőmérséklete, elég magas a tiszta töltéshez, túlzott oxidképződés nélkül.
25-40 perc
Olvadási idő 5 kg-os töltéshez propánkemencében, hogy hidegindítással elérje az öntési hőmérsékletet.
1,3 százalék
Az A356-os mintákba beépített lineáris zsugorodási ráhagyás az öntés és a szobahőmérséklet között.
5-8 százalék
Visszaolvasztási veszteség az oxidációig ciklusonként alumíniumhulladék vagy csúszó- és felszállócsövek újrafelhasználásakor.
Az időtervezés érdekében egy közepesen részletgazdag alkatrész mintakészítése 2-8 órát vesz igénybe attól függően, hogy fából faragták, megmunkálták vagy 3D-s nyomtatással készültek. Egy zöldhomokos forma döngölése kész mintából 1-3 órát vesz igénybe egyetlen forma esetében. Az olvasztási és öntési szakasz, beleértve a kemence bemelegítését is, 1-2 órát vesz igénybe, és a felrázás előtti hűtés kis vékony részek esetén 30 perctől, nehezebb szakaszok esetén 2 óráig tart. A bedolgozás és kikészítés a választott felületkezeléstől függően további 1-4 órát vesz igénybe. Összességében elmondható, hogy egyetlen közepesen összetett alumíniumöntvény-ötlet egyetlen munkanapon belül a vázlatból a kész alkatrészé válhat, miután a minta elkészült, és ennek az időnek a nagy részét a formák előkészítésére és kidolgozására fordítják, nem pedig magára az öntésre.
