„Billet vs Cast Vs“ suklastotas aliuminis: kokie skirtumai

Aliuminis yra universali medžiaga, esanti tokiose pramonės šakose kaip aviacijos ir kosmoso, automobilių ir gamybos srityse. Tačiau ne visi aliuminiai yra sukurti lygūs. Ar turėtumėte pasirinkti „Billet“, „Lands“ ar „Forged Aluminum“ kitam projektui? Skirtumų supratimas gali turėti didelę įtaką našumui, kainai ir ilgaamžiškumui.

Šiame įraše mes suskaidysime kiekvieno aliuminio tipo stipriąsias ir silpnąsias puses. Sužinosite, kaip ruošiniai, liejami ir suklastotas aliuminis skiriasi stiprumu, apdirbamumu ir idealiomis programomis.

Aliuminio lydiniai

Aliuminio lydiniai sukuriami, kai aliuminis derinamas su kitais metalais ar elementais. Šis procesas sustiprina natūralias aliuminio savybes, todėl jis tampa universalesnis įvairioms programoms. Lydėjimas padeda pagerinti jo stiprumą, atsparumą korozijai ir apdirbamumui.

Kuo aliuminio lydiniai yra ypatingi?

Grynas aliuminis pasižymi puikiu atsparumu korozijai ir lengvoms savybėms. Tačiau jai trūksta stiprybės, reikalingos reikalaujančioms programoms. Pridėjus specifinių elementų, sukuriami lydiniai, turintys aukštesnių savybių:

• Patobulintas mechaninis stiprumas, tinkamas kosmoso komponentams ir automobilių konstrukcinėms dalims

• Patobulintas apdirbamumas

• Geresnis šilumos atsparumas, kritiškas aukštos temperatūros taikymui ir šiluminiam apdorojimui

• Padidėjęs ilgalaikis ilgalaikis rezultatus sudėtingoje aplinkoje

Pagrindiniai legiruoti elementai ir jų poveikis

prisideda

elementai	Skirtingi	​
Vario	Padidina jėgą ir kietumą	Orlaivių komponentai, automobilių dalys
Magnis	Pagerina atsparumą korozijai ir suvirinamumui	Jūrų įranga, slėgio indai
Silicis	Sustiprina liejimo savybes ir sumažina lydymosi tašką	Sudėtingi liejiniai, automobilių stūmokliai
Cinkas	Padidina atsparumą stiprumui ir stresui	Aviacijos ir kosmoso struktūros, didelio streso komponentai

Skirtingos aliuminio lydinių serijos ir jų charakteristikos

Aliuminio lydiniai yra suskirstyti į serijas pagal pirminį lydinio elementą. Kiekviena serija siūlo atskiras savybes:

• 1000 serijos : sudaryta iš gryno aliuminio, siūlančio puikų atsparumą korozijai, tačiau mažesnis stiprumas.

• 2000 serija : Varis yra pagrindinis legiruotas elementas, užtikrinantis didelį stiprumą, tačiau sumažėjęs atsparumas korozijai.

• 3000 serijos : Manganas yra pagrindinis lydinio elementas, siūlantis vidutinį stiprumą, turintį gerą tinkamumą.

• 5000 serijos : Magnis yra pagrindinis legiruotas elementas, sustiprinantis atsparumą stiprumui ir atsparumui korozijai, dažnai naudojamas jūrinėse programose.

• 6000 serijos : Universali serija, kurioje yra magnio ir silicio, siekiant gero stiprumo, apdirbimo ir suvirinamumo.

• 7000 serijos : cinkas yra pagrindinis legiruotas elementas, užtikrinantis didžiausią stiprumą, dažnai naudojamą kosmoje.

Kokios yra trys aliuminio gamybos tipai?

Aliuminis gali būti gaminamas naudojant tris pagrindinius metodus: liejimą, ruošinį ir kalimą. Kiekvienas gamybos procesas siūlo unikalias stipriąsias puses ir savybes, todėl būtina pasirinkti tinkamą tipą konkrečioms programoms. Štai trijų procesų suskirstymas:

Išsiaiškino aliuminio

Iš iš anksto apibrėžtų formų išpilamas iš išlydyto metalo, lietinis aliuminis. Šis universalus procesas įgalina sudėtingas formas per kontroliuojamą kietėjimą.

