Hvad er forskellen mellem aluminium og trykstøbt aluminium?

I moderne produktion anvendes aluminium i næsten alle sammenhænge. Det bruges i bilindustrien, elektronik, maskindele, vinduesrammer, kølelegemer, boliger, køkkengrej og meget mere. Dette fører ofte til et simpelt spørgsmål: Hvad er forskellen mellem aluminium og trykstøbt aluminium? Svaret er, at aluminium er metallet, og trykstøbt aluminium er aluminium, der er formet gennem en specifik støbeproces.

Ikke alle aluminiumsprodukter har samme sammensætning eller egenskaber. Da aluminium er blødt, blander producenterne forskellige grundstoffer i rent aluminium for at fremstille forskellige legeringer. Derefter underkaster producenterne legeringerne forskellige forarbejdningsprocesser, såsom valsning, ekstrudering, smedning, bearbejdning, sandstøbning og trykstøbning.

Hvis en del er fremstillet af aluminium, er det altså ikke nok kun at kende denne oplysning for at kunne afgøre, hvordan den er blevet formet. Derfor er det oftere en sammenligning mellem smedet aluminium og trykstøbt aluminium. Smedet aluminium er massivt aluminium, der formes ved hjælp af mekaniske metoder. Støbt aluminium fremstilles ved at sprøjte smeltet legering under højt tryk ind i en metalform. Disse forskelle har indflydelse på styrke, form, overfladekvalitet, produktionsomkostninger, tolerancer og egnethed til forskellige anvendelsesformål.

Hvad er aluminium?

Aluminium er let og har god korrosionsbestandighed, varmeledningsevne og elektrisk ledningsevne. I de fleste tekniske produkter anvendes aluminiumslegeringer, da rent aluminium er relativt blødt. Legeringer er aluminium blandet med andre grundstoffer, som ændrer metallets egenskaber.

For eksempel indeholder 6061 magnesium og silicium og anvendes til konstruktionsdele, rammer, maskiner og bearbejdede emner. 6063 anvendes til ekstruderede profiler og arkitektoniske produkter, blandt andet på grund af sin gode overfladefinish. 7075 er en højstyrkelegering, der indeholder zink, magnesium og kobber.

Fremstillingsmetoden har også indflydelse på de endelige egenskaber

Et godt aluminiumsblok kunne være:

• Valset til plader eller plader
• Ekstruderet til en profil
• Smedet til en komponent med høj styrke
• Bearbejdet til en præcis komponent
• Støbt i en form

Alle disse processer tager udgangspunkt i aluminium, men produkterne er forskellige.

·      Smedet aluminium

Bearbejdet aluminium er en legering, der er formet til et fast materiale. Almindelige fremstillingsprocesser omfatter valsning, ekstrudering og smedning. I disse processer udsættes metallet for kontrolleret deformation. I takt med at materialet formes, ændres dets kornstruktur, hvilket kan forbedre styrken og duktiliteten i bearbejdede legeringer.

Ekstruderet aluminium anvendes til fremstilling af lange produkter med ensartede tværsnit, herunder vinduesrammer, konstruktionsprofiler, U-profiler, rør og skinner. Smedet aluminium udmærker sig ved sin styrke og modstandsdygtighed over for gentagne belastninger. Varmformning af aluminium, … indebærer for eksempel, at det varme materiale opvarmes og komprimeres med stor kraft i stedet for at hældes i en form for at danne en bestemt form.

·      Støbt aluminium

Støbte aluminiumsprodukter er komponenter af aluminiumslegering, der fremstilles ved støbning eller sprøjtestøbning af smeltet aluminiumslegering. Der findes flere forskellige støbemetoder. Aluminiumsstøbning omfatter sandstøbning, tyngdekraftsstøbning, støbning i faste forme, præcisionsstøbning og trykstøbning trykstøbning.

