Inleiding
Gegoten aluminium wordt op grote schaal gebruikt in de industriële productie en staat bekend om zijn lichtgewicht eigenschappen, corrosiebestendigheid, warmtegeleidbaarheid en ontwerpflexibiliteit. Aluminiumlegeringen worden vaak gebruikt in spuitgieten toepassingen in de automobielindustrie, de elektronica, industriële machines, de lucht- en ruimtevaart en consumptiegoederen.
Door gebruik te maken van aluminium spuitgieten kan de fabrikant onderdelen produceren met gedetailleerde geometrieën, consistente afmetingen en relatief gladde oppervlakken, en dat bij een hoog productievolume. Spuitgietstukken kunnen bovendien helpen om materiaalverspilling en secundaire bewerkingen te verminderen in vergelijking met het verspanen van een onderdeel uit massief aluminium.
Het is echter van groot belang om de juiste aluminiumlegering en gietmethode te kiezen. Het uiteindelijke materiaal hangt af van factoren zoals mechanische sterkte, wanddikte, bedrijfstemperatuur, blootstelling aan corrosie, productievolume en afwerking.
Wat is gegoten aluminium?
Gegoten aluminium is een metaal of metaallegering dat wordt gevormd door het te smelten en vervolgens in een mal te gieten of te spuiten. Nadat het gesmolten metaal is afgekoeld en gestold, ontstaat er een onderdeel met de gewenste vorm.
Gevormd aluminium wordt vervaardigd door aluminium te walsen, te extruderen of te vormen, terwijl gegoten aluminium in een mal wordt gegoten. Hierdoor kan het worden gebruikt voor onderdelen met ribben en bevestigingspunten, gebogen oppervlakken, inwendige holtes en andere vormen.
Typische bestanddelen van gegoten aluminiumlegeringen zijn silicium, koper, magnesium en zink. Deze toevoegingen kunnen van invloed zijn op de gietbaarheid, sterkte, hardheid, slijtvastheid en corrosiebestendigheid.
Aluminium-siliciumlegeringen spelen een bijzondere rol vanwege de functie van silicium als legeringselement van het metaal in vloeibare toestand: het verbetert de vloeibaarheid van het vloeibare metaal en vergemakkelijkt het vullen van de ingewikkelde vormholte.
Waarom wordt gegoten aluminium gebruikt in de productie??
Gegoten aluminium wordt door fabrikanten gebruikt wanneer complexe vormen en een hoge productiekwaliteit vereist zijn en er behoefte is aan lichtgewicht onderdelen. Met gietwerk kunnen verschillende ontwerpaspecten in één enkel onderdeel worden gecombineerd.
- Hieronder vallen onder meer motorbehuizingen, transmissies, behuizingen voor elektronische componenten, koellichamen, pomphuizen en bevestigingsbeugels.
- Het materiaal is vooral nuttig wanneer bij het project een evenwicht moet worden gevonden tussen gewicht, prestaties, productie-efficiëntie en kosten.
Welke rol speelt gegoten aluminium in de spuitgietindustrie?
Gieten van aluminium is een productieproces waarbij de gesmolten aluminiumlegering onder hoge druk in een herbruikbare metalen gietvorm wordt gespoten. Zodra het metaal is uitgehard, gaat de gietvorm open en wordt het gietstuk eruit gehaald.
Gegoten aluminium is een van de belangrijkste materialen die in de industrie worden gebruikt, omdat het wordt ingezet voor de grootschalige productie van complexe en lichtgewicht onderdelen. Het is gietbaar, beschikt over gewenste mechanische eigenschappen en is geschikt voor zowel functionele als decoratieve producten.
1. De productie van complexe onderdelen
De ribben en uitsteeksels die bij het spuitgieten ontstaan, kunnen aan de tekeningen worden toegevoegd om de onderdelen te vervaardigen. Deze kenmerken kunnen in het oorspronkelijke gietontwerp worden opgenomen, waardoor er minder bewerkings- en montagewerk nodig is.
