Dökme alüminyum alaşım türleri ve üretimde sıklıkla karşılaşılan sorunlar

Dökme alüminyum alaşımı, saf alüminyum temelinde diğer metal veya metal olmayan elementlerin eklenmesiyle oluşturulan bir döküm alaşımıdır. Dökme alüminyum alaşımı sadece saf alüminyumun temel özelliklerini korumakla kalmaz, aynı zamanda alaşımlama ve ısıl işlemin etkisi nedeniyle iyi kapsamlı özelliklere sahiptir.

Dökme alüminyum alaşımları içerdikleri ana elementlere göre beş kategoriye ayrılabilir: dökme alüminyum-silikon alaşımları, dökme alüminyum-bakır alaşımları, dökme alüminyum-magnezyum alaşımları, dökme alüminyum-çinko alaşımları ve dökme alüminyum nadir toprak alaşımları. Bunlar arasında dökme alüminyum-silisyum alaşımı ve dökme alüminyum-bakır alaşımı yaygın olarak kullanılmaktadır.

Dökme alüminyum alaşım kodunun ifade yöntemi bakır-altın alaşımınınkinden farklıdır. Belirli bir alüminyum alaşımını belirli bir sayısal kod ile ifade eder. Örneğin ZL101, burada ZL dökme alüminyum anlamına gelir. Üç sayıdaki ilk sayı, farklı kimyasal bileşimlere sahip alüminyum alaşımlarını gösterir, 1 alüminyum-silikon alaşımı, 2 alüminyum-bakır alaşımı, 3 alüminyum-magnezyum alaşımı, 4 alüminyum-çinko alaşımıdır ve sonraki iki sayı aynı alüminyum alaşımının farklı kodlarını gösterir.

Yaygın olarak kullanılan alüminyum döküm alaşımlarının bileşimi

• Alüminyum-silikon alaşımları, "silikon-alüminyum" veya "silikon-alüminyum" olarak da bilinir. İyi döküm performansına ve aşınma direncine sahiptir ve küçük bir termal genleşme katsayısına sahiptir. Döküm alüminyum alaşımları içinde en fazla çeşide ve en fazla miktarda alaşıma sahiptir. Silisyum içeriği 4% ila 13%'dir. Kabuklar, silindirler, kutular ve çerçeveler gibi yapısal parçalarda yaygın olarak kullanılan silikon-alüminyum alaşımına bazen 0.2% ~ 0.6% magnezyum eklenir. Bazen uygun miktarda bakır ve magnezyum eklenmesi alaşımın mekanik özelliklerini ve ısı direncini artırabilir. Bu tür alaşımlar piston gibi bileşenlerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
• Alüminyum-bakır alaşımı, 4.5% ila 5.3% bakır içeren alaşım en iyi güçlendirme etkisine sahiptir ve manganez ve titanyum ilavesi oda sıcaklığını, yüksek sıcaklık mukavemetini ve döküm performansını önemli ölçüde artırabilir. Esas olarak büyük dinamik ve statik yüklere ve karmaşık olmayan şekillere sahip kum dökümleri yapmak için kullanılır.
• 12% magnezyum içeren, en düşük yoğunluğa (2.55g/cm3) ve en yüksek mukavemete (yaklaşık 355MPa) sahip dökme alüminyum alaşımı olan alüminyum-magnezyum alaşımı, en iyi güçlendirme etkisine sahiptir. Alaşım atmosferde ve deniz suyunda iyi korozyon direncine sahiptir ve oda sıcaklığında iyi kapsamlı mekanik özelliklere ve işlenebilirliğe sahiptir. Radar tabanları, uçak motoru muhafazaları, pervaneler, iniş takımları ve diğer parçalar olarak kullanılabilir ve ayrıca dekoratif malzemeler olarak da kullanılabilir.
• Alüminyum-çinko alaşımları, silikon ve magnezyum elementleri genellikle "çinko-silikon-alüminyum" olarak adlandırılan performansı artırmak için eklenir. Döküm halindeyken alaşımın su verme etkisi, yani "kendi kendine su verme" özelliği vardır. Isıl işlem görmeden kullanılabilir ve döküm metamorfik ısıl işlemden sonra daha yüksek mukavemete sahiptir. Stabilizasyon işleminden sonra boyut sabittir ve genellikle modeller, şablonlar ve ekipman destekleri yapmak için kullanılır.

