Jazyk 
Domov / Novinky / Priemyselné správy / Nápady na odlievanie hliníka: metódy, zliatiny, dizajn a povrchové úpravy
Priama odpoveď: Kde začať s nápadmi na odlievanie hliníka
Najviac funkčné hliníkový odliatok nápady spadajú do štyroch praktických skupín: dekoratívne kovanie a architektonické doplnky, ako sú ťahadlá zásuviek, plakety s číslom domu a konzoly na zábradlie; funkčné náhradné diely pre motory a stroje, ako sú kryty ventilov, sacie armatúry a montážne konzoly; dielenské nástroje, ako sú prípravky, upínacie dosky a vyrovnávacie bloky; a sochárske alebo výstavné predmety, ako sú medailóny, rastlinné značky a malé sošky. Pri prvom projekte sa používa gravitačné liatie do piesku Hliníková zliatina A356 je najzhovievavejší východiskový bod. A356 má pohodlný rozsah liatia približne 705 až 760 stupňov C, dobre plní tenké časti a po tepelnom spracovaní T6 sa obrába čisto.
Propánová pec postavená z oceľového rúrkového plášťa so žiaruvzdorným alebo keramickým povlakom dokáže roztaviť 2 až 5 kilogramovú dávku čistého hliníkového šrotu alebo ingotu. 25 až 40 minút , pohodlne dosiahne teplotu liatia 700 plus C, ktorá je potrebná na čisté naplnenie. To je hlavný dôvod, prečo sú nápady na hliníkové odliatky také dostupné v porovnaní s bronzom, ktorý potrebuje 950 až 1000 stupňov C, alebo liatinou, ktorá má teplotu vyššiu ako 1370 stupňov C. V kombinácii s pomerom pevnosti a hmotnosti takmer jednej tretine hustoty ocele po tepelnom spracovaní sú hliníkové odliatky skutočne užitočné, a nie čisto dekoratívne.
Prečo je hliník predvoleným kovom pre projekty odlievania
Predtým, ako sa pustíte do projektu, pomáha poznať špecifické vlastnosti materiálu, vďaka ktorým je hliník odlievateľný a odolný. Obrázky nižšie vysvetľujú, prečo sa hliník objavuje vo všetkom od blokov motora po rámy obrazov a záhradné ozdoby.
Nízky bod topenia, široké procesné okno
Čistý hliník sa topí pri 660,3 °C a bežné odlievacie zliatiny sa tavia v rozmedzí približne 555 až 650 °C v závislosti od obsahu kremíka a medi. Tento rad je v dosahu pecí na propán, zemný plyn alebo dokonca na drevené uhlie, čo neplatí pre zliatiny na báze medi alebo liatinu.
Tekutosť pre tenkostenné profily
Zliatiny hliníka a kremíka, ako sú A356 a A380, zostávajú tekuté dostatočne dlho na to, aby vyplnili časti steny tenké ako 2,5 až 3 mm v pieskových formách a do približne 1 mm pri tlakovom liatí. To je dôvod, prečo môžu byť tenké dekoratívne panely, mriežky a kryty odlievané a nie opracované z masívneho materiálu.
Nárast sily po tepelnom spracovaní
Odliatok A356 má pevnosť v ťahu blízko 159 MPa. Tepelné spracovanie T6, čo znamená ošetrenie roztokom okolo 540 stupňov C, po ktorom nasleduje ochladenie vodou a starnutie pri približne 155 stupňoch C počas 4 až 6 hodín, to zvyšuje na približne 262 MPa s 5 až 7 percentným predĺžením.
Recyklovateľnosť a predvídateľné náklady na materiál
Hliník je možné opakovane pretaviť iba s 5 až 8-percentnou stratou oxidácie za cyklus. Hliníkový šrot z kolies, výliskov a častí motora zvyčajne stojí 1,50 až 3,00 USD za libru, zatiaľ čo nový ingot stojí 2,50 až 4,00 USD za libru, vďaka čomu sú náklady na materiál predvídateľné pre opakované projekty.