2. Ondersteuning van productie in grote volumes
Fabrikanten kunnen met behulp van herbruikbare stalen matrijzen grote hoeveelheden identieke onderdelen produceren. Na de ontwikkeling en goedkeuring van de matrijzen zorgt het proces voor consistente afmetingen en efficiënte cyclustijden.
Aluminium spuitgieten is bij uitstek geschikt voor auto-onderdelen, behuizingen voor elektrische apparatuur, behuizingen voor huishoudelijke apparaten en onderdelen en producten die in grote hoeveelheden worden geproduceerd.
3. Het gewicht van onderdelen verminderen
De dichtheid van gegoten aluminium bedraagt ongeveer 2,7 g/cm³, wat aanzienlijk lager is dan dat van staal of gietijzer. Door gebruik te maken van geschikte aluminiumgietlegeringen kan gewicht worden bespaard in de onderdelen, terwijl de voor de toepassing benodigde sterkte behouden blijft.
4. Verbetering van het warmtebeheer
De meeste aluminiumlegeringen zijn goede warmtegeleiders. De warmteafvoer van componenten tijdens het gebruik kan daarom worden gerealiseerd met behulp van koellichamen van spuitgietaluminium, motor- of LED-behuizingen en elektronische behuizingen.
5. Integratie van functionele kenmerken
Via het spuitgietproces kunnen meerdere onderdelen in één onderdeel worden geïntegreerd. Zo kunnen bijvoorbeeld bevestigingsnokken, koelribben, schroefgaten en verstevigingsribben in een elektronische behuizing worden verwerkt. Deze integratie kan leiden tot minder afzonderlijke onderdelen, minder bevestigingsmiddelen en minder assemblagestappen.
Wat zijn de belangrijkste soorten aluminiumgietlegeringen?
De keuze van de legering hangt af van de sterkte, de corrosiebestendigheid, de gietbaarheid en de gebruiksomstandigheden.
Aluminium-siliciumlegeringen
De legeringen die bij het gieten worden gebruikt, zijn voornamelijk legeringen van aluminium en silicium, die zorgen voor een betere vloeibaarheid en een betere vulling van de gietvorm. Ze kunnen worden gebruikt voor complexe onderdelen, behuizingen, auto-onderdelen en industriële apparatuur.
- Typische voorbeelden zijn A356, A380, A383, en AlSi10Mg; deze zijn echter niet per se allemaal geschikt voor elk gietproces en elke toepassing.
- A380 wordt vaak gebruikt voor onder druk gegoten behuizingen en omkastingen vanwege de goede gietbaarheid en mechanische eigenschappen.
- In sommige gevallen hebben de te vervaardigen onderdelen complexe geometrieën, waarbij A383 een optie is.
Aluminium-koperlegeringen
Aluminium-koperlegeringen kunnen worden gebruikt in situaties waarin een grotere sterkte of hardheid gewenst is; de toevoeging van koper versterkt deze eigenschappen. Deze legeringen zijn echter mogelijk minder corrosiebestendig dan andere legeringen. Daarom kunnen beschermende coatings en een goede omgevingsbeheersing nodig zijn.
Aluminium-magnesium legeringen
Aluminium-magnesiumlegeringen bieden een bevredigende corrosiebestendigheid, met name in maritieme en andere veeleisende omgevingen. Bij sommige legeringen zijn ook de sterkte-gewichtsverhoudingen opmerkelijk. Ze vertonen een gietgedrag dat afwijkt van dat van gangbare aluminium-siliciumlegeringen; daarom zijn een zorgvuldige keuze van de legering en procescontrole van essentieel belang.
Aluminium-zinklegeringen
Voor bepaalde toepassingen is een specifieke sterkte of hardheid gewenst, en worden zinkhoudende aluminiumgietlegeringen gebruikt. De eigenschappen daarvan zijn afhankelijk van de volledige samenstelling van de legering en de warmtebehandelingsvoorwaarden.