Dökme alüminyum alaşımları, dövme alüminyum alaşımları ile aynı alaşım sistemine sahiptir ve dövme alüminyum alaşımları ile aynı güçlendirme mekanizmasına sahiptir (gerinim güçlendirme hariç). Temel farkları, dökme alüminyum alaşımlarındaki alaşım elementi silikonun maksimum içeriğinin çoğu dövme alüminyum alaşımınınkini aşmasıdır. Güçlendirici elementlere ek olarak, döküm alüminyum alaşımı ayrıca yeterli miktarda ötektik element (genellikle silikon) içermelidir, böylece alaşım önemli ölçüde akışkanlığa sahip olur ve döküm sırasında dökümün büzülme boşluğunu doldurması kolaydır. Şu anda, sadece aşağıdaki 6 tip temel alaşım vardır ：

• ① Al-Cu alaşımı
• ②Al-Cu-Si alaşımı
• ③ Al-Si alaşımı
• ④ Al-Mg alaşımı
• ⑤Al-Zn-Mg alaşımı
• ⑥ Al-Sn alaşımı

Alüminyum alaşımlı dökümde hata analizi

Oksidasyon cürufu

Kusur özellikleri: Oksitlenmiş cüruf kalıntıları çoğunlukla dökümün üst yüzeyinde, kalıbın havalandırılmayan köşelerinde dağılır. Kırık çoğunlukla kirli beyaz veya sarıdır, X-ışını perspektifi ile veya mekanik işleme sırasında bulunabilir ve ayrıca alkali temizleme, asitleme veya anotlama sırasında da bulunabilir.

Çünkü:

1. Fırın şarjı temiz değil, iade edilen şarjın aşırı kullanımı
2. Kötü geçit sistemi tasarımı
3. Alaşım sıvısındaki cüruf temizlenmez
4. Cüruf kalıntıları getiren yanlış dökme işlemi
5. Rafinasyon ve bozulma işleminden sonra yeterli bekleme süresi yok

Önleme yöntemi:

1. Fırın ücretleri kumla üflenmeli ve iade edilen ücret miktarı uygun şekilde azaltılmalıdır
2. Yolluk sistemi tasarımının iyileştirilmesi ve cüruf tutma kabiliyetinin geliştirilmesi
3. Cürufu gidermek için uygun flaks kullanın
4. Dökerken stabil olmalı ve cüruf tıkanmasına dikkat edilmelidir
5. Rafine işleminden sonra, alaşım sıvısı dökülmeden önce belirli bir süre bekletilmelidir

Stoma kabarcıkları

Kusur özellikleri: Üç dökümün duvarındaki gözenekler genellikle yuvarlak veya ovaldir, pürüzsüz bir yüzeye sahiptir, genellikle parlak oksit cildi, bazen yağlı sarıdır. Yüzey gözenekleri ve kabarcıkları kumlama ile bulunabilir ve iç gözenekler ve kabarcıklar X-ışını perspektifi veya mekanik işleme yoluyla bulunabilir ve gözenekler ve kabarcıklar X-ışını filminde siyah görünür.

