صب سبائك الألومنيوم: عمليات التصنيع والخصائص والاختيار

لماذا صب سبائك الألومنيوم

تجمع مصبوبات سبائك الألومنيوم بين الوزن الخفيف والتوصيل الحراري والكهربائي الجيد والقدرة على تشكيل هندسة داخلية معقدة لا يمكن للتصنيع أن ينتجها اقتصاديًا. تشتمل سبائك الصب الشائعة على A356 (Al-Si7Mg)، وهي قابلة للمعالجة بالحرارة- واللحام؛ A380 (Al-Si8Cu3)، الذي يوفر قابلية صب ممتازة للقالب؛ وADC12،{11}}العمود الفقري لأعمال الصب بالضغط العالي في آسيا. تختلف عمليات الصب بشكل رئيسي في مادة القالب، والضغط، والتسامح الذي يمكن تحقيقه، وتشطيب السطح، وحجم الإنتاج، وبالتالي فإن اختيار العملية يعتمد على التكلفة-و-الجودة بقدر ما هو قرار فني.

صب الرمل

يشكل صب الرمل القالب من الرمل المضغوط المرتبط بالطين أو الراتنج، بنمط يتم إزالته قبل الصب. إنها العملية الأكثر مرونة: حيث يمكن إنتاج أي سبيكة وحجم وكمية تقريبًا، والأدوات غير مكلفة، وتغييرات التصميم سهلة. يكون تسامح الأبعاد فضفاضًا نسبيًا، وعادةً ما يكون زائد/ناقص 0.5 إلى 1.5 مم اعتمادًا على الحجم، كما أن تشطيب السطح خشن، حوالي 6.3 إلى 25 ميكرومتر، لذلك تكون الميزات المُشكَّلة مطلوبة على الأسطح الوظيفية. تكون المصبوبات الرملية عرضة للمسامية وعيوب الشمول ما لم يتم تصميم البوابات والارتفاعات بعناية. تظل هذه هي العملية القياسية للمساكن الكبيرة، والنماذج الأولية، والإنتاج ذو الحجم المنخفض-.

صب الاستثمار

تعمل عملية صب الاستثمار، والتي تسمى أيضًا صب الشمع-المفقود، على بناء نموذج شمعي، وتغطيته بعدة طبقات من الملاط المقاوم للحرارة لتكوين قشرة خزفية، ثم إذابة الشمع وصب المعدن في القشرة المحروقة. لا يحتوي القالب على خط فاصل، لذا من الممكن أن يكون هناك أجزاء ذات شكل قريب من-الشبكة- ذات تفاصيل معقدة، وجدران رقيقة يصل سمكها إلى حوالي 1.5 مم، وتشطيبات سطحية دقيقة تبلغ Ra 1.6 إلى 3.2 ميكرومتر. تعتبر التفاوتات التي تتراوح بين زائد/ناقص 0.1 إلى 0.25 مم نموذجية بالنسبة للأجزاء الصغيرة. تعتبر تكاليف الأدوات والقطع-أعلى من تكلفة صب الرمل، مما يجعل الاستثمار في صب العناصر اقتصاديًا بالنسبة للمكونات المعقدة والعالية القيمة-في مجال الطيران والدفاع والمعدات الطبية حيث يعوض التوفير في التصنيع التكلفة العالية.

-صب بالضغط العالي

يقوم الصب بالقالب بحقن الألومنيوم المنصهر في قالب فولاذي مقوى بسرعة وضغط عاليين، مما ينتج أجزاء ذات تناسق أبعاد ممتاز، وأسطح ناعمة، وجدران رقيقة من 1 إلى 4 مم. يتم قياس أوقات الدورة بالثواني، لذا فإن عملية الصب بالقالب هي عملية الإنتاج الضخم لعلب السيارات والأجهزة والإلكترونيات؛ A380 وADC12 هي السبائك القياسية بسبب سيولتها ومقاومتها للتكسير الساخن. المسامية من الهواء المحبوس هي القيد الرئيسي: الضغط-قد تتطلب الأجزاء الضيقة فراغًا-مساعدة في الصب أو التشريب اللاحق، والسبائك المستخدمة ليست قابلة للحام بشكل عام أو مناسبة لدرجات حرارة الخدمة المرتفعة التي تزيد عن 150 درجة مئوية.

قالب دائم وصب بالضغط المنخفض-.