Aluminium versus gegoten aluminium: wat is het verschil?
In de productie is aluminium verkrijgbaar in de vorm van platen, stroken, staven, extrusies of smeedstukken. Deze vormen worden meestal gebruikt voor onderdelen die door middel van verspanende bewerkingen of andere vervormingsprocessen worden vervaardigd.
| Vergelijkingsfactor | Gegoten aluminium | Smeed aluminium |
| Productiemethode | Gesmolten metaal stolt in een gietvorm | Walsen, extrusie, smeden of aanverwante vormgevingsprocessen |
| Ontwerpflexibiliteit | Geschikt voor complexe, geïntegreerde vormen | Geschikt voor platen, staven, profielen en gesmede onderdelen |
| Samenstelling legering | Vaak geoptimaliseerd voor gietbaarheid | Vaak geoptimaliseerd voor vervormbaarheid en mechanische prestaties |
| Mechanische eigenschappen | Afhankelijk van de legering, de gietkwaliteit en de warmtebehandeling | Afhankelijk van de legering, de bewerking en de hardheid |
| Mogelijke gebreken | Poroosheid, krimp, insluitsels en onvolledige vulling | Vormingsfouten, scheuren of andere procesgerelateerde gebreken |
| Algemene toepassingen | Behuizingen, pomphuizen, motoronderdelen en koellichamen | Constructieprofielen, platen, beugels en bewerkte onderdelen |
Wat zijn de voordelen van gegoten aluminium?
Lichtgewicht constructie
Gegoten aluminium heeft een lagere dichtheid dan gietijzer en staal. Hierdoor kan de fabrikant gewicht besparen op de onderdelen, terwijl de vereiste prestaties behouden blijven, mits de legering en het ontwerp op de juiste wijze worden gekozen.
Door gebruik te maken van complexe vormen en de flexibiliteit van het ontwerp.
Het is mogelijk om geometrie al tijdens het gietproces te integreren, terwijl hiervoor bij massief materiaal anders meerdere bewerkings- of assemblagebewerkingen nodig zouden zijn.
Efficiënte productie van grote volumes
Met herbruikbare matrijzen is een herhaalbare productie mogelijk en kunnen de kosten per onderdeel worden verlaagd, mits het aantal geproduceerde onderdelen groot genoeg is om de investering in de matrijs te rechtvaardigen.
Goede warmtegeleiding
Aluminiumlegeringen hebben een goede warmtegeleiding, waardoor ze geschikt zijn voor gebruik in koellichamen, behuizingen voor elektronische apparaten, onderdelen voor warmtebeheer, enz.
Corrosiebestendigheid
Aluminium heeft een dunne oxidelaag die van nature wordt gevormd om het oppervlak te beschermen. De corrosiebestendigheid hangt echter af van het type legering, de omgeving en het contact met andere metalen. Sommige gietstukken hebben een extra afwerking nodig ter bescherming.
Recycleerbaarheid
Aluminium is een recyclebaar materiaal en kan opnieuw worden gebruikt als grondstof voor de productie. Er wordt op de juiste wijze gebruikgemaakt van sortering en kwaliteitscontrole van het smeltmateriaal om de gewenste legeringssamenstelling en gietkwaliteit te waarborgen.
Wat zijn de nadelen van gegoten aluminium?
Gegoten aluminium heeft echter zijn voor- en nadelen, waarmee fabrikanten rekening moeten houden wanneer ze het gebruik ervan overwegen.
Mogelijke gietfouten
Onderdelen die onder druk staan, kunnen gaan lekken of mogelijk niet de gewenste mechanische eigenschappen vertonen als gevolg van porositeit, krimpgaten, insluitsels en onvolledige vulling. Deze risico’s kunnen tot een minimum worden beperkt door middel van goede schimmel ontwerp, smeltbehandeling en procesregeling.
