Care este diferența dintre aluminiu și aluminiu turnat sub presiune?

Industria modernă de producție utilizează aluminiul în aproape toate domeniile de aplicare. Acesta este folosit în industria auto, în electronică, la fabricarea pieselor de mașini, a ramelor de ferestre, a radiatoarelor, a carcaselor, a vaselor de gătit și în multe alte domenii. Acest lucru duce adesea la o întrebare simplă: Care este diferența dintre aluminiu și aluminiu turnat sub presiune? Răspunsul este că aluminiul este metalul, iar aluminiul turnat sub presiune este aluminiu obținut printr-un proces specific de turnare.

Nu toate produsele din aluminiu au aceeași compoziție sau aceleași proprietăți. Producătorii adaugă diverse elemente în aluminiul pur pentru a obține aliaje diferite, deoarece aluminiul este un material moale. Apoi, producătorii supun aliajele unor operațiuni de fabricație diverse, precum laminarea, extrudarea, forjarea, prelucrarea mecanică, turnarea în nisip și turnare sub presiune.

Astfel, dacă o piesă este fabricată din aluminiu, cunoașterea doar a acestei informații nu este suficientă pentru a stabili modul în care a fost realizată. De aceea, se face de obicei o comparație între aluminiul forjat și aluminiul turnat sub presiune. Aluminiul forjat este aluminiu solid care este modelat prin mijloace mecanice. Aluminiu turnat sub presiune se obține prin injectarea aliajului topit la presiune ridicată într-o matriță metalică. Aceste diferențe influențează rezistența, forma, finisajul suprafeței, costul de fabricație, toleranțele și adecvarea pentru diverse aplicații.

Ce este aluminiul?

Aluminiul este ușor și prezintă o bună rezistență la coroziune, precum și o conductivitate termică și electrică ridicată. Majoritatea produselor din domeniul ingineriei utilizează aliaje de aluminiu, deoarece aluminiul pur este relativ moale. Aliajele sunt compuse din aluminiu amestecat cu alte elemente, care modifică proprietățile metalului.

De exemplu, aliajul 6061 conține magneziu și siliciu și este utilizat la realizarea pieselor structurale, a cadrelor, a utilajelor și a pieselor prelucrate. Aliajul 6063 este utilizat pentru profile extrudate și produse arhitecturale, în parte datorită finisajului său superficial de bună calitate. Aliajul 7075 este un aliaj de înaltă rezistență care conține zinc, magneziu și cupru.

Metoda de fabricație influențează, de asemenea, proprietățile finale

Un lingou de aluminiu de bună calitate ar putea fi:

• Laminat sub formă de foaie sau placă
• Extrudat sub formă de profil
• Forjat pentru a deveni o piesă de înaltă rezistență
• Prelucrată pentru a obține o piesă de precizie
• Turnat într-o matriță

Toate aceste procese au la bază aluminiul, dar produsele sunt diferite.

·      Aluminiu forjat

Aluminiul prelucrat este un aliaj care se prezintă sub formă de material solid. Printre procesele obișnuite se numără laminarea, extrudarea și forjarea. În cadrul acestor procese, metalul suferă o deformare controlată. Pe măsură ce materialul se formează, structura sa cristalină se modifică, ceea ce poate îmbunătăți rezistența și ductilitatea aliajelor prelucrate.

Aluminiul extrudat este utilizat pentru fabricarea produselor lungi cu secțiuni transversale uniforme, inclusiv rame de ferestre, profile structurale, canale, tuburi și șine. Aluminiul forjat oferă rezistență mecanică și rezistență la solicitări repetate. Forjarea la cald a aluminiului, de exemplu, presupune încălzirea și comprimarea materialului incandescent sub o forță mare, în loc să fie turnat într-o matriță pentru a se obține o formă.

·      Aluminiu turnat

Produsele turnate din aluminiu sunt piese din aliaj de aluminiu obținute prin turnarea sau injectarea aliajului de aluminiu topit. Există mai multe metode de turnare. Turnarea aluminiului include turnarea în nisip, turnarea prin gravitație, turnarea în matriță permanentă, turnarea prin ceară pierdută și turnarea sub presiune turnare sub presiune.

Alegerea depinde de geometria piesei, de volumul de producție, de proprietățile dorite, de costul sculelor și de specificațiile privind suprafața. Turnarea sub presiune este un tip specific de turnare. Sub presiune ridicată, aliajul de aluminiu topit este introdus într-o cavitate a matriței metalice și o umple rapid. Pe măsură ce metalul se răcește, matrița se deschide, iar muncitorii scot piesa.

Ce este aluminiul turnat sub presiune?

Aluminiul turnat sub presiune este un aliaj de aluminiu obținut prin turnare sub presiune turnare sub presiune. Procesul începe cu lingouri din aliaj de aluminiu sau alte materii prime adecvate. Aliajul este topit și menținut la o temperatură controlată. Apoi, o mașină de turnare injectează metalul topit într-o matriță din oțel, la viteză și presiune ridicate. Matrița conține cavitatea pentru piesa finită.

După ce metalul umple cavitatea, piesa începe să se solidifice. Matrița se deschide, iar muncitorii scot piesa turnată. Muncitorii îndepărtează materialul în exces de pe canalele de turnare, de pe orificiile de turnare și de pe bavuri.

A matriță pentru turnare sub presiune este conceput ținând cont de geometria piesei, fluxul de material, cerințele de răcire, sistemul de ejectare și volumul de producție preconizat. Acest proces este deosebit de util pentru producerea unor cantități mari de piese cu dimensiuni repetitive și forme complexe.

Printre aliajele uzuale pentru turnarea sub presiune se numără ADC12, A380, A360 și alte câteva aliaje pe bază de aluminiu. Aceste aliaje conțin mai multe elemente de aliere decât multe dintre sortimentele uzuale de aluminiu forjat. Siliciul este deosebit de util, deoarece îmbunătățește fluiditatea și ajută metalul topit să umple secțiunile subțiri și cu detalii fine.

Aluminiu vs. aluminiu turnat sub presiune: Care este diferența principală?

Cea mai mare diferență nu constă doar în cuvântul “aluminiu”. Adevărata diferență constă în modul în care aliajul de aluminiu este prelucrat și modelat. Aluminiul forjat pornește de la o bară solidă și este modelat mecanic. Aