LIMBĂ 
Acasă / Ştiri / Știri din industrie / Idei de turnare a aluminiului: metode, aliaje, design și finisaje
Răspunsul direct: De unde să începeți cu ideile de turnare a aluminiului
Cel mai lucrabil turnare de aluminiu ideile se împart în patru grupe practice: feronerie decorativă și accesorii arhitecturale, cum ar fi tragere de sertare, plăcuțe cu numere de casă și suporturi de balustradă; piese de schimb funcționale pentru motoare și mașini, cum ar fi capacele supapelor, fitingurile de admisie și suporturile de montare; scule de magazin, cum ar fi jiguri, plăci de fixare și blocuri de aliniere; și piese sculpturale sau de expunere, cum ar fi medalioane, marcatori de plante și statui mici. Pentru un prim proiect, folosirea de turnare cu nisip alimentată gravitațional Aliaj de aluminiu A356 este cel mai îngăduitor punct de plecare. A356 are un interval confortabil de turnare de aproximativ 705 până la 760 de grade C, umple bine secțiunile subțiri și se mașinează curat odată ce a trecut printr-un tratament termic T6.
Un cuptor cu propan construit dintr-o carcasă de țeavă de oțel cu o căptușeală refractară sau ceramică poate topi o încărcătură de 2 până la 5 kilograme de resturi sau lingouri curate de aluminiu. 25 până la 40 de minute , atingând confortabil temperatura de turnare de 700 plus grade C necesară pentru o umplere curată. Acesta este principalul motiv pentru care ideile de turnare din aluminiu sunt atât de accesibile în comparație cu bronzul, care are nevoie de 950 până la 1000 de grade C, sau fonta, care rulează peste 1370 de grade C. Combinată cu un raport rezistență-greutate aproape de o treime din densitatea oțelului după tratamentul termic, turnările din aluminiu ajung să fie cu adevărat utile, mai degrabă decât pur decorative.
De ce aluminiul este metalul implicit pentru proiectele de turnare
Înainte de a vă stabili un proiect, vă ajută să cunoașteți proprietățile specifice ale materialului care fac aluminiul turnabil și durabil. Cifrele de mai jos explică de ce aluminiul apare în orice, de la blocurile motoare la rame de tablouri și ornamente de grădină.
Punct de topire scăzut, fereastră largă de proces
Aluminiul pur se topește la 660,3 grade C, iar aliajele comune de turnare se topesc într-un interval de aproximativ 555 până la 650 grade C, în funcție de conținutul de siliciu și cupru. Această gamă se află la îndemâna cuptoarelor cu propan, gaz natural sau chiar pe cărbune, ceea ce nu este valabil pentru aliajele pe bază de cupru sau fonta.
Fluiditate pentru secțiunile de pereți subțiri
Aliajele aluminiu-siliciu, cum ar fi A356 și A380, rămân fluide suficient de mult pentru a umple secțiuni de perete la fel de subțiri ca 2,5 până la 3 mm în matrițe de nisip și până la aproximativ 1 mm în turnare sub presiune. Acesta este motivul pentru care panourile decorative subțiri, grilajele și carcasele pot fi turnate mai degrabă decât prelucrate din material solid.
Câștig de forță după tratamentul termic
As-cast A356 are o rezistență la tracțiune aproape de 159 MPa. Un tratament termic T6, adică un tratament cu soluție în jur de 540 de grade C, urmat de o stingere cu apă și de îmbătrânire la aproximativ 155 de grade C timp de 4 până la 6 ore, ridică acest lucru la aproximativ 262 MPa cu alungire de 5 până la 7 procente.
Reciclabilitate și cost previzibil al materialului
Aluminiul poate fi topit în mod repetat cu doar 5 până la 8 la sută pierderi la oxidare pe ciclu. Deșeurile de aluminiu de la roți, extrudații și piesele de motor rulează de obicei între 1,50 și 3,00 USD per liră, în timp ce lingoul nou rulează între 2,50 și 4,00 USD pe liră, ceea ce face ca costurile materialelor să fie previzibile pentru proiectele repetate.