Valget afhænger af emnets geometri, produktionsmængden, de ønskede egenskaber, omkostningerne til værktøj samt overfladespecifikationerne. Trykstøbning er en særlig form for støbning. Under højt tryk ledes smeltet aluminiumslegering ind i et metalstøbeformshulrum, hvor det hurtigt fylder det ud. Når metallet er afkølet, åbnes støbeformen, og medarbejderne tager emnet ud.

Hvad er trykstøbt aluminium?

Støbt aluminium er en aluminiumslegering, der fremstilles ved hjælp af højtryksstøbning trykstøbning. Processen starter med blokke af aluminiumslegering eller andet egnet udgangsmateriale. Legeringen smeltes og holdes ved en kontrolleret temperatur. En støbemaskine sprøjter derefter det smeltede metal ind i en stålform med høj hastighed og højt tryk. Formen indeholder hulrummet til den færdige del.

Når metallet har fyldt hulrummet, begynder emnet at størkne. Formen åbnes, og medarbejderne tager støbegodset ud. Medarbejderne skærer overskydende materiale væk fra indløbskanaler, indløbssteder og grater.

A trykstøbeform er udformet med udgangspunkt i emnets geometri, materialestrømmen, kølekravene, udstødningssystemet og det forventede produktionsvolumen. Denne proces er især velegnet til fremstilling af store mængder emner med ensartede dimensioner og komplekse former.

Blandt de mest almindelige legeringer til trykstøbning kan nævnes ADC12, A380, A360 og en række andre aluminiumbaserede legeringer. Disse legeringer indeholder flere legeringselementer end mange almindelige smedbare kvaliteter. Silicium er særligt nyttigt, da det forbedrer flydeevnen og hjælper det smeltede metal med at udfylde tynde og detaljerede sektioner.

Aluminium kontra trykstøbt aluminium: Hvad er den største forskel?

Den største forskel ligger ikke blot i ordet “aluminium”. Den egentlige forskel ligger i, hvordan aluminiumslegeringen forarbejdes og formes. Smedet aluminium udgår fra et fast emne og formes mekanisk. Trykstøbt aluminium udgår fra en smeltet legering og presses ind i en metalform.

Denne forskel har indflydelse på kornstrukturen, de tilgængelige former, de mekaniske egenskaber, produktionshastigheden og omkostningerne.

Hvorfor anvendes trykstøbning til komplekse emner?

Den største fordel ved trykstøbning er muligheden for at fremstille komplekse former. Fremstilling af emnet ud fra en massiv aluminiumsblok kan kræve flere forskellige fremstillingsprocesser, f.eks. tilføjelse af fremspring, ribber, monteringselementer, buede overflader og tynde vægge.

I én enkelt produktionscyklus kan man fremstille den samme grundlæggende geometri på en trykstøbemaskine. Dette sparer materiale og forkorter bearbejdningstiden.

Trykstøbning sikrer desuden god repeterbarhed. Når værktøjet og processen er fastlagt, kan en producent fremstille et stort antal ensartede komponenter af samme størrelse. Dette gør metoden velegnet i bilindustrien til komponenter, elektronikhus, belysningsenheder, motorhus, industrielt udstyr og forbrugerprodukter.

·      Her kommer værktøjet ind i billedet

En af de største startomkostninger ved trykstøbning er stålværktøjet. En trykstøbeform består af et hulrum, indløbskanaler, indløbssteder, kølekanaler, glideskinner, et udstødningssystem og andre elementer, der er nødvendige for at fremstille emnet.

Inden fremstillingen skal værktøjet udformes omhyggeligt for at sikre, at det er egnet. Værktøjet bør udformes omhyggeligt inden fremstillingen. Vægtykkelse, delelinjer, ribber, fremspring, underskæringer, metallstrømning og udtrækningsvinkler har indflydelse på det færdige produkt. Et dårligt værktøjsdesign kan medføre ufuldstændig fyldning, porøsitet, grater, deformation, værktøjsslid og problemer med udstødningen.