Çünkü:

1. Döküm alaşımı stabil değil, gaz söz konusu
2. Organik kirlilikler (kömür tozu, ot kökü at gübresi vb.) kalıp (maça) kumuna karıştırılır
3. Küf ve kum çekirdeğinin kötü havalandırılması
4. Soğuk demir yüzeyinde büzülme boşluğu
5. Kötü geçit sistemi tasarımı

Önleme yöntemi:

1. Gaza karışmamak için dökme hızını doğru kavrayın.
2. Kalıplama malzemesinin gaz oluşumunu azaltmak için kalıp (maça) kumu organik yabancı maddelerle karıştırılmamalıdır
3. (Çekirdek) kumun geliştirilmiş havalandırma kapasitesi
4. Soğuk demirin doğru seçimi ve kullanımı
5. Geliştirilmiş geçit sistemi tasarımı

Küçülme

Kusur özellikleri: Alüminyum dökümlerin büzülme gözenekliliği genellikle iç yolluk yakınındaki uçan yükselticinin kökünün kalın ve büyük kısmında, duvarın kalınlık geçişinde ve büyük bir düzleme sahip ince duvarda meydana gelir. Kırılma döküm halinde gri, ısıl işlemden sonra açık sarıdır, grimsi beyaz, açık sarı veya gri siyahtır ve X-ışını filminde bulanıktır. Şiddetli filamentli büzülme, X-ışını ve floresan düşük büyütme kırığı gibi inceleme yöntemleriyle bulunabilir.

Çünkü:

1. Yükseltici besleme etkisi zayıf
2. Şarjda çok fazla gaz var
3. Giriş kapağının yakınında aşırı ısınma
4. Kum kalıbında çok fazla nem var ve kum çekirdeği kurutulmamış
5. Kaba Alaşım Tanesi
6. Dökümün kalıp içindeki yanlış konumu
7. Dökme sıcaklığı çok yüksek ve dökme hızı çok hızlı

Önleme yöntemi:

1. Yükselticinin tasarımını iyileştirmek için yükselticiden erimiş metalin yenilenmesi
2. Şarj temiz olmalı ve korozyondan arındırılmış olmalıdır
3. Yükseltici, dökümün büzülme kısmına yerleştirilir ve soğutulmuş demir yerleştirilir veya soğutulmuş demir ve yükseltici ile birlikte kullanılır
4. Kalıp kumunun nem kontrolü ve kum çekirdeğinin kurutulması
5. Tahılı rafine etmek için önlemler alın
6. Dökme sıcaklığını ve dökme hızını azaltmak için dökümün kalıp içindeki konumunu iyileştirin

çatlak

Kusur özellikleri:

1. Döküm çatlakları. Tane sınırı boyunca gelişen, genellikle segregasyonun eşlik ettiği, daha yüksek bir sıcaklıkta oluşan, daha büyük hacim büzülmesine sahip alaşımlarda ve daha karmaşık şekillere sahip dökümlerde ortaya çıkma eğilimi gösteren bir çatlak türüdür.
2. Isıl işlem çatlakları: Transgranüler çatlaklar genellikle ısıl işlemin aşırı yanması veya aşırı ısınmasından kaynaklanır. Genellikle büyük gerilme ve termal genleşme katsayısına sahip alaşımların aşırı soğutulmasından kaynaklanır. Veya başka metalürjik kusurlar olduğunda neden olur:
3. Dökümün yapı tasarımı mantıksızdır, keskin köşeler vardır ve duvar kalınlığı büyük ölçüde değişir.
4. Kum kalıbı (maça) verimi zayıf
5. Kalıbın yerel olarak aşırı ısınması
6. Dökme sıcaklığı çok yüksek
7. Dökümün kalıptan erken çıkarılması
8. Isıl işlemde aşırı ısınma veya aşırı ısınma, aşırı soğutma hızı

Önleme yöntemi:

1. Dökümlerin yapısal tasarımını iyileştirin, keskin köşelerden kaçının, eşit et kalınlığı ve yumuşak geçiş için çaba gösterin
2. Kum kalıbının (maça) verimini artırmak için önlemler alın
3. Dökümün tüm parçalarının eşzamanlı katılaşmasını veya sıralı katılaşmasını sağlayın ve yolluk sisteminin tasarımını iyileştirin
4. Dökme sıcaklığını uygun şekilde düşürün
5. Kalıp soğutma süresini kontrol edin
6. Döküm deforme olduğunda termal düzeltme yöntemi kullanılır
7. Isıl işlem sıcaklığını doğru şekilde kontrol edin ve su verme soğutma hızını azaltın

Gözenek analizi

Basınçlı döküm kusurları arasında en yaygın olanları gözeneklerdir.

stomatal özellikler. Pürüzsüz bir yüzeye sahiptir ve yuvarlak veya oval şekillidir. Belirtiler dökümün yüzeyinde veya deri altı iğne deliklerinde ya da dökümün içinde olabilir.

(1) Gaz kaynağı

• 
  1) Alaşım sıvı çökelme gazı a hammaddelerle ilgilidir b ergitme işlemiyle ilgilidir
  2) Basınçlı döküm prosesinde yer alan gaz ¬-a basınçlı döküm proses parametreleri ile ilgilidir b kalıp yapısı ile ilgilidir
• 3) Salım maddesi gaz üretmek üzere ayrışır ¬-a kaplamanın kendi özellikleriyle ilgilidir b püskürtme işlemiyle ilgilidir
  

(2) Eritme işlemi sırasında ortaya çıkan hammaddelerin ve gazların analizi

Erimiş alüminyumdaki gaz esas olarak hidrojendir ve toplam gazın yaklaşık 85%'sini oluşturur.
Eritme sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, hidrojenin erimiş alüminyumdaki çözünürlüğü o kadar yüksek olur, ancak katı alüminyumdaki çözünürlük çok düşüktür, bu nedenle katılaşma işlemi sırasında hidrojen gözenekler oluşturmak üzere çökelir.

Hidrojen Kaynağı:

• 1) Atmosferdeki su buharı ve erimiş metal nemli havadan hidrojen emer.
• 2) Hammaddenin hidrojen içeriği, alaşım külçesinin yüzeyi ıslaktır ve geri dönen malzeme kirli ve yağlıdır.
• 3) Aletler ve flaks ıslaktır.

(3) Basınçlı döküm sürecinde oluşan gazın analizi

Basınç odası, yolluk sistemi ve boşluğun tamamı atmosfere bağlı olduğundan ve erimiş metal yüksek basınç ve yüksek hızda doldurulduğundan, düzenli ve istikrarlı bir akış durumu elde edilemezse, erimiş metal girdap akımları oluşturacak ve gaz dahil olacaktır.

Basınçlı döküm sürecinin formülasyonunda aşağıdaki hususların dikkate alınması gerekmektedir:

• 1) Erimiş metalin dökme sisteminde ayrılma ve girdap akımı olmadan temiz ve düzgün bir şekilde akıp akamayacağı.
• 2) Keskin köşeler veya ölü bölgeler var mı?
• 3) Yolluk sisteminin kesit alanında herhangi bir değişiklik var mı?
• 4) Egzoz oluğu ve taşma oluğunun konumu doğru mu? Yeterince büyük mü? Tıkanacak mı? Gaz etkili ve sorunsuz bir şekilde tahliye edilebiliyor mu?

Dolum sürecini simüle etmek için bilgisayarın uygulanması, yukarıdaki olayları analiz etmek ve makul süreç parametrelerini seçmek için kararlar vermektir.

(4) Kaplamaların gaz analizi

Kaplama özellikleri: Gaz üretimi büyükse, dökümün gözenekliliğini doğrudan etkileyecektir.
Püskürtme işlemi: Büyük miktarda gaz buharlaşmasına neden olan aşırı kullanım, çok fazla zımba yağı veya yanık, tüm gaz kaynaklarıdır.

(5) Basınçlı dökümlerde gözenekliliği çözmenin yolları

Önce gözeneklere neyin neden olduğunu analiz edin ve ardından ilgili önlemleri alın.
1) Alaşımlı malzemeyi kurutun ve temizleyin.
2) Erime sıcaklığını kontrol edin, aşırı ısınmayı önleyin ve gaz giderme işlemi gerçekleştirin.
3) Kalıp döküm proses parametrelerinin, özellikle enjeksiyon hızının makul seçimi. Yüksek hızlı anahtarlamanın başlangıç noktasını ayarlayın.

