JAZYK 
Domov / Zprávy / Zprávy průmyslu / Nápady na odlévání hliníku: metody, slitiny, design a povrchové úpravy
Přímá odpověď: Kde začít s nápady na odlévání hliníku
Nejfunkčnější hliníkový odlitek nápady spadají do čtyř praktických skupin: dekorativní kování a architektonické kování, jako jsou táhla zásuvek, plakety s domovními čísly a držáky zábradlí; funkční náhradní díly pro motory a stroje, jako jsou víka ventilů, sací armatury a montážní konzoly; dílenské nástroje, jako jsou přípravky, upínací desky a vyrovnávací bloky; a sochařské nebo výstavní kusy, jako jsou medailony, rostlinné značky a malé sošky. Pro první projekt, použití gravitačního lití do písku Hliníková slitina A356 je nejshovívavější výchozí bod. A356 má pohodlný rozsah vylévání zhruba 705 až 760 stupňů C, dobře plní tenké řezy a obrábí čistě, jakmile projde tepelným zpracováním T6.
Pec vytápěná propanem postavená z ocelového trubkového pláště se žáruvzdorným nebo keramickým povlakovým obložením dokáže roztavit 2 až 5 kilogramovou vsázku čistého hliníkového šrotu nebo ingotu. 25 až 40 minut , pohodlně dosahující 700 a více stupňů C teploty nalévání potřebné pro čisté plnění. To je hlavní důvod, proč jsou nápady na hliníkové odlitky tak dostupné ve srovnání s bronzem, který potřebuje 950 až 1000 stupňů C, nebo litinou, která má teplotu vyšší než 1370 stupňů C. V kombinaci s poměrem pevnosti k hmotnosti téměř jedné třetině hustoty oceli po tepelném zpracování jsou hliníkové odlitky skutečně užitečné, spíše než čistě dekorativní.
Proč je hliník výchozím kovem pro projekty odlévání
Než se pustíte do projektu, pomůže vám znát specifické vlastnosti materiálu, díky kterým je hliník odlévatelný a odolný. Následující obrázky vysvětlují, proč se hliník objevuje ve všem, od motorových bloků po rámy obrazů a zahradní ozdoby.
Nízký bod tání, široké okno procesu
Čistý hliník se taví při 660,3 °C a běžné licí slitiny se taví v rozmezí zhruba 555 až 650 °C v závislosti na obsahu křemíku a mědi. Tato řada je dobře v dosahu pecí na propan, zemní plyn nebo dokonce na dřevěné uhlí, což neplatí pro slitiny na bázi mědi nebo litinu.
Tekutost pro tenkostěnné profily
Slitiny hliníku a křemíku, jako jsou A356 a A380, zůstávají tekuté dostatečně dlouho, aby vyplnily části stěny tenké jako 2,5 až 3 mm v pískových formách a až kolem 1 mm při tlakovém lití. To je důvod, proč mohou být tenké dekorativní panely, mřížky a kryty odlévány spíše než obráběny z masivního materiálu.
Nárůst síly po tepelném zpracování
As-cast A356 má pevnost v tahu blízkou 159 MPa. Tepelné ošetření T6, což znamená ošetření roztokem kolem 540 stupňů C, po kterém následuje ochlazení vodou a stárnutí při zhruba 155 stupních C po dobu 4 až 6 hodin, to zvyšuje na přibližně 262 MPa s 5 až 7 procentním prodloužením.
Recyklovatelnost a předvídatelné náklady na materiál
Hliník lze opakovaně přetavit pouze s 5 až 8 procenty ztráty oxidací za cyklus. Hliníkový šrot z kol, výlisků a částí motoru obvykle stojí 1,50 až 3,00 USD za libru, zatímco nový ingot stojí 2,50 až 4,00 USD za libru, což udržuje náklady na materiál předvídatelné pro opakované projekty.
Přizpůsobení procesu odlévání projektu
Stejnou myšlenku odlévání hliníku lze provést několika různými procesy a volba mění náklady na nástroje, dosažitelnou povrchovou úpravu a kolik dílů má ekonomický smysl vyrábět v jedné sérii.