Producenter gennemfører ofte en gennemgang af produktets design med henblik på fremstilling, inden de fremstiller værktøjet, for at sikre, at de kan fremstille produktet.

Hvor stærkt er trykstøbt aluminium?

Dette spørgsmål kræver en vis omhyggelighed, da betegnelsen “aluminium” dækker over mange legeringer og fremstillingsprocesser. Ikke alle trykstøbte aluminiumsdele er nødvendigvis svagere end alle smedede aluminiumsdele. Denne sammenligning afhænger af legeringen, hårdhedsgraden, støbeprocessen, varmebehandlingen, delens form og belastningsforholdene.

Strækgrænsen og forlængelsen for smedede legeringer som 6061-T6 kan overstige værdierne for nogle almindelige trykstøbningslegeringer, såsom ADC12 eller A380. Trykstøbte legeringer er dog velegnede til huser, beslag, dæksler, motordele, kølelegemer og mange andre dele, hvor der kræves god styrke.

·      Hvad er porøsitet?

Porøsitet er de små huller i et støbegods. Luft eller gas kan blive indkapslet i det smeltede metal under hurtig indsprøjtning og størkning. Krympning under størkningen kan ligeledes forårsage indre hulrum.

Ikke alle porøse emner er nødvendigvis ubrugelige. Processtyring, korrekt valg af legering, vakuumstøbning, passende vægtykkelse og godt værktøjsdesign kan minimere dette. Hvis emnerne skal være tryktætte eller have høje strukturelle egenskaber, skal man vælge en støbemetode, der opfylder disse krav.

Et anvendelsesområde, hvor det er vigtigt at reducere mængden af indesluttet gas, er vakuumstøbning.

Hvordan er overfladebehandlingen i forhold til andre?

Overflader på trykstøbte aluminiumsdele er relativt glatte, fordi det smeltede metal tilpasser sig formen på stålformen. Det endelige udseende afhænger af værktøjets overflade, legeringen, støbeparametrene, afskæringen og eventuelle efterbehandlingsprocesser.

En anden fordel ved aluminium er de gode overfladekvaliteter, især når det er ekstruderet og bearbejdet. Der findes forskellige overfladebehandlingsmuligheder for begge typer aluminiumsprodukter. Blandt de mest almindelige muligheder er:

• Anodisering
• Pulverlakering
• Maleri
• Polering
• Sandblæsning
• CNC-bearbejdning
• Plettering

Hver trykstøbt legering opfører sig forskelligt, alt efter hvordan den efterbehandles. Legeringens sammensætning har betydning.

Hvilken af dem er billigst?

Der findes ikke ét entydigt svar, da beregningen afhænger af produktionsmængden. Til prototyper, små mængder, enkle former og emner, der allerede findes som standardprofiler eller plader, kan aluminium ofte være et godt valg.

De indledende omkostninger til værktøj er høje ved trykstøbning. Når værktøjet først er klar, falder omkostningerne pr. emne dog generelt i takt med, at produktionsmængden stiger. Ved produktion af tusinder eller hundreder af tusinder af ens emner kan trykstøbning være mere omkostningseffektivt.

Valget bør baseres på emnet og ikke blot på materialets betegnelse.

Almindelige anvendelsesområder for aluminium

Smedet aluminium anvendes i produkter, hvor styrke, lav vægt, korrosionsbestandighed eller en bestemt profil er afgørende.

Typiske eksempler er blandt andet:

• Vindues- og dørkarme
• Konstruktionsprofiler
• Flykomponenter
• Cykelstel
• Varmevekslere
• Maskindele
• Komponenter til bilaffjedring
• Aksler og beslag
• Plader og paneler

Den nøjagtige legering afhænger af anvendelsen.

For eksempel anvendes 6061 til generelle konstruktionsdele og bearbejdede emner, mens 7075 anvendes til formål, der kræver større styrke.

Almindelige anvendelsesområder for trykstøbt aluminium

Produkter med kompleks geometri og storproduktionsmængder fremstilles ofte af trykstøbt aluminium.