4) Sıralı dolum, gazın boşluktan boşaltılmasına elverişlidir ve yolluk ve yolluk, alaşım sıvısının düzgün akışını ve gazın boşaltılması fırsatını kolaylaştırmak için yeterli uzunluğa (> 50 mm) sahiptir. Geçit kalınlığı ve geçit yönü değiştirilebilir ve gözeneklerin oluştuğu konumlarda taşma olukları ve egzoz olukları ayarlanabilir. Taşma ürünlerinin kesit alanlarının toplamı, girişlerin kesit alanlarının toplamının 60%'sinden az olmamalıdır, aksi takdirde cüruf etkisi zayıf olacaktır.
5) Performansı iyi olan boyayı seçin ve püskürtme miktarını kontrol edin.

Çözümler

Ekipman ayarı

Her bir kusurun nedeni birçok farklı etkileyici faktörden kaynaklandığından, gerçek üretimde sorunu çözmek için, birçok neden karşısında, önce makineyi ayarlamak doğru mudur? Ya da önce yakıt ikmali yapmak? Ya da önce kalıbı değiştirmek? Zorluk derecesine göre, önce basit ve sonra karmaşık olmak üzere sırayla ele alınması önerilir:

• 1) Ayırma yüzeyini temizleyin, boşluğu temizleyin ve ejektör pimini temizleyin; kaplama ve püskürtme sürecini iyileştirin; sıkıştırma kuvvetini artırın ve dökülen metal miktarını artırın. Bu önlemler basit işlemlerle uygulanabilir. 2) Proses parametrelerini, enjeksiyon kuvvetini, enjeksiyon hızını, doldurma süresini, kalıp açma süresini, dökme sıcaklığını, kalıp sıcaklığını vb. ayarlayın.
• 3) Yakıt ikmali, yüksek kaliteli alüminyum alaşımlı külçelerin seçilmesi, yeni malzemelerin geri dönüştürülmüş malzemelere oranının değiştirilmesi ve eritme sürecinin iyileştirilmesi.
• 4) Kalıbı değiştirin, yolluk sistemini değiştirin, iç kapıyı artırın, taşma olukları, egzoz olukları vb. ekleyin. Örneğin, basınçlı dökümlerde parlama nedenleri şunlardır:

1) Basınçlı döküm makinesi sorunu: Sıkıştırma kuvveti doğru ayarlanmamış.

2) Proses sorunu: enjeksiyon hızı çok yüksek ve basınç şoku tepe noktası çok yüksek.

3) Kalıp sorunları: deformasyon, ayırma yüzeyinde döküntü, kesici uçlarda ve sürgülerde aşınma ve yıpranma ve şablonun yetersiz mukavemeti. Flaşı çözmek için önlem sırası: ayırma yüzeyini temizleyin → sıkıştırma kuvvetini artırın → işlem parametrelerini ayarlayın → kalıbın aşınmış parçalarını onarın → kalıbın sertliğini artırın. Kolaydan zora doğru, her iyileştirme adımı önce test edilmeli ve başarısız olursa ikinci adıma geçilmelidir.

döküm alümi̇nyum alaşimi hammadde katkilari

Dökme alüminyum alaşımlarına nadir toprak elementlerinin eklenmesi, dökme alüminyum alaşımlarının kusurlarını etkili bir şekilde iyileştirebilir.