Investering in gereedschap
De metalen matrijzen en apparatuur die worden gebruikt voor hogedrukgieten zijn bijzonder. Bij zeer kleine productieseries kunnen de initiële kosten voor het maken van gereedschap aanzienlijk zijn, waardoor dit minder aantrekkelijk wordt.
Van de legering afhankelijke sterkte
Niet alle gegoten aluminiumlegeringen zijn geschikt voor hoge belastingen, hoge temperaturen en zware vermoeidheidsbelasting. De legering moet worden gekozen op basis van de specifieke gebruiksomstandigheden van het onderdeel.
Eis voor afwerking en bewerking
Na het gieten moeten sommige onderdelen met een CNC-machine worden bewerkt om aan de eisen inzake precisie en afdichtingsoppervlakken te voldoen. Als het ontwerp en het gietproces niet goed worden beheerst, kunnen er ook problemen met porositeit ontstaan in de buurt van de bewerkte oppervlakken.
Uitdagingen bij het lassen
Porositeit, oxideverontreiniging en de reactiviteit van de legering kunnen het lassen van gegoten aluminium bemoeilijken. De lasbaarheid kan per legeringstype en gietkwaliteit verschillen, en de verbindingsmethode moet vóór de productie worden gevalideerd.
Wat is de meest voorkomende toepassing van gegoten aluminium?
Gegoten aluminium wordt in diverse sectoren gebruikt waar lichtgewicht onderdelen, complexe vormen en een snelle productie van essentieel belang zijn.
Auto-industrie
De meest voorkomende toepassingen zijn versnellingsbakbehuizingen, motoronderdelen, beugels, motorbehuizingen en bepaalde constructieonderdelen. Aluminium gietstukken kunnen bijdragen aan gewichtsbesparing bij voertuigen en maken het mogelijk om meerdere onderdelen samen te voegen tot één enkel onderdeel.
Elektronica en elektrische apparatuur
Gegoten aluminium kent talrijke toepassingen, zoals behuizingen voor elektronische apparatuur, LED-behuizingen, motorbehuizingen en onderdelen voor warmteafvoer. Het biedt een uitstekende warmtegeleiding en flexibele ontwerpmogelijkheden voor de bescherming en ondersteuning van elektrische systemen.
Industriële machines
Gegoten aluminium kan worden gebruikt voor pomphuizen, klephuizen, tandwielkasten, machineonderdelen en nog veel meer, mits de sterkte, de druk en de bedrijfsomstandigheden geschikt zijn voor de gekozen legering.
Lucht- en ruimtevaart en transport
Gegoten aluminiumonderdelen worden toegepast in de transport- en lucht- en ruimtevaartindustrie. In de toeleveringsketen van de lucht- en ruimtevaart moeten de inspectie en kwalificatie van materialen en componenten met grote nauwkeurigheid en betrouwbaarheid worden uitgevoerd, terwijl de traceerbaarheid van materialen een essentiële vereiste is. Voor veel onderdelen in de lucht- en ruimtevaart, met name die voor kritieke toepassingen, is het niet geschikt om elke spuitgietlegering en -technologie te gebruiken.
Huishoudelijke en consumentenproducten
Gegoten aluminium wordt gebruikt in kookgerei, meubelonderdelen, onderdelen voor huishoudelijke apparaten en decoratief beslag vanwege zijn lichte gewicht en het feit dat het gemakkelijk in functionele of aantrekkelijke vormen kan worden verwerkt.
Hoe kunnen fabrikanten de kwaliteit van gegoten aluminium onderdelen verbeteren?
- De eerste stap op weg naar kwaliteit is het kiezen van een geschikte legering en het ontwerpen van het onderdeel dat uit die legering moet worden gegoten.
- De wanddikte, ontwerphellingen, overgangen, ribben, inlaatposities, koeleigenschappen en de plaats van belangrijke bewerkte onderdelen kunnen allemaal belangrijke overwegingen zijn voor ingenieurs.