Potrivirea procesului de turnare la proiect
Aceeași idee de turnare a aluminiului poate fi realizată prin mai multe procese diferite, iar alegerea schimbă costul sculei, finisajul realizabil al suprafeței și câte piese au sens economic să producă într-o singură execuție.
| Proces | Dimensiunea tipică de rulare | Finisaj de suprafață | Toleranță | Costul sculelor | Cel mai potrivit pentru |
|---|---|---|---|---|---|
| Turnare cu nisip | 1 până la 50 de bucăți | 250 până la 500 microinchi Ra | plus sau minus 1,5 mm la 25 mm | Model de 20 până la 150 USD | Suporturi, plăci, prototipuri unice |
| Mucegai permanent (gravitativ) | 100 până la 10.000 de bucăți | 100 până la 200 microinchi Ra | plus sau minus 0,5 mm | Mucegai de la 500 la 3.000 USD | Roți, carcase, feronerie repetă |
| Investiție (ceară pierdută) | 1 până la 1.000 de bucăți | 60 până la 125 microinchi Ra | plus sau minus 0,13 mm la 25 mm | 50 până la 500 USD per model | Sculpturi detaliate, medalioane, piese la scară de bijuterii |
| Turnare sub presiune de înaltă presiune | 10.000 de piese plus | 32 până la 63 microinchi Ra | plus sau minus 0,1 mm | Scule de la 10.000 la 100.000 USD | Carcase de producție în masă, suporturi pentru automobile |
Douăsprezece idei de proiecte de turnare a aluminiului care merită construite
Lista de mai jos trece de la piese decorative simple la piese mecanice funcționale, ordonate aproximativ prin creșterea complexității modelului și a cerințelor de toleranță. Fiecare idee include o notă practică despre aliajul sau grosimea peretelui, astfel încât proiectul să poată trece direct de la idee la model.
- Tragere de sertare personalizate și feronerie pentru dulap - turnat în A356 cu un perete finisat de 4 până la 6 mm, apoi lustruit sau anodizat pentru un aspect consistent în bucătăria sau atelierul.
- Plăci cu numere de casă gravate - piese turnate cu spatele plat de aproximativ 150 pe 100 pe 6 mm, turnate cu nisip și apoi sablate cu medii cu granulație de 80 pentru o suprafață mată, rezistentă la intemperii.
- Suprapuneri pentru mânerul sculei și mânere ergonomice - turnat în jurul unei inserții de miez de oțel folosind aliaj 535.0, ales pentru răspunsul său neted la lustruire pe suprafețele curbe.
- Capace pentru cârlig de remorcă și capace pentru punctele de remorcare - produs prin turnare gravitațională permanentă a matriței cu un perete de 3 până la 5 mm, apoi acoperit cu pulbere pentru rezistență UV pe termen lung.
- Capace de supape pentru motociclete și ATV - modelele complicate ale aripioarelor de răcire favorizează turnarea cu nisip cu miez, folosind A356-T6 evaluat pentru serviciu continuu până la aproximativ 200 de grade C.
- Ornamente de grădină și markere de plante - piese turnate cu pereți subțiri de aproximativ 2 până la 3 mm, lăsate ca turnate sau finisate cu un lac de protecție transparent.
- Carcase pentru corpuri de iluminat și baze de lămpi - piese turnate de nisip cu miez interior scoase după turnare, apoi prelucrate pentru canalele de cablare.
- Picioare de mobilier și suporturi pentru picioare de masă - piese portante care au nevoie de fileuri interne de minim 3 mm pentru evitarea ridicarilor de tensiune, turnate in A356-T6.
- Catarame de centură și medalioane de premiere - turnarea de investiții captează detalii fine în relief până la aproximativ 0,5 mm, ideal pentru logo-uri sau text gravate.
- Piese de schimb pentru admisia și bolul plutitor pentru motoarele de epocă - Aliajul A380 oferă rezistență bună la combustibil și prelucrabilitate pentru porturile filetate.