Gamybos žingsniai

1. Šildymas A380 aliuminio lydinys už jo lydymosi taško (1100 ° F)

2. Išpilkite suskystintą metalą į paruoštas pelėsių ertmes

3. Leidžiant metalui atvėsti ir sukietėti kontroliuojamomis sąlygomis

4. Pašalinant liejamas dalis galutinėms apdailos operacijoms

A380 Kompozicija ir savybės

elemento	procentinė	nuosavybės	vertė
Aliuminis	80,3–89,5%	Tempimo stiprumas	47 000 psi
Silicis	7,5–9,5%	Derliaus stiprumas	23 100 psi
Vario	3,0–4,0%	Kietumas (Brinell)	80
Cinkas	Iki 3,0%	Šlyties stiprumas	26 800 psi

Pirminės programos

• Automobilių komponentams reikalinga sudėtinga vidinė geometrija ir ekonomiška gamyba

• Vartojimo produktai gauna naudos iš greito gamybos ir dizaino lankstumo

• Pramoninės įrangos dalims reikia ekonominės gamybos dideliais kiekiais

Ruošinio aliuminio pagrindai

Billet aliuminis prasideda kaip kieto metalo atsargos, apdirbtos į tikslus komponentus. CNC procesai žaliavą paverčia gatomis dalimis.

-T6 savybių

komponento	procentinė	charakteristika	6061
Aliuminis	95,8–98,6%	Tempimo stiprumas	45 000 psi
Magnis	0,8–1,2%	Derliaus stiprumas	40 000 psi
Silicis	0,4–0,8%	Kietumas (Brinell)	95
Vario	0,15–0,4%	Šlyties stiprumas	30 000 psi

Gamybos procesas

1. Aliuminio išspaudimas į standartizuotas formas

2. CNC apdirbimas pašalina medžiagą, kad būtų sukurta galutinė geometrija

3. Šilumos apdorojimas siekiant T6 temperamento specifikacijų

4. Paviršiaus apdaila dėl išvaizdos ir apsaugos

Bendros programos

• Aviacijos ir kosmoso komponentai reikalauja aukšto tikslumo ir pastovių medžiagų savybių

• Jūrų įranga reikalauja puikaus atsparumo korozijai ir stiprumui

• Tiksliems instrumentams reikia tikslių nuokrypių ir paviršiaus apdailos kokybės

Suklastotas aliuminio apžvalga

Kaltas aliuminis yra intensyvus slėgis. Šis procesas suderina vidinę grūdų struktūrą, kad būtų maksimalus stiprumas.

7075-T6 Kompozicijos

elemento	procentinė	nuosavybės	vertė
Aliuminis	87.1-91,4%	Tempimo stiprumas	83 000 psi
Cinkas	5,1–6,1%	Derliaus stiprumas	73 000 psi
Magnis	2,1–2,9%	Kietumas (Brinell)	150
Vario	1,2–2,0%	Šlyties stiprumas	48 000 psi

Gamybos detalės

1. Aliuminio ruošinių šildymas iki optimalios kalimo temperatūros

2. Kontroliuojamo slėgio taikymas per specializuotus štampus

3. Formuojant metalą, išlaikant tikslią temperatūros valdymą

4. Šilumos apdorojimas, siekiant sustiprinti mechanines savybes

Pagrindinės programos

• Orlaivio konstrukciniams komponentams reikalingas maksimalus atsparumas stiprumui ir nuovargiui

• Sunkiųjų mašinų dalims reikia puikaus atsparumo smūgiui ir ilgaamžiškumui

• Didelio streso automobilių komponentai reikalauja patikimo našumo esant apkrovai

Kiekvienas gamybos metodas suteikia unikalių pranašumų. Pasirinkimas priklauso nuo konkrečių paraiškos reikalavimų, biudžeto apribojimų ir našumo poreikių.

