Odliatky z hliníka ponúkajú jedinečnú kombináciu ľahkej pevnosti, odolnosti proti korózii a komplexných geometrických schopností pre modernú výrobu. Najefektívnejší prístup k získaniu týchto komponentov zahŕňa výber správneho procesu odlievania – zvyčajne vysokotlakové liatie do tlakového liatia pre vysokoobjemové presné alebo pieskové liatie pre veľké konštrukčné prototypy – a jeho spárovanie s vhodnou zliatinou, ako je A380 alebo A356. Správny dizajn pre vyrobiteľnosť (DFM), konkrétne s ohľadom na rovnomernú hrúbku steny a uhly ponoru, je jediným najdôležitejším faktorom pri znižovaní pórovitosti a minimalizácii nákladov na obrábanie po odliatí.
Výber správneho procesu odlievania
Spôsob výroby hliníkových odliatkov určuje ich povrchovú úpravu, rozmerovú toleranciu a mechanické vlastnosti. Pochopenie kompromisov medzi tromi primárnymi metódami je nevyhnutné pre nákladovo efektívnu výrobu.
Vysokotlakové odlievanie (HPDC)
HPDC tlačí roztavený hliník do oceľových foriem pod vysokým tlakom, zvyčajne medzi nimi 1 500 a 25 000 psi . Tento proces poskytuje vynikajúce povrchové úpravy a úzke tolerancie, čo často eliminuje potrebu sekundárneho obrábania. Je ideálny pre veľkoobjemové série (10 000 jednotiek) tenkostenných komponentov, ako sú skrine prevodoviek automobilov a skrine spotrebnej elektroniky. Vysoká rýchlosť však môže zachytávať vzduch, čo vedie k vnútornej pórovitosti, ktorá robí diely HPDC nevhodnými na tepelné spracovanie alebo vysokonamáhané konštrukčné aplikácie, pokiaľ sa nepoužívajú systémy s podporou vákua.
Trvalé gravitačné odlievanie do formy
V tomto procese gravitácia vyplní opätovne použiteľnú kovovú formu. Nižšia rýchlosť plnenia v porovnaní s HPDC má za následok hustejšie časti s menším počtom plynových pórov. Tieto komponenty dobre reagujú na tepelné spracovanie T6 a dosahujú vyššiu pevnosť v ťahu. Táto metóda je optimálna pre stredne sériovú výrobu dielov vyžadujúcich robustné mechanické vlastnosti, ako sú napríklad kolesá automobilov a komponenty zavesenia kolies. Zatiaľ čo náklady na nástroje sú nižšie ako HPDC, časy cyklov sú dlhšie, vďaka čomu je menej ekonomický pre sériovo vyrábané malé diely.
Odlievanie do piesku
Pieskové odlievanie používa spotrebné pieskové formy na vytváranie veľkých, zložitých tvarov. Je to najuniverzálnejšia metóda pre malosériovú výrobu a prototypovanie, pretože náklady na nástroje sú minimálne. Môže obsahovať veľmi veľké časti, ako sú bloky motora a telesá čerpadiel, ktoré prevážia 100 kg . Kompromisom je hrubšia povrchová úprava a širšie rozmerové tolerancie, ktoré si zvyčajne vyžadujú značný prídavok na obrábanie.
Výber zliatiny podľa výkonnostných požiadaviek
Nie všetky hliníkové zliatiny sú si rovné. Výber zliatiny priamo ovplyvňuje tekutosť roztaveného kovu, pevnosť finálnej časti a jej schopnosť opracovania alebo úpravy.