| Proces | Typická velikost běhu | Povrchová úprava | Tolerance | Náklady na nástroje | Nejlépe se hodí |
|---|---|---|---|---|---|
| Odlévání do písku | 1 až 50 kusů | 250 až 500 mikropalců Ra | plus nebo mínus 1,5 mm na 25 mm | Vzor 20 až 150 USD | Držáky, plakety, jednorázové prototypy |
| Trvalá plíseň (gravitace) | 100 až 10 000 kusů | 100 až 200 mikropalců Ra | plus nebo mínus 0,5 mm | Forma za 500 až 3 000 USD | Kola, pouzdra, opakovací hardware |
| Investice (ztracený vosk) | 1 až 1000 kusů | 60 až 125 mikropalců Ra | plus nebo mínus 0,13 mm na 25 mm | 50 až 500 USD za vzor | Detailní sochy, medailony, díly v měřítku šperků |
| Vysokotlaké lití pod tlakem | Více než 10 000 kusů | 32 až 63 mikropalců Ra | plus nebo mínus 0,1 mm | Nástroje od 10 000 do 100 000 USD | Sériová výroba pouzder, automobilových držáků |
Dvanáct nápadů na projekt odlévání hliníku, které stojí za to vybudovat
Níže uvedený seznam se posouvá od jednoduchých dekorativních kusů k funkčním mechanickým dílům, uspořádaným zhruba podle rostoucí složitosti vzoru a požadavků na toleranci. Každý nápad obsahuje praktickou poznámku o slitině nebo tloušťce stěny, takže projekt může přejít přímo od nápadu k vzoru.
- Zakázkové tahy zásuvek a skříňové kování - odlito z A356 se stěnou o tloušťce 4 až 6 mm, poté vyleštěno nebo eloxováno pro konzistentní vzhled v kuchyni nebo dílně.
- Vyryté plakety s domovními čísly - odlitky s plochým hřbetem cca 150 x 100 x 6 mm, lité do písku a poté pískované médiem zrnitosti 80 pro matný povrch odolný vůči povětrnostním vlivům.
- Překrytí rukojetí nářadí a ergonomické rukojeti - odlitá vložka z ocelového jádra s použitím slitiny 535.0, zvolená pro svou hladkou odezvu lesku na zakřivených površích.
- Kryty tažného zařízení a kryty tažných bodů - vyrábí se gravitačním litím do permanentní formy se stěnou 3 až 5 mm, následně práškově lakovaná pro dlouhodobou UV odolnost.
- Kryty ventilů motocyklů a čtyřkolek - složité vzory chladicích žeber upřednostňují lití do písku s jádry pomocí A356-T6 dimenzované pro nepřetržitý provoz až do zhruba 200 stupňů C.
- Zahradní ozdoby a značky na rostliny - tenkostěnné odlitky o tloušťce 2 až 3 mm, ponechány jako odlité nebo opatřeny bezbarvým ochranným lakem.
- Tělesa svítidel a patice lamp - duté odlitky do písku s vyjmutým vnitřním jádrem po odlití, poté opracované pro kabelové kanály.
- Nohy nábytku a držáky nohou stolu - Nosné díly, které vyžadují vnitřní zaoblení alespoň 3 mm, aby se předešlo pnutím, odlité z A356-T6.
- Přezky na opasek a medailony ocenění - Investiční odlitek zachycuje jemné reliéfní detaily až do velikosti zhruba 0,5 mm, ideální pro vyrytá loga nebo text.
- Náhradní díly sání a plováku pro historické motory - Slitina A380 nabízí dobrou odolnost vůči palivu a obrobitelnost pro závitové porty.
- Zakázkové středové kryty kol - nástroje s permanentními formami poskytují opakovatelnou toleranci průměru potřebnou pro lisované uložení, poté zrcadlově leštěné.
- Nakupujte upínací desky a vyrovnávací přípravky - Funkční nástroje odlité z A356-T6 s žebrovanou spodní stranou, která dodává tuhost bez přidání hmoty.
Pravidla návrhu vzoru a formy, která zabraňují neúspěšnému lití
Tři designové návyky oddělují čistý odlitek od odlitku plného prasklin, dutin nebo nevyplněných rohů. Tloušťka stěny, úhel úkosu a poloměr zaoblení spolupůsobí s tím, jak hliník tuhne, a každý z nich se snadno opravuje ve fázi vzoru, ale je nákladný na pozdější opravu.
Tloušťka stěny: pískové odlitky by měly udržovat stěny minimálně 3 mm, přičemž 4 až 6 mm je mnohem spolehlivější pro konstrukční díly, protože tenčí části se ochladí a ztuhnou dříve, než je kov může zcela vyplnit. Odlitky do trvalé formy mohou klesnout na 1,5 až 2 mm, protože ocelová forma rychleji odvádí teplo a udržuje kov v pohybu déle vzhledem k jeho vlastnímu čelu tuhnutí.
Úhel ponoru: svislé plochy na modelu odlévání do písku potřebují 1 až 3 stupně tahu na stranu, takže model se čistě zvedne bez trhání písku. Nástroje pro trvalé formy mohou používat mělčí 0,5 až 1,5 stupně, protože leštěný ocelový povrch se uvolňuje snadněji než balený písek.
Poloměr zaoblení: každý vnitřní roh by měl mít poloměr zaoblení rovný nebo větší než místní tloušťka stěny, s praktickým minimem 3 mm. Ostré vnitřní rohy koncentrují napětí, když se odlitek ochlazuje a smršťuje, a jsou nejčastějším výchozím bodem pro horké trhliny.
Přípustné smrštění a proč jsou vzory příliš velké
Hliník se smršťuje ve třech fázích, jak přechází z kapalné do chladné pevné látky: kapalné smrštění zhruba o 3,5 až 6 objemových procent, smrštění při tuhnutí zhruba 3,0 až 8,5 procenta v závislosti na slitině a smrštění při chladnutí v pevném stavu přibližně 1,3 procenta lineárně pro A356 mezi teplotou solidu a pokojovou teplotou. Tvůrci vzorů kompenzují poslední fázi řezáním nadměrné velikosti vzoru pomocí smršťovacího pravidla, obvykle asi 5/32 palce na stopu, což se blíží číslu 1,3 procenta pro A356. Jako zpracovaný příklad by hotový rozměr 300 mm v A356 měl začínat jako rozměr vzoru asi 303,9 mm, počítáno jako 300 násobeno 1,013.
| Slitina | Přídavek lineárního smrštění | Přibližné pravidlo výrobce vzoru |
|---|---|---|
| A356.0 | 1,3 procenta | 5/32 palce na stopu |
| A380.0 | 1,6 procenta | 3/16 palce na stopu |
| 443.0 | 1,3 procenta | 5/32 palce na stopu |
| 535.0 | 1,4 procenta | 5/32 až 3/16 palce na stopu |
Výběr správné hliníkové slitiny pro danou práci
Výběr slitiny ovlivňuje tekutost během lití, pevnost po tepelném zpracování, odolnost proti korozi, obrobitelnost a jak dobře povrch reaguje na leštění nebo eloxování. Níže uvedená tabulka porovnává čtyři slitiny, které pokrývají většinu nápadů na odlévání hliníku, od konstrukčních držáků až po vysoce lesklé dekorativní kování.
| Slitina | Hlavní legující prvky | Pevnost v tahu | Prodloužení | Nejlepší pro |
|---|---|---|---|---|
| A356.0 (T6) | Křemík 7%, Hořčík 0,35% | 262 MPa | 5 až 7 procent | Konstrukční odlitky, kola, držáky |
| A380.0 | Křemík 8,5 %, měď 3,5 % | 324 MPa | 3 procenta | Tlakové odlitky, pouzdra, díly palivového systému |
| 443.0 | Křemík 5,2 % | 130 MPa | 9 procent | Námořní kování, kování odolné proti korozi |
| 535,0 (Almag 35) | Hořčík 6,8 % | 241 MPa | 9 procent | Vysoce lesklé dekorativní díly, eloxované kování |
Vyšší obsah křemíku zlepšuje tekutost a snižuje trhání za tepla, což je důvod, proč jsou A380 a A356 upřednostňovány pro tenké nebo složité řezy, ale stejné částice křemíku urychlují opotřebení řezného nástroje, proto se pro obrábění těchto slitin doporučuje použití karbidových nástrojů. 535.0 naproti tomu neobsahuje žádný křemík a obrábí čistě standardními nástroji z rychlořezné oceli, což je v kombinaci s jeho silnou odezvou na mechanické leštění důvodem, proč zůstává oblíbený pro dekorativní odlitky se zrcadlovou povrchovou úpravou.
Od hrubého odlitku po hotový kus: Možnosti povrchové úpravy
Odlitek přímo z formy má drsný, pískový nebo strukturovaný povrch a ostré pahýly vtoku, které je třeba odstranit, než díl bude vypadat nebo fungovat tak, jak má. Níže uvedených pět úprav pokrývá většinu nápadů na odlévání hliníku, od rychlého čištění až po zrcadlově vyleštěný kus.
Odstraňování otřepů a odstraňování otřepů
Vrata, nálitky a záblesky se odstraňují úhlovou bruskou, pásovou pilou nebo ručním pilníkem. Pro šarže malých dílů, vibrační omílání s keramickým médiem pro 4 až 8 hodin zaobluje hrany a odstraňuje odlesky dělicí čáry bez ručního opracování každého kusu.
Pískování pro jednotný matný povrch
Média ze skleněných kuliček v rozsahu zrnitosti 60 až 100, nanášená při 80 až 100 PSI, vytváří konzistentní saténovou texturu, která také pomáhá skrýt menší poréznost povrchu. Jedná se o běžnou povrchovou úpravu pro venkovní držáky, značky rostlin a upínací přípravky.
Mechanické leštění
Postup přes brusiva o zrnitosti 80, 120, 240, 400, 600 a 1200 následovaný brusným kotoučem a leštící směsí může přivést A356 nebo 535.0 k zrcadlovému lesku zhruba za 30 až 45 minut na malou část . Vyšší křemíkové slitiny, jako je A380, leští méně rovnoměrně, protože částice křemíku odolávají otěru jinak než okolní hliníková matrice.
Eloxování pro barvu a odolnost proti opotřebení
Eloxování kyselinou sírovou typu II vytváří oxidovou vrstvu o tloušťce zhruba 5 až 25 mikronů přímo na hliníkovém povrchu, která může přijímat barevné barvy a zvyšuje tvrdost povrchu z přibližně 75 až 90 HV pro holý hliník až na zhruba 300 až 400 HV pro eloxovanou vrstvu.
Práškové lakování pro venkovní odolnost
Prášek se nanáší elektrostaticky a vytvrzuje se při 190 až 205 stupních C po dobu 10 až 20 minut, čímž se získá UV stabilní povrch odolný proti odlupování, který je vhodný pro zahradní ozdoby, kryty závěsů a další části, které žijí venku.
Běžné vady odlitku a jak je včas zachytit
Většina problémů s odléváním hliníku má jednu ze šesti příčin a každá z nich zanechává na hotovém dílu rozpoznatelný podpis. Jejich kontrola před investováním času do dokončování ušetří spoustu lešticí práce na součásti, která nikdy nevydržela.
| Defekt | Typická příčina | Jak to zjistit | Prevence |
|---|---|---|---|
| Pórovitost plynu | Vodík rozpuštěný v tavenině z povrchové vlhkosti | Malé kulaté dutiny rozptýlené po průřezu | Před litím taveninu odplyněte a nástroje a formy důkladně osušte |
| Smršťovací pórovitost | Nedostatečný přívod kovu, protože tlusté části tuhnou jako poslední | Nepravidelné dutiny v blízkosti stoupaček nebo spojů tlustých částí | Velikost stoupaček větší než sekce, kterou krmí, a umístěte je na nejvyšší bod |
| Cold Shut | Dva proudy kovu se setkávají bez tavení, často z nízké teploty lití | Viditelný šev nebo prasklina na povrchu | Zvyšte teplotu lití a zvyšte rychlost vstřikování |
| Misrun | Kov ztuhne před úplným vyplněním dutiny formy | Neúplný odlitek se zaoblenými, nevyplněnými hranami | Zvyšte teplotu lití, zvětšete vtoky nebo předehřejte formu |
| Horké slzení | Odlitek je zadržován formou při smršťování při vysoké teplotě | Zubatá trhlina na přechodu sekce | Přidejte zaoblení, vyhněte se náhlým změnám řezů a používejte skládací jádra |
| Inkluze | Písek, oxidový film nebo struska nesená do dutiny formy | Tvrdá místa, která odolávají opracování nebo skvrnám na povrchu | Před naléváním přefiltrujte vtokový systém a sbírejte strusku |
Rozpočet času, materiálu a energie pro projekt odlévání hliníku
Obvykle běží základní nastavení propanové pece v hobby měřítku, včetně pláště pece, kelímku, zvedacích kleští, licí pánve a ochranného vybavení. 300 až 800 USD a dokáže roztavit nálože o hmotnosti 2 až 5 kilogramů. Zelený písek pro formy je opakovaně použitelný pro stovky cyklů s pouze malým doplňováním aditiv mezi litím, díky čemuž náklady na materiál na díl dominují spíše hliníku než formovacímu médiu.
700 až 760 C
Typická teplota lití pro A356, dostatečně vysoká pro čisté výplně bez nadměrné tvorby oxidů.
25 až 40 min
Doba tavení pro 5 kg vsázku v propanové peci pro dosažení teploty lití při studeném startu.
1,3 procenta
Lineární přídavek na smrštění zabudovaný do vzorů A356 mezi naléváním a pokojovou teplotou.
5 až 8 procent
Ztráta přetavení na oxidaci za cyklus při opětovném použití hliníkového šrotu nebo žlabů a nálitků.
Pro časové plánování trvá výroba vzoru pro středně detailní díl 2 až 8 hodin v závislosti na tom, zda je vyřezán ze dřeva, opracovaný nebo 3D tištěný. Vytloukání zelené pískové formy z hotového vzoru trvá 1 až 3 hodiny pro jednu formu. Fáze tavení a lití, včetně zahřátí pece, trvá 1 až 2 hodiny a chlazení před vytřepáním se pohybuje od 30 minut u malých tenkých dílů do 2 hodin u těžších dílů. Natírání a konečná úprava v závislosti na zvolené povrchové úpravě přidává další 1 až 4 hodiny. Sečteno a podtrženo, jeden středně složitý nápad na odlévání hliníku se může přesunout od skici k hotovému dílu během jediného pracovního dne, jakmile je vzor připraven, přičemž většinu času stráví přípravou formy a dokončováním spíše než samotným litím.