Typiske anvendelsesområder omfatter:

• Køretøjskabinetter
• Transmissionsdæksler
• Motorhuse
• Gearkassehuse
• LED-lygtekasser
• Elektronikskabe
• Kølelegemer
• Kapslinger til industrielt udstyr
• Pumpehus
• Beslag
• Komponenter til husholdningsapparater

Denne fremgangsmåde gælder også, når flere elementer integreres i én enkelt del.

Et hus kan for eksempel have monteringsfremspring, ribber, skruehuller, kabelåbninger og køleribber, der alle er støbt i ét stykke.

Hvad bør producenterne vælge?

Først skal du fastlægge kravene til delen.

Når emnet er enkelt og kræver en lang, ensartet profil, kan ekstrudering være det mest hensigtsmæssige valg. En smedet legering eller et smedet emne kan være mere velegnet, hvis emnet skal modstå gentagne belastninger og kræver høj styrke.

Jo flere funktioner designet indeholder, og jo større produktionsmængden er, desto mere attraktivt bliver trykstøbning.

Følgende spørgsmål hjælper med at afgrænse processen:

·      Hvor kompleks er delen?

Aluminium er ofte lettere at forme til enkle plader, stænger, rør og profiler. Komplekse husdele og beslag egner sig godt til trykstøbning.

·      Hvor mange dele skal der til?

Nogle gange er et par dusin emner ikke nok til at retfærdiggøre investeringen i trykstøbeværktøj. Ved produktion af store mængder er det nemmere at fordele værktøjsomkostningerne på de enkelte komponenter.

·      Hvor stor styrke kræves der?

Ved høje belastninger, stød, udmattelse eller sikkerhedsrelaterede anvendelser bør ingeniører anvende konkrete data om legeringer og fremstillingsprocesser i stedet for den generelle betegnelse “aluminium”.”

·      Skal delen være tryktæt?

Hvis komponenten indeholder væske eller gas, skal man være særlig opmærksom på porøsiteten. Det kan være nødvendigt at anvende vakuumstøbning, korrekt legering og lækagetest.

·      Hvor meget bearbejdning er acceptabelt?

Trykstøbning resulterer i et næsten færdigt produkt, men huller, tætningsflader, gevind og snævre tolerancer kræver typisk efterfølgende CNC-bearbejdning. Når man bruger en aluminiumsplade, -stang eller -blok, skal materialet også bearbejdes.

Konklusion

Aluminium og trykstøbt aluminium er ikke to helt forskellige metaller. Aluminium er grundmetallet og betegnelsen for en stor familie af legeringer. Trykstøbt aluminium henviser til aluminiumslegeringer, der støbes under højt tryk. Når styrke og duktilitet er vigtige egenskaber, er aluminium et godt materiale til profiler, plader, bearbejdede emner og komponenter. Trykstøbt aluminium anvendes til komplekse former, tynde vægge, integrerede detaljer og produktion i store mængder.

For producenter handler det om valg af komponenter, ikke om materialebetegnelser. Ekstrudering kan være den bedste metode til at fremstille en enkel profil. En komponent, der skal udholde store belastninger, egner sig muligvis bedre til smedning eller andre bearbejdningsprocesser. Trykstøbning kan være et bedre valg til et komplekst elektronikhus. Før produktionen påbegyndes, bør designet gennemgås med hensyn til vægtykkelse, udtræk, delelinjer, bearbejdningskrav, valg af legering, tolerancer og produktionsmængder. Et veludformet trykstøbeform og bidrager derefter til at omsætte det godkendte design til ensartede produktionsdele.

Typiske trin for virksomheder, der går fra CAD-filer eller fysiske prøver til produktion, omfatter: DFM-gennemgang, værktøjsdesign, formfremstilling, godkendelse af prøver, produktion, efterbehandling, kontrol og samling. Ved at træffe de rigtige beslutninger, inden værktøjsfremstillingen påbegyndes, undgår man omkostninger ved senere ændringer.