| Séria zliatin | Kľúčové vlastnosti | Typické aplikácie | Tepelne spracovateľný |
|---|---|---|---|
| A380 | Vynikajúca tekutosť, dobrá pevnosť, nákladovo efektívne | Skrine prevodovky, držiaky, elektronické šasi | Nie (iba T5) |
| A356 | Vysoká ťažnosť, vynikajúca odolnosť proti korózii | Kolesá, letecké konštrukcie, telesá čerpadiel | Áno (T6) |
| A360 | Vynikajúca odolnosť proti korózii, vysoká pevnosť | Námorný hardvér, chemické vybavenie | Nie |
Pre konštrukčné hliníkové odliatky, ktoré musia prejsť tepelným spracovaním, aby sa dosiahla maximálna pevnosť, A356 je priemyselný štandard . Nízky obsah železa zabraňuje lámavosti a umožňuje efektívne absorbovať energiu nárazu. Naopak, A380 je preferovaný pre zložité, tenkostenné tlakovo liate diely, kde je úplné vyplnenie formy náročnejšie ako dosiahnutie maximálnej pevnosti v ťahu.
Princípy dizajnu pre manufacturability (DFM).
Navrhovanie hliníkových odliatkov si vyžaduje špecifické geometrické úvahy, aby sa predišlo chybám a znížilo sa opotrebovanie nástrojov. Ignorovanie týchto zásad často vedie k nákladným prestavbám a oneskoreniam výroby.
Rovnomerná hrúbka steny
Zmeny hrúbky steny spôsobujú nerovnomerné rýchlosti chladenia, čo vedie k pórovitosti zmršťovania a deformácii. V ideálnom prípade by steny mali byť v celej časti jednotné. Ak sú zo štrukturálnych dôvodov potrebné hrubé časti, na udržanie konzistencie použite drážkované časti alebo rebrá. Všeobecným pravidlom pre tlakové liatie je zachovať hrúbku steny medzi nimi 2,5 mm a 3,0 mm pre optimálny prietok a pevnosť.
Uhly a polomery ponoru
Uhly ponoru sú nevyhnutné na vysunutie dielu z formy bez poškodenia. Vonkajšie povrchy by mali mať minimálny prievan 1 až 2 stupne , zatiaľ čo vnútorné jadrá môžu vyžadovať 3 až 5 stupňov kvôli zmršťovaniu okolo jadra počas chladenia. Ostré rohy pôsobia ako koncentrátory napätia a bránia toku kovu. Všetky vnútorné rohy by mali mať polomery aspoň jednej tretiny hrúbky steny, aby sa zabezpečilo hladké vyplnenie a znížilo sa napätie.
Kontrola kvality a prevencia defektov
Zabezpečenie integrity hliníkových odliatkov si vyžaduje prísne opatrenia na kontrolu kvality. Identifikácia a zmiernenie bežných chýb na začiatku procesu šetrí značné zdroje.
- Pórovitosť: Spôsobené zachyteným plynom alebo zmršťovaním. Zmiernite to optimalizáciou konštrukcie brány na zníženie turbulencií a použitím stláčacích kolíkov pri vysokotlakovom odlievaní na aplikovanie lokálneho tlaku počas tuhnutia.
- Studené uzávery: Vyskytuje sa vtedy, keď sa dve čelá roztaveného kovu stretnú, ale nepodarí sa spojiť. Často je to spôsobené nízkou teplotou taveniny alebo pomalou rýchlosťou vstrekovania. Zvýšenie teploty nalievania o 10 až 20 °C môže tento problém často vyriešiť.
- Misruns: Stáva sa to, keď kov stuhne pred naplnením formy. To je bežné pri tenkostenných častiach. Zlepšenie vetrania vo forme umožňuje rýchlejšie uniknúť vzduchu, čo umožňuje kovu úplne vyplniť dutinu.
Pokročilé kontrolné techniky, ako je röntgenové zobrazovanie, sú rozhodujúce pre detekciu vnútornej pórovitosti kritických bezpečnostných komponentov. Pre nekritické estetické diely zvyčajne postačuje vizuálna kontrola a kontrola rozmerov CMM (Coordinate Measuring Machine). Stanovenie jasných akceptačných kritérií pre veľkosť pórovitosti a umiestnenie na základe funkcie dielu je najlepším postupom v dohodách dodávateľského reťazca.