1. Alüminyum alaşımında nadir toprağın arıtma etkisi

Alüminyum alaşımına uygun miktarda nadir toprak elementi eklemek rafine etme etkisini artırabilir. Nadir toprak elementleri inklüzyonların şeklini iyileştirebilir ve tane sınırlarını saflaştırabilir. Al RE ana alaşımının A356 alaşımının akışkanlığı üzerindeki etkisini incelemek için vakumlu emme döküm yöntemi kullanılmıştır. Deneysel sonuçlar, alaşım eriyiğine uygun miktarda nadir toprak elementi eklenmesinin katı ve sıvı faz hatları arasındaki sıcaklık farkını azaltabileceğini, alaşımın macun katılaşma eğilimini azaltabileceğini ve alaşım eriyiğinin yüzey gerilimini azaltabileceğini kanıtlamıştır. Buna ek olarak, eriyiğin akışkanlığını artıracak ve viskoziteyi azaltacak olan gaz giderme ve safsızlık giderme rafine etkisine de sahiptir, bu da inklüzyonların ve gazların giderilmesine yardımcı olur. Nadir toprak bileşikleri içeren yeni bir alüminyum alaşım flaksı araştırılmış ve geliştirilmiştir. Bir dizi fiziksel ve kimyasal reaksiyon sayesinde akı, A356 alaşım eriyiğinin hidrojen içeriğini 720°C'de 0,30ml/100g'dan (Al) 0,10ml/100g'ın (Al) altına düşürmekle kalmaz ve önemli bir gaz giderme etkisine sahiptir, aynı zamanda A356 alaşımının oda sıcaklığında gerilme mukavemetini 7,27% artırır ve uzama oranı 85,58% artar. Bununla birlikte, aşırı nadir toprak elementleri de RE bakımından zengin fazların toplanmasını şiddetlendirecek ve inklüzyonlar haline gelecek, böylece alaşım eriyiğinin akışkanlığını azaltacaktır.

2. Nadir toprak elementinin alüminyum alaşımı üzerindeki arıtma etkisi
   Sütunlu kristallerin ve çift sütunlu kristallerin büyümesini kasıtlı olarak bastırır ve ince eş eksenli kristallerin oluşumunu teşvik eder. Bu işleme tane inceltme denir. Tanelerin inceltilmesi sayesinde alaşımın performansı artar ve aynı zamanda büzülme gözenekliliği, termal çatlama ve iğne delikleri gibi kusurlar azalır. Arıtmanın en temel yöntemi çekirdeklenmeyi bastırmak ve eriyiğe yabancı çekirdeklenme partikülleri eklemektir. Şu anda, arıtıcı ekleme yöntemi en etkili ve pratik yöntem haline gelmiştir. Döküm alüminyum alaşımlarında yaygın olarak kullanılan üç tür tane inceltici vardır: ikili Al-Ti alaşımları, ikili Al-B alaşımları ve üçlü Al-Ti-B alaşımları. Ana alaşım (tane inceltici), çözünmesi, metaller arası bileşik fazını serbest bırakması ve yabancı çekirdeklenme çekirdeği haline gelmesi için alüminyum alaşım eriyiğine eklenir.

Alüminyum alaşımlarına nadir toprak elementleri eklemek sadece taneleri rafine etmekle kalmaz, aynı zamanda dendrit yapısını da önemli ölçüde rafine eder (ikincil dendrit aralığını azaltır) ve en iyi etki farklı nadir toprak içeriklerine karşılık gelir. Bununla birlikte, arıtma etkisi Ti, B ve diğer elementlerinkinden daha zayıftır. Nadir toprak ilavesinin kritik değeri, alaşımın eritme ve döküm koşulları ile yakından ilgilidir. Yalnızca belirli üretim süreci koşulları altında, belirli miktarda nadir toprak en iyi arıtma etkisine sahip olacaktır. Genel arıtıcıların kullanımıyla, arıtma etkisi alüminyum sıvının bekleme süresinin uzamasıyla kademeli olarak azalır; Al-5Ti-1B-10RE ana alaşımının kullanımıyla, nadir toprak elementleri arıtma elementlerinin toplanmasını ve çökelmesini önleyebilir ve Ti ve B'nin arıtılması üzerinde belirli bir teşvik etkisine sahip olabilir, bu da uzun süreli bekleme işlemi sırasında alüminyum-silikon alaşımının tane boyutunun azalmasını etkili bir şekilde engelleyebilir ve seri üretim için uygundur. otomoti̇v alümi̇nyum alaşimli dökümler.