- Daarnaast moeten fabrikanten de zuiverheid van de smelt, de injectieparameters, de matrijstemperatuur en de koelomstandigheden in de gaten houden.
- De inspectiemethoden kunnen bestaan uit maatmetingen, visuele inspectie, lektests en röntgenonderzoek, afhankelijk van de toepassing van het onderdeel.
- Secundaire CNC-bewerking kan zorgen voor nauwkeurige gaten, schroefdraad, boringen, afdichtingsvlakken en meer, voor onderdelen die nauwkeurige aansluitingen vereisen.
- Het definitieve kwaliteitsplan moet rekening houden met het risico, de geldende normen en de eisen van de klant met betrekking tot het onderdeel, en mag niet alle onderdelen op dezelfde manier behandelen.
Conclusie
Gegoten aluminium is een materiaal dat zich kenmerkt door een goede warmtegeleiding, corrosiebestendigheid en gietrendement, een laag gewicht en de mogelijkheid om diverse complexe onderdelen te vervaardigen; het is dan ook een belangrijk materiaal in de spuitgietindustrie. Aluminiumspuitgieten is met name geschikt voor de productie van grote hoeveelheden behuizingen, auto-onderdelen, elektronische behuizingen en industriële onderdelen.
Voor een succesvolle productie is het echter noodzakelijk om de juiste legering te kiezen, geschikt gereedschap te ontwikkelen, het gietproces te controleren en, indien nodig, het oppervlak af te werken of te bewerken. Fabrikanten kunnen deze kennis gebruiken om een product te ontwikkelen dat zowel van hoge kwaliteit is als uitstekende prestaties levert, en tegelijkertijd kostenefficiënt blijft.
Door de juiste giettechniek en legering te gebruiken die aansluiten bij de specifieke eisen van het onderdeel, kunnen fabrikanten ervoor zorgen dat er betrouwbare aluminium gietstukken worden geproduceerd die geschikt zijn voor diverse industriële toepassingen.
FAQs
1. Wat is het verschil tussen aluminium en gegoten aluminium?
Aluminium is een vervormbaar metaal dat kan worden gegoten, geëxtrudeerd, gewalst, gesmeed en op diverse andere manieren verwerkt. De term ‘gegoten aluminium’ wordt gebruikt voor elk aluminium of elke aluminiumlegering die vanuit gesmolten toestand in een mal wordt gegoten of gespoten. Deze twee soorten worden op verschillende manieren vervaardigd en hebben verschillende gebruikelijke legeringselementen en eigenschappen.
2. Hoe kook je in kookgerei van gegoten aluminium?
Kookgerei van gegoten aluminium is veilig in gebruik, mits het speciaal is vervaardigd voor het bereiden van voedsel en volgens de gebruiksaanwijzing wordt gebruikt. Of het kookgerei geschikt is, hangt af van de legering, de oppervlaktecoating en de staat waarin het verkeert. Gebruik geen kookgerei met beschadigde coatings en volg bij het koken en schoonmaken de gebruiksaanwijzing.
3. Is gegoten aluminium een goed materiaal?
Ja, gegoten aluminium is een geschikt materiaal voor toepassingen waarbij een lichte constructie, complexe vormen, een goede warmteoverdracht en corrosiebestendigheid vereist zijn. De prestaties zijn afhankelijk van de legering, de gietkwaliteit en de bedrijfsomstandigheden.
4. Wat zijn de nadelen van gegoten aluminium?
De nadelen zijn dat het materiaal poreus kan zijn en tijdens het gieten kan krimpen, dat het opzetten van het spuitgietproces duur kan zijn, en dat het bij bepaalde toepassingen minder sterkte kan bieden dan een geschikte gesmede aluminiumlegering. Afhankelijk van de specificaties van het onderdeel kan gegoten aluminium bovendien een nabewerking, een coating of laswerk vereisen.