Išsamus palyginimas: „Billet vs Cast Vs

charakteristikos	“	aliuminio	suklastotas
Medžiagos savybės
Tempimo stiprumas	45 000 psi	47 000 psi	83 000 psi
Derliaus stiprumas	40 000 psi	23 100 psi	73 000 psi
Šlyties stiprumas	30 000 psi	26 800 psi	48 000 psi
Kietumas (Brinell)	95	80	150
Gamyba
Procesas	CNC apdirbtas iš kietųjų atsargų	Išlydytas metalas pilamas į formas	Suspaustas esant aukštam slėgiui
Medžiagos atliekos	Aukštesnės apdirbimo atliekos	Minimalios atliekos	Vidutinės atliekos
Gamybos greitis	Lėtesnis	Greičiausias	Vidutinis
Dizaino sudėtingumas	Aukštas tikslumas	Sudėtingiausios formos	Apribota miršta
Spektaklis
Grūdų struktūra	Vienoda, nuosekli	Gali turėti poringumą	Suderintas, tankus
Vidiniai defektai	Minimalus	Greičiausiai	Mažiausiai tikėtina
Poveikio atsparumas	Gerai	Žemiausias	Aukščiausias
Nuovargio atsparumas	Gerai	Vidutinis	Puiku
Praktiniai aspektai
Kaina	Aukštesnis	Žemiausias	Aukščiausias
Aparatas	Puiku	Gerai	Sunkiau
Paviršiaus apdaila	Puiku	Reikalauja daugiau apdailos	Gerai
Tūrio gamyba	Nuo žemo iki vidutinio	Aukštas	Nuo žemo iki vidutinio
Geriausios programos
Pirminis panaudojimas	Tikslūs komponentai, jūrinė įranga	Sudėtingos formos, didelio tūrio dalys	Didelio streso komponentai
Pramonės šakos	Aerospace, jūrinė	Automobiliai, vartojimo prekės	Orlaivis, sunkiosios mašinos
Komponentų tipai	Pasirinktinės dalys, tikslūs instrumentai	Variklio blokai, sudėtingi korpusai	Struktūriniai komponentai

*Pastaba: vertės ir charakteristikos gali skirtis atsižvelgiant į naudojamus konkrečius lydinius ir gamybos procesus.

Gamybos procesas gilus nardymas

Aliuminio gamyba apima skirtingus procesus, kiekvienas siūlo unikalius pranašumus, pagrįstus stiprumu, tikslumu ir kaina. Čia pateiktas išsamus liejinių, ruošinių ir suklastotų aliuminio gamybos procesų žvilgsnis.

Liejimo procesas

Laidos yra plačiai naudojamas metodas, apimantis išlydyto aliuminio pilti į formą, kad būtų sukurtos sudėtingos formos.

Išsamūs liejimo žingsniai

1. Lydant aliuminį : aliuminis kaitinamas krosnyje, kol jis taps išlydytas.

2. Įpilimas į formas : Skystas aliuminis pilamas į iš anksto sukurtas formas, kurios lemia galutinio produkto formą.

3. Aušinimas ir kietėjimas : metalas vėsina ir sukietėja, būdamas pelėsio pavidalu.

4. Apdaila : sukietėjęs liejimas pašalinamas iš pelėsio, o po to šlifuojamas arba šlifuojamas, kad būtų pasiekta norima apdaila.

Reikalinga įranga

• Krosnys , kad ištirptų aliuminis.

• Pelėsiai, pagaminti iš smėlio, metalo ar kitų medžiagų.

• Apdailos įrankiai , tokie kaip „Sanders“ ir šlifuokliai, paviršiaus poliravimui.

Kokybės kontrolės priemonės

• Poringumo patikrinimai : aptikkite dujų kišenes liejimo metu.

• Matmenų patikrinimai : įsitikinkite, kad dalis atitinka pelėsio specifikacijas.

• Rentgeno bandymai : naudojami kritiniams komponentams, norint patikrinti vidinius defektus.

Ruošinių gamyba

Billet aliuminis gaminamas išspaudžiant arba sukiojant aliuminį į kietą bloką, po to atliekamas CNC apdirbimas, kad būtų pasiektas aukštas tikslumas.