- Capace personalizate pentru centrul roții - sculele permanente ale matriței oferă toleranța de diametru repetabilă necesară pentru o fixare prin presare, apoi lustruită în oglindă.
- Cumpărați plăci de fixare și dispozitive de aliniere - scule funcționale turnate în A356-T6 cu o parte inferioară cu nervuri care adaugă rigiditate fără a adăuga masă.
Reguli de proiectare a modelelor și matrițelor care împiedică turnarea eșuată
Trei obiceiuri de design separă o turnare curată de o turnare plină de fisuri, goluri sau colțuri neumplute. Grosimea peretelui, unghiul de tiraj și raza filetului interacționează cu modul în care se solidifică aluminiul și fiecare dintre ele este ușor de fixat în stadiul modelului, dar este costisitor de fixat ulterior.
Grosimea peretelui: turnările cu nisip ar trebui să mențină pereții la minimum 3 mm, 4 până la 6 mm fiind mult mai fiabile pentru părțile structurale, deoarece secțiunile mai subțiri se răcesc și se solidifică înainte ca metalul să le poată umple complet. Turnările permanente ale matriței pot rula până la 1,5 până la 2 mm, deoarece matrița din oțel trage căldura mai repede și menține metalul în mișcare mai mult timp față de propriul front de solidificare.
Unghiul de pescaj: fețele verticale pe un model de turnare cu nisip au nevoie de 1 până la 3 grade de pescaj pe fiecare parte, astfel încât modelul să se ridice curat, fără a rupe nisipul. Sculele permanente ale matriței pot folosi o adâncime mai mică de 0,5 până la 1,5 grade, deoarece suprafața din oțel lustruit se eliberează mai ușor decât nisipul împachetat.
Raza fileului: fiecare colț interior trebuie să aibă o rază de filet egală sau mai mare decât grosimea locală a peretelui, cu 3 mm ca minim practic. Colțurile interioare ascuțite concentrează stresul pe măsură ce turnarea se răcește și se contractă și sunt cel mai frecvent punct de plecare pentru lacrimile fierbinți.
Alocația de contracție și de ce modelele sunt supradimensionate
Aluminiul se micșorează în trei etape pe măsură ce trece de la lichid la un solid rece: contracție lichidă de aproximativ 3,5 până la 6 procente în volum, contracție de solidificare de aproximativ 3,0 până la 8,5 procente, în funcție de aliaj, și contracție la răcire în stare solidă de aproximativ 1,3 procente liniar pentru A356 între temperatura solidus și temperatura camerei. Producătorii de modele compensează ultima etapă prin tăierea supradimensionării modelului folosind o regulă de micșorare, de obicei aproximativ 5/32 de inci pe picior, care este aproape de acea cifră de 1,3% pentru A356. Ca exemplu lucrat, o dimensiune finită de 300 mm în A356 ar trebui să înceapă ca o dimensiune a modelului de aproximativ 303,9 mm, calculată ca 300 înmulțit cu 1,013.
| Aliaj | Alocație de contracție liniară | Regula aproximativă pentru crearea de modele |
|---|---|---|
| A356.0 | 1,3 la sută | 5/32 inch pe picior |
| A380.0 | 1,6 la sută | 3/16 inch pe picior |
| 443.0 | 1,3 la sută | 5/32 inch pe picior |
| 535.0 | 1,4 la sută | 5/32 până la 3/16 inch pe picior |
Alegerea aliajului de aluminiu potrivit pentru lucrare
Alegerea aliajului afectează fluiditatea în timpul turnării, rezistența după tratamentul termic, rezistența la coroziune, prelucrabilitatea și cât de bine răspunde suprafața la lustruire sau anodizare. Tabelul de mai jos compară patru aliaje care acoperă majoritatea ideilor de turnare a aluminiului, de la suporturi structurale până la feronerie decorativă cu lustruire ridicată.