صب القالب الدائم (قالب الجاذبية) يصب المعدن في قالب من الفولاذ أو الحديد الزهر-قابل لإعادة الاستخدام تحت الجاذبية. فهو ينتج أجزاء أكثر كثافة وأقوى من صب الرمل مع تشطيب سطحي أفضل وتفاوتات أكثر إحكامًا، ويعمل بشكل جيد مع السبائك -القابلة للمعالجة بالحرارة مثل A356. يعد سمك الجدار الذي يزيد عن 8 مم تقريبًا هو الحد الأدنى العملي للتغذية الموثوقة في الصب بالجاذبية، وهو ما يتوافق مع القاعدة العامة المستخدمة في العديد من المسابك. يضيف الصب بالضغط المنخفض - ضغط هواء يتم التحكم فيه لملء القالب من الأسفل، مما يحسن التغذية ويسمح بجدار رقيق -، ومكونات محكمة الضغط- مثل العجلات المعدنية؛ إنها العملية الوسيطة بين الجاذبية والصب بالقالب من حيث التكلفة والقدرة.

مقارنة العملية والاختيار

اختيار صب الرمل للنماذج الأولية، والأجزاء الكبيرة، والحجم المنخفض؛ صب استثماري للأجزاء المعقدة ذات الشكل-الصافي-المعقدة ذات الجدران الرقيقة؛ القالب الدائم أو الصب بالضغط المنخفض-للأجزاء الهيكلية متوسطة الحجم-التي تحتاج إلى القوة وإحكام الضغط؛ و-الصب بالضغط العالي لأجزاء الجدران-الرفيعة وذات الحجم الكبير- ذات التفاوتات المشددة.

ما بعد-عمليات الإرسال

تتلقى معظم المصبوبات الهيكلية معالجة حرارية T6: معالجة بالمحلول بالقرب من 540 درجة مئوية، وإطفاء الماء، والتعمير الاصطناعي بالقرب من 155 إلى 175 درجة مئوية، مما يضاعف قوة الخضوع تقريبًا لـ A356. يتبع ذلك التصنيع واختبار الضغط والمعالجات السطحية مثل الأنودة أو طلاء المسحوق أو تحويل الكرومات، اعتمادًا على التطبيق. يشتمل الفحص عادةً على الأشعة السينية أو التصوير المقطعي المحوسب للمسامية الداخلية في أجزاء الفضاء الجوي، ونفاذية الصبغة للشقوق السطحية، والتحقق من الأبعاد وفقًا لنموذج الصب المعتمد.

التعليمات

ما هي عملية صب الألومنيوم الأرخص بالنسبة للكميات الصغيرة؟

يتميز صب الرمل بأقل تكلفة للأدوات وهو الأكثر اقتصادا للنماذج الأولية والدفعات الصغيرة؛ تنخفض تكلفة الوحدة مع الحجم، ويصبح الصب بالقالب أرخص من ما يقرب من 10000 جزء سنويًا.

ما هو الفرق بين الصب الاستثماري والصب يموت؟

يستخدم الصب الاستثماري غلافًا سيراميكيًا يمكن التخلص منه ويناسب الأجزاء المعقدة ذات الحجم المنخفض-إلى-المتوسطة- ذات التشطيبات الدقيقة والجدران الرقيقة؛ تستخدم عملية الصب بالقالب قالبًا فولاذيًا قابلاً لإعادة الاستخدام ويناسب الأجزاء ذات الحجم الكبير-التي تتميز بأوقات دورات سريعة ولكن بتكلفة أدوات أعلى.

هل يمكن معالجة مصبوبات الألومنيوم بالحرارة؟

معظم السبائك-المصبوبة مثل A380 وADC12 ليست قابلة للمعالجة بالحرارة-بقوة عالية بسبب احتجاز بثور الغاز أثناء معالجة المحلول؛ مصبوبات الجاذبية والضغط المنخفض-في A356 هي التي يتم علاجها عادةً بـ T6.

ما سمك الجدار الموصى به لصب الألومنيوم؟

يبلغ الحد الأدنى للجدران حوالي 1 إلى 1.5 مم لصب القالب والاستثمار، و2.5 إلى 3 مم للضغط المنخفض- وصب الرمل، وحوالي 8 مم أو أكثر لأجزاء القالب الدائمة الجاذبية لضمان التغذية السليمة.

لماذا تعتبر سبائك A356 و A380 أكثر سبائك الصب شيوعًا؟

يوفر A356 قابلية صب ممتازة بالإضافة إلى قوة قابلة للعلاج بالحرارة وقابلية لحام للأجزاء الهيكلية؛ يجمع A380 بين السيولة العالية والخواص الميكانيكية الجيدة والتكلفة المنخفضة للمسبوكات ذات الحجم الكبير-.

هل يمكن تجنب المسامية في مسبوكات الألومنيوم؟

يمكن تقليل المسامية إلى الحد الأدنى ولكن لا يتم التخلص منها دائمًا: التحكم في جودة الذوبان، والبوابة، والتصلب، واستخدام التفريغ-المساعد أو الضغط المنخفض-الحشو بالضغط-الأجزاء الضيقة، وتطبيق التشريب عند ضرورة استبعاد التسرب.