CNC apdirbimo procesas

1. Aliuminio blokų išspaudimas : aliuminis kaitinamas ir išspaudžiamas į tvirtas ruošinio formas.

2. Apdorojimas : CNC mašinos naudojamos ruošiniui sumaldyti į tikslias formas ir matmenis.

3. Apdaila : Dėl CNC apdirbimo tikslumo reikia minimalaus apdorojimo.

Įrankių reikalavimai

• CNC mašinos : tikslaus pjovimo ir formavimo.

• Aukštos kokybės miršta : užtikrinti vienodą išspaudimą.

• Pjovimo įrankiai : specifinis darbui su aliuminio lydiniais, užtikrinant sklandų apdailą.

Tikslios sumetimai

• „Billet“ aliuminis leidžia griežtus tolerantus , todėl jis yra idealus aukšto našumo dalims.

• Nuosekli grūdų struktūra : sumažina vidinių trūkumų tikimybę, užtikrinant struktūrinį vientisumą.

Kalimo technika

Aliuminio kalimas apima kieto aliuminio formavimąsi naudojant ekstremalų slėgį.

Kalimo metodai

• „Open-Die“ kalimas : apima aliuminio formavimą tarp plokščio štampo, tinkamo didelėms dalims.

• Uždarytas mirties kalimas : naudoja formos štampus, kad suspaustų metalą į konkrečias formas, užtikrindamas tikslumą.

• Paspauskite kalimą : lėtai taiko slėgį, idealiai tinkantį dideliems aliuminio komponentams.

Įrangos reikalavimai

• Preso kalimo : gali padaryti didžiulį slėgį aliuminiui.

• Šilumos šaltiniai : Aliuminio atnešti į norimą kalimo temperatūrą.

• Tikslus miršta : formuoti metalą pagal reikiamas specifikacijas.

Kokybės užtikrinimo

• Grūdų išlyginimo bandymai : įsitikinkite, kad metalo vidinė struktūra yra nuosekli.

• Ultragarsinis bandymas : naudojamas aptikti bet kokius vidinius trūkumus ar tuštumas suklastotose dalyse.

• Tempimo stiprumo testai : patikrinkite, ar galutinis produktas atitinka reikiamus stiprumo standartus.

procesas	raktų žingsniai	Įrangos	kokybės kontrolė
Liejimas	Tirpimas, pilamas į formas, aušinimas, apdaila	Krosnys, formos, apdailos įrankiai	Poringumo patikrinimai, matmenų patikrinimai
Ruošinys	Išspaudimas, CNC apdirbimas, apdaila	CNC mašinos, miršta, pjaustymo įrankiai	Tvirti nuokrypiai, grūdų struktūros patikrinimai
Kalimas	Šildymas, paspaudimo kalimas, grūdų išlyginimas	Kalimo presai, šilumos šaltiniai, miršta	Grūdų išlyginimo bandymai, tempimo stiprumas

Išsamiai supratę gamybos procesą, galite geriau pasirinkti tinkamą aliuminio tipą konkrečioms programoms, užtikrindami optimalų našumą ir ekonominį efektyvumą.

Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis aliuminio tipą

Norint pasirinkti tinkamą aliuminio tipą, reikia atidžiai įvertinti kelis veiksnius. Kiekvienas gamybos metodas suteikia aiškių pranašumų konkrečioms programoms. Išnagrinėkime pagrindinius pagrįstų sprendimų priėmimo aspektus.

Stiprumo ir patvarumo reikalavimai

Stiprumo palyginimo

tipo	tempimo stiprumo	jėgos stiprumo	poveikis Poveikis
Suklastotas	83 000 psi	73 000 psi	Idealiai tinka kritiniams struktūriniams komponentams
Ruošinys	45 000 psi	40 000 psi	Tinka tiksliems komponentams
Aktoriai	47 000 psi	23 100 psi	Tinka bendroms programoms