| Aliaj | Elemente majore de aliere | Rezistența la tracțiune | Alungirea | Cel mai bun pentru |
|---|---|---|---|---|
| A356.0 (T6) | Siliciu 7%, magneziu 0,35% | 262 MPa | 5 până la 7 procente | Piese turnate structurale, roti, console |
| A380.0 | Siliciu 8,5%, cupru 3,5% | 324 MPa | 3 procente | Piese turnate sub presiune, carcase, piese ale sistemului de combustibil |
| 443.0 | Siliciu 5,2% | 130 MPa | 9 procente | Feronerie marine, fitinguri rezistente la coroziune |
| 535,0 (Almag 35) | magneziu 6,8% | 241 MPa | 9 procente | Piese decorative cu luciu ridicat, feronerie anodizată |
Conținutul mai mare de siliciu îmbunătățește fluiditatea și reduce ruperea la cald, motiv pentru care A380 și A356 sunt preferate pentru secțiunile subțiri sau complexe, dar aceleași particule de siliciu accelerează uzura sculelor de tăiere, astfel încât sculele din carbură sunt recomandate pentru prelucrarea acestor aliaje. 535.0, dimpotrivă, nu conține siliciu și se mașinează curat cu unelte standard din oțel de mare viteză, ceea ce, combinat cu răspunsul său puternic la lustruirea mecanică, este motivul pentru care rămâne popular pentru turnările decorative cu finisaj în oglindă.
De la turnarea brută la piesa finită: opțiuni de tratare a suprafeței
O turnare direct din matriță are o suprafață aspră, nisipoasă sau texturată și ștuțuri de poartă ascuțite care trebuie îndepărtate înainte ca piesa să arate sau să funcționeze conform intenției. Cele cinci tratamente de mai jos acoperă majoritatea ideilor de turnare a aluminiului, de la o curățare rapidă la o piesă de spectacol lustruită în oglindă.
Căpătarea și debavurarea
Porțile, coloanele și blițul sunt îndepărtate cu o polizor unghiular, un ferăstrău cu bandă sau o pila de mână. Pentru loturi de piese mici, tamburare vibratoare cu medii ceramice pt 4 până la 8 ore rotunjește marginile și îndepărtează fulgerul liniei de despărțire fără a finisa manual fiecare piesă.
Sablare pentru un finisaj mat uniform
Mediile de sticlă cu granule de sticlă în intervalul de granulație de la 60 la 100, aplicate la 80 la 100 PSI, produce o textură satinată consistentă care ajută, de asemenea, la ascunderea porozității minore ale suprafeței. Acesta este un finisaj obișnuit pentru suporturile de exterior, marcatoarele de plante și dispozitivele de fixare.
Lustruire mecanică
O progresie prin abrazivi cu granulație de 80, 120, 240, 400, 600 și 1200, urmată de o roată de lustruire și un compus de lustruit poate aduce A356 sau 535.0 la un finisaj oglindă în aproximativ 30 până la 45 de minute pentru fiecare parte mică . Aliajele de siliciu mai înalte, cum ar fi A380, lustruiesc mai puțin uniform, deoarece particulele de siliciu rezistă la abraziune diferit față de matricea de aluminiu din jur.
Anodizare pentru culoare și rezistență la uzură
Anodizarea cu acid sulfuric de tip II formează un strat de oxid cu o grosime de aproximativ 5 până la 25 microni direct pe suprafața aluminiului, care poate accepta culorile colorante și crește duritatea suprafeței de la aproximativ 75 până la 90 HV pentru aluminiul gol până la aproximativ 300 până la 400 HV pentru stratul anodizat.
Acoperire cu pulbere pentru durabilitate în aer liber
Pudra se aplică electrostatic și se întărește la 190 până la 205 grade C timp de 10 până la 20 de minute, producând un finisaj stabil la UV, rezistent la așchii, potrivit pentru ornamentele de grădină, capacele de cârlig și alte părți care trăiesc în aer liber.
Defecte comune de turnare și cum să le detectați devreme
Majoritatea problemelor de turnare a aluminiului provin din una dintre cele șase cauze și fiecare lasă o semnătură de recunoscut pe piesa finită. Verificarea acestora înainte de a investi timp în finisare economisește multă muncă de lustruire a unei piese care nu avea să reziste niciodată.
| Defect | Cauza tipică | Cum să-l depistați | Prevenirea |
|---|---|---|---|
| Porozitatea gazului | Hidrogenul dizolvat în topitură din umiditatea de la suprafață | Goluri mici rotunde împrăștiate prin secțiune transversală | Degazează topitura și uscați bine sculele și matrițele înainte de turnare |
| Porozitate de contracție | Metal de alimentare insuficient, deoarece secțiunile groase se solidifică în ultimul rând | Goluri neregulate în apropierea coloanelor sau joncțiunilor cu secțiuni groase | Măriți ridicatoarele mai mari decât secțiunea pe care o hrănesc și plasați-le în punctul cel mai înalt |
| Închidere la rece | Două fluxuri de metal se întâlnesc fără fuziune, adesea de la temperatură scăzută de turnare | O cusătură vizibilă sau o linie asemănătoare crăpăturii pe suprafață | Ridicați temperatura de turnare și îmbunătățiți viteza de trecere |
| Greșit | Metalul se solidifică înainte ca cavitatea matriței să fie complet umplută | O turnare incompletă cu margini rotunjite, neumplute | Ridicați temperatura de turnare, măriți porțile sau preîncălziți matrița |
| Lăcrimare fierbinte | Turnarea este reținută de matriță în timp ce se contractă la temperatură ridicată | O fisură zimțată la o tranziție de secțiune | Adăugați fileuri, evitați schimbările bruște de secțiune și utilizați miezuri pliabile |
| Incluziuni | Nisip, peliculă de oxid sau zgură transportate în cavitatea matriței | Puncte dure care rezistă la prelucrare sau pete pe suprafață | Filtrați sistemul de închidere și curățați zgură înainte de turnare |
Bugetarea timpului, materialului și energiei pentru un proiect de turnare a aluminiului
O configurație de bază a cuptorului cu propan la scară de hobby, inclusiv carcasa cuptorului, creuzetul, cleștele de ridicare, oala de turnare și echipamentul de protecție, funcționează de obicei 300 până la 800 USD și poate topi încărcături de 2 până la 5 kilograme. Greensand pentru matrițe este reutilizabil pentru sute de cicluri, cu doar o reaprovizionare minoră cu aditivi între turnări, ceea ce menține costul materialului pe piesă dominat de aluminiu în sine, mai degrabă decât de mediul de turnare.
700 până la 760 C
Temperatura tipică de turnare pentru A356, suficient de ridicată pentru umpleri curate, fără formare excesivă de oxizi.
25 până la 40 min
Timp de topire pentru o încărcare de 5 kg într-un cuptor cu propan pentru a atinge temperatura de turnare de la pornire la rece.
1,3 la sută
Limita de contracție liniară încorporată în modelele A356 între turnare și temperatura camerei.
5 până la 8 la sută
Retopiți pierderile de oxidare pe ciclu atunci când reutilizați resturi de aluminiu sau canale și coloane.
Pentru planificarea timpului, realizarea de modele pentru o piesă moderat detaliată durează între 2 și 8 ore, în funcție de faptul că este sculptată din lemn, prelucrată sau imprimată 3D. Creșterea unei matrițe cu nisip verde dintr-un model finit durează 1 până la 3 ore pentru o singură matriță. Etapa de topire și turnare, inclusiv încălzirea cuptorului, durează 1 până la 2 ore, iar răcirea înainte de agitare variază de la 30 de minute pentru părțile mici și subțiri până la 2 ore pentru secțiunile mai grele. Fetting și finisare, în funcție de tratamentul de suprafață ales, adaugă încă 1 până la 4 ore. Luate împreună, o singură idee de turnare a aluminiului, moderat complexă, poate trece de la schiță la piesă finită într-o singură zi lucrătoare, odată ce modelul este gata, cea mai mare parte a timpului fiind petrecută pentru pregătirea și finisarea matriței, mai degrabă decât turnarea în sine.