Prispôsobenie procesu odlievania projektu
Rovnaký nápad na odlievanie hliníka sa môže uskutočniť niekoľkými rôznymi procesmi a výber mení náklady na nástroje, dosiahnuteľnú povrchovú úpravu a koľko dielov má ekonomický zmysel vyrábať v jednej sérii.
| Proces | Typická veľkosť chodu | Povrchová úprava | Tolerancia | Náklady na nástroje | Najlepšie sa hodí |
|---|---|---|---|---|---|
| Odlievanie do piesku | 1 až 50 kusov | 250 až 500 mikropalcov Ra | plus alebo mínus 1,5 mm na 25 mm | Vzor 20 až 150 USD | Držiaky, plakety, jednorazové prototypy |
| Trvalá forma (gravitácia) | 100 až 10 000 kusov | 100 až 200 mikropalcov Ra | plus alebo mínus 0,5 mm | 500 až 3 000 USD plesne | Kolesá, kryty, opakovací hardvér |
| Investícia (stratený vosk) | 1 až 1000 kusov | 60 až 125 mikropalcov Ra | plus alebo mínus 0,13 mm na 25 mm | 50 až 500 USD za vzor | Detailné sochy, medailóny, diely v mierke šperkov |
| Vysokotlakové liatie | Viac ako 10 000 kusov | 32 až 63 mikropalcov Ra | plus alebo mínus 0,1 mm | Nástroje od 10 000 do 100 000 USD | Sériová výroba krytov, automobilových držiakov |
Dvanásť nápadov na projekt odlievania hliníka, ktoré sa oplatí vybudovať
Nižšie uvedený zoznam prechádza od jednoduchých dekoratívnych kusov k funkčným mechanickým častiam, ktoré sú usporiadané zhruba podľa zvyšujúcej sa zložitosti vzoru a požiadaviek na toleranciu. Každý nápad obsahuje praktickú poznámku o zliatine alebo hrúbke steny, aby sa projekt mohol pohybovať priamo od nápadu k vzoru.
- Vlastné ťahače zásuviek a kovanie skriniek - odliate z A356 so stenou 4 až 6 mm, potom vyleštené alebo eloxované pre konzistentný vzhľad v kuchyni alebo dielni.
- Vyryté plakety s číslami domov - ploché odliatky s rozmermi približne 150 x 100 x 6 mm, liate do piesku a následne opieskované médiom zrnitosti 80 pre matný povrch odolný voči poveternostným vplyvom.
- Prekrytia rukoväte náradia a ergonomické rukoväte - odliaty okolo oceľovej vložky s použitím zliatiny 535.0, zvolenej pre hladkú odozvu lesku na zakrivených povrchoch.
- Kryty ťažného zariadenia a kryty ťažných bodov - vyrábané gravitačným odlievaním do stálej formy s hrúbkou steny 3 až 5 mm, následne s práškovým nástrekom pre dlhodobú UV odolnosť.
- Kryty ventilov motocyklov a ATV - zložité vzory chladiacich rebier uprednostňujú liatie do piesku s jadrami s použitím A356-T6 dimenzované na nepretržitú prevádzku až do približne 200 stupňov C.
- Záhradné ozdoby a značky na rastliny - tenkostenné odliatky s hrúbkou 2 až 3 mm, ponechané ako odliate alebo upravené bezfarebným ochranným lakom.
- Kryty svietidiel a pätice svietidiel - duté odliatky do piesku s vnútornými jadrami odstránenými po naliatí a potom opracované na káblové kanály.
- Nohy nábytku a držiaky nôh stola - nosné diely, ktoré potrebujú vnútorné zaoblenie minimálne 3 mm, aby sa predišlo namáhaniu, odliate z A356-T6.
- Spony na opasok a medailóny - investičný odliatok zachytáva jemné reliéfne detaily až do veľkosti približne 0,5 mm, ideálne pre gravírované logá alebo text.
- Náhradné diely nasávania a plavákovej nádoby pre historické motory - Zliatina A380 ponúka dobrú odolnosť voči palivu a opracovateľnosť závitových portov.
- Zákazkové stredové kryty kolies - trvalé lisovacie nástroje poskytujú opakovateľnú toleranciu priemeru potrebnú pre lisované uloženie, potom zrkadlovo leštené.
- Predajne upínacích dosiek a vyrovnávacích prípravkov - funkčné nástroje odliate z A356-T6 s rebrovanou spodnou stranou, ktorá dodáva tuhosť bez pridania hmoty.
Pravidlá dizajnu vzorov a foriem, ktoré zabránia neúspešnému nalievaniu
Tri dizajnové návyky oddeľujú čistý odliatok od odliatku plného trhlín, dutín alebo nevyplnených rohov. Hrúbka steny, uhol úkosu a polomer zaoblenia spolupôsobia s tým, ako hliník tuhne, a každý z nich sa dá ľahko opraviť vo fáze vzoru, ale potom je nákladná oprava.
Hrúbka steny: Pieskové odliatky by mali udržiavať steny minimálne 3 mm, pričom 4 až 6 mm sú oveľa spoľahlivejšie pre konštrukčné diely, pretože tenšie časti sa ochladzujú a tuhnú skôr, ako ich kov môže úplne vyplniť. Odliatky do trvalej formy môžu klesnúť na 1,5 až 2 mm, pretože oceľová forma rýchlejšie odvádza teplo a udržuje kov v pohybe dlhšie v porovnaní s vlastným čelom tuhnutia.
Uhol ponoru: zvislé plochy na vzore liatia do piesku potrebujú 1 až 3 stupne ťahu na stranu, takže vzor sa čisto zdvihne bez trhania piesku. Nástroje na trvalé formy môžu používať plytšie 0,5 až 1,5 stupňa, pretože leštený oceľový povrch sa uvoľňuje ľahšie ako balený piesok.
Polomer zaoblenia: každý vnútorný roh by mal mať polomer zaoblenia rovný alebo väčší ako je miestna hrúbka steny, s praktickým minimom 3 mm. Ostré vnútorné rohy koncentrujú napätie, keď sa odliatok ochladzuje a sťahuje, a sú najčastejším východiskovým bodom pre horúce trhliny.
Prídavok na zmrštenie a prečo sú vzory príliš veľké
Hliník sa zmršťuje v troch stupňoch, keď prechádza z kvapaliny na studenú pevnú látku: zmršťovanie kvapaliny približne o 3,5 až 6 percent objemu, zmrštenie pri tuhnutí približne 3,0 až 8,5 percent v závislosti od zliatiny a zmrštenie v tuhom stave približne o 1,3 percentáa lineárne pre A356 medzi teplotou solidu a teplotou miestnosti. Tvorcovia vzorov kompenzujú poslednú fázu odrezaním nadmernej veľkosti vzoru pomocou zmršťovacieho pravidla, zvyčajne asi 5/32 palca na stopu, čo je blízko k číslu 1,3 percenta pre A356. Ako spracovaný príklad, hotový rozmer 300 mm v A356 by mal začať ako rozmer vzoru asi 303,9 mm, vypočítaný ako 300 vynásobené 1,013.
| Zliatina | Prídavok na lineárne zmršťovanie | Približné pravidlo tvorcu vzorov |
|---|---|---|
| A356.0 | 1,3 percenta | 5/32 palca na stopu |
| A380.0 | 1,6 percenta | 3/16 palca na stopu |
| 443.0 | 1,3 percenta | 5/32 palca na stopu |
| 535.0 | 1,4 percenta | 5/32 až 3/16 palca na stopu |
Výber správnej hliníkovej zliatiny pre danú prácu
Výber zliatiny ovplyvňuje tekutosť počas odlievania, pevnosť po tepelnom spracovaní, odolnosť proti korózii, opracovateľnosť a ako dobre povrch reaguje na leštenie alebo eloxovanie. Nižšie uvedená tabuľka porovnáva štyri zliatiny, ktoré pokrývajú väčšinu nápadov na odlievanie hliníka, od štrukturálnych držiakov až po dekoratívny hardvér s vysokým leskom.
| Zliatina | Hlavné legujúce prvky | Pevnosť v ťahu | Predĺženie | Najlepšie pre |
|---|---|---|---|---|
| A356.0 (T6) | Kremík 7%, horčík 0,35% | 262 MPa | 5 až 7 percent | Konštrukčné odliatky, kolesá, konzoly |
| A380.0 | Kremík 8,5%, meď 3,5% | 324 MPa | 3 percent | Tlakové odliatky, kryty, časti palivového systému |
| 443.0 | kremík 5,2 % | 130 MPa | 9 percent | Námorný hardvér, kovanie odolné voči korózii |
| 535,0 (Almag 35) | horčík 6,8 % | 241 MPa | 9 percent | Ozdobné diely vo vysokom lesku, eloxované kovanie |
Vyšší obsah kremíka zlepšuje tekutosť a znižuje trhanie za tepla, čo je dôvod, prečo sú A380 a A356 uprednostňované pre tenké alebo zložité rezy, ale rovnaké častice kremíka urýchľujú opotrebovanie rezného nástroja, preto sa na obrábanie týchto zliatin odporúča použiť karbidové nástroje. 535.0, naopak, neobsahuje žiadny kremík a obrába sa čisto so štandardnými nástrojmi z rýchloreznej ocele, čo je v kombinácii s jeho silnou odozvou na mechanické leštenie dôvodom, prečo zostáva obľúbený pre dekoratívne odliatky so zrkadlovou povrchovou úpravou.
Od hrubého odlievania po hotový kus: Možnosti povrchovej úpravy
Odliatok priamo z formy má drsný, piesčitý alebo štruktúrovaný povrch a ostré výčnelky, ktoré je potrebné odstrániť skôr, ako diel bude vyzerať alebo fungovať tak, ako má. Päť ošetrení uvedených nižšie pokrýva väčšinu nápadov na odlievanie hliníka, od rýchleho čistenia až po zrkadlovo vyleštený kus.
Fetting a odhrotovanie
Brány, stúpačky a záblesky sa odstraňujú pomocou uhlovej brúsky, pásovej píly alebo ručného pilníka. Pre šarže malých dielov, vibračné omieľanie s keramickým médiom pre 4 až 8 hodín zaoblenie hrán a odstránenie deliacej čiary bez ručnej úpravy každého kusu.
Pieskovanie pre jednotný matný povrch
Médium so sklenenými guľôčkami v rozsahu zrnitosti 60 až 100, aplikované pri 80 až 100 PSI, vytvára konzistentnú saténovú textúru, ktorá tiež pomáha skryť menšiu pórovitosť povrchu. Toto je bežná povrchová úprava vonkajších držiakov, značiek rastlín a nástrojov.
Mechanické leštenie
Postup cez brúsivá so zrnitosťou 80, 120, 240, 400, 600 a 1200 nasledovaný brúsnym kotúčom a leštiacou zmesou môže A356 alebo 535.0 dosiahnuť zrkadlový povrch približne v 30 až 45 minút na malú časť . Vyššie kremíkové zliatiny, ako je A380, leštia menej rovnomerne, pretože častice kremíka odolávajú oderu inak ako okolitá hliníková matrica.
Eloxovanie pre farbu a odolnosť proti opotrebeniu
Eloxovanie kyselinou sírovou typu II vytvára priamo na hliníkovom povrchu vrstvu oxidu s hrúbkou približne 5 až 25 mikrónov, ktorá môže prijať farebné farby a zvyšuje tvrdosť povrchu z približne 75 až 90 HV pre holý hliník až na približne 300 až 400 HV pre eloxovanú vrstvu.
Práškové lakovanie pre vonkajšiu odolnosť
Prášok sa nanáša elektrostaticky a vytvrdzuje pri 190 až 205 stupňoch C počas 10 až 20 minút, čím sa získa povrchová úprava stabilná voči UV žiareniu, odolná voči trieskam, vhodná pre záhradné ozdoby, kryty závesov a iné časti, ktoré žijú vonku.
Bežné chyby odliatku a ako ich včas zachytiť
Väčšina problémov s odlievaním hliníka má pôvod v jednej zo šiestich príčin a každá z nich zanecháva na hotovej časti rozpoznateľný podpis. Ich kontrola pred investovaním času do dokončovania ušetrí veľa leštiacej práce na diele, ktorý nikdy nevydrží.
| Defekt | Typická príčina | Ako to rozpoznať | Prevencia |
|---|---|---|---|
| Pórovitosť plynu | Vodík rozpustený v tavenine z povrchovej vlhkosti | Malé okrúhle dutiny rozptýlené po priereze | Taveninu pred nalievaním odplynite a nástroje a formy dôkladne osušte |
| Poréznosť zmršťovania | Nedostatočný prívod kovu, pretože hrubé časti tuhnú ako posledné | Nepravidelné dutiny v blízkosti stúpačiek alebo spojov hrubých častí | Veľkosť stúpačiek je väčšia ako časť, ktorú kŕmia, a umiestnite ich na najvyšší bod |
| Cold Shut | Dva prúdy kovu sa stretávajú bez tavenia, často pri nízkej teplote odlievania | Viditeľný šev alebo prasklina na povrchu | Zvýšte teplotu nalievania a zvýšte rýchlosť vtokovania |
| Misrun | Kov stuhne pred úplným vyplnením dutiny formy | Neúplný odliatok so zaoblenými, nevyplnenými hranami | Zvýšte teplotu nalievania, zväčšite vráta alebo predhrejte formu |
| Horúce slzenie | Odliatok je zadržiavaný formou pri zmršťovaní pri vysokej teplote | Zubatá trhlina na prechode sekcie | Pridajte filé, vyhnite sa náhlym zmenám sekcií a používajte skladacie jadrá |
| Inklúzie | Piesok, oxidový film alebo odpad vnesený do dutiny formy | Tvrdé miesta, ktoré odolávajú opracovaniu alebo škvrnám na povrchu | Pred nalievaním prefiltrujte vtokový systém a odstredte |
Rozpočet času, materiálu a energie pre projekt odlievania hliníka
Bežne beží základné nastavenie propánovej pece v hobby meradle, vrátane plášťa pece, téglika, zdvíhacích klieští, nalievacej panvy a ochranného vybavenia. 300 až 800 USD a dokáže roztaviť nálože s hmotnosťou 2 až 5 kilogramov. Zelený piesok na formy je opakovane použiteľný v stovkách cyklov s iba malým doplnením aditív medzi jednotlivými liatiami, vďaka čomu náklady na materiál na diel dominujú skôr hliníku ako formovaciemu médiu.
700 až 760 °C
Typická teplota nalievania pre A356, dostatočne vysoká na čisté výplne bez nadmernej tvorby oxidu.
25 až 40 min
Čas tavenia pre 5 kg dávku v propánovej peci, aby sa dosiahla teplota nalievania pri studenom štarte.
1,3 percenta
Prídavok na lineárne zmrštenie zabudovaný do vzorov A356 medzi nalievaním a izbovou teplotou.
5 až 8 percent
Strata pretavenia na oxidáciu na cyklus pri opätovnom použití hliníkového šrotu alebo žľabov a stúpačiek.
Na časové plánovanie trvá výroba vzoru pre stredne detailný diel 2 až 8 hodín v závislosti od toho, či je vyrezaný z dreva, opracovaný alebo 3D vytlačený. Vytlačenie formy z hotového vzoru trvá 1 až 3 hodiny pre jednu formu. Fáza tavenia a nalievania, vrátane zahriatia pece, trvá 1 až 2 hodiny a chladenie pred vytrasením sa pohybuje od 30 minút pre malé tenké časti do 2 hodín pre ťažšie časti. Nanášanie a konečná úprava v závislosti od zvolenej povrchovej úpravy pridáva ďalšie 1 až 4 hodiny. Súhrnne povedané, jeden stredne zložitý nápad na odlievanie hliníka sa môže presunúť z náčrtu na hotový diel v priebehu jedného pracovného dňa, keď je vzor pripravený, pričom väčšinu času strávi prípravou formy a konečnou úpravou, a nie samotným odlievaním.