Našumo veiksniai

• Kaltas aliuminis suteikia didesnį atsparumą nuovargiui didelio ciklo taikymui

• Vidinė grūdų struktūros suderinimas padidina bendrą struktūrinį vientisumą

• Atsparumas smūgiams tampa kritiškas dinaminėse pakrovimo situacijose

• Aplinkos streso veiksniai daro įtaką ilgalaikiam materialiniam veikimui

Tikslios ir pritaikymo parinktys

Dizaino lankstumo matricos

gamybos metodas	Tikslio lygio	dizaino sudėtingumo	paviršiaus apdaila
Ruošinys	Aukščiausias	Vidutinis	Puiku
Aktoriai	Vidutinis	Aukščiausias	Gerai
Suklastotas	Gerai	Ribotas	Labai gerai

Pagrindiniai projektavimo aspektai

• „Billet“ apdirbimas įgalina griežtus tikslaus kritinių komponentų nuokrypius

• Sudėtingos vidinės geometrijos palankios liejimo procesams sudėtingiems dizainams

• Paviršiaus apdailos reikalavimai gali diktuoti papildomus apdorojimo veiksmus

• Matmenų stabilumas daro įtaką ilgalaikiam komponento našumui

Ekonominio efektyvumo analizė

Gamybos apimties poveikio

apimties	.	lygis
Mažas tūris	Ruošinys	Aukščiausias
Vidutinis tūris	Suklastotas	Vidutinis
Didelė apimtis	Aktoriai	Žemiausias

Ekonominiai veiksniai

• Pradinės įrankių išlaidos daro didelę įtaką mažoms gamybos bandymams

• Medžiagos atliekos daro įtaką bendroms gamybos išlaidoms

• Apdorojimo laikas daro įtaką gamybos planavimo efektyvumui

• Įrangos investavimo reikalavimai skiriasi pagal gamybos metodą

Svorio aspektai

Tankio palyginimo

tipas	Medžiagos tankio	svorio poveikio	projektavimo pasekmės
Ruošinys	Standartas	30–60% sunkesnis	Reikalauja medžiagų mažinimo strategijų
Aktoriai	Žemiausias	Optimalus	Įgalina svoriui taupančius dizainus
Suklastotas	Aukščiausias	Skiriasi	Leidžia optimizuoti nuo stiprumo iki svorio

Svorio optimizavimo strategijos

• Strateginės medžiagos išdėstymas sumažina bendrą komponento svorį

• Vidinės struktūros dizainas maksimaliai padidina stiprumą, tuo pačiu sumažinant masę

• Sienų storio optimizavimas subalansuoja stiprumo ir svorio reikalavimus

• Komponentų konsolidavimo galimybės sumažina surinkimo svorį

Sprendimų priėmimo sistema

Apsvarstykite šiuos esminius taškus renkantis aliuminio tipą:

1. Įvertinkite veiklos streso lygius, kuriems reikia specifinių stiprumo charakteristikų

2. Apskaičiuokite gamybos apimtį, lemiančią gamybos metodo ekonominį efektyvumą

3. Išanalizuokite tikslumo reikalavimus, turinčius įtakos gamybos proceso pasirinkimui

4. Balansuoti svorio apribojimai nuo veiklos reikalavimų

5. Apsvarstykite aplinkos veiksnius, darančius įtaką materialiniam ilgaamžiškumui

Šis išsamus įvertinimas užtikrina optimalų medžiagų pasirinkimą konkrečioms programoms.

Santrauka

Apibendrinant, renkantis tarp ruošinių, liejimo ir suklastoto aliuminio, kiekvieno stipriųjų ir apribojimų supratimas yra būtinas. „Billet“ aliuminis siūlo puikų apdirbamumą ir tikslumą, todėl jis yra idealus detaliems dizainams. Laidinis aliuminis yra ekonomiškesnis dideliems gamybos važiavimams, tačiau turi mažesnį stiprumą. Kaltas aliuminis suteikia puikų stiprumą ir ilgaamžiškumą, todėl jis puikiai tinka pritaikyti didelius stresus.

Tinkamo aliuminio tipo pasirinkimas priklauso nuo projekto poreikių - ar jūs prioritetuojate tikslumą, kainą ar stiprumą. Šių veiksnių subalansavimas užtikrina, kad pasirinktas aliuminio tikslai atitinka tiek rezultatų, tiek biudžeto tikslus.

Nuorodų šaltiniai

Aliuminis

Aliuminio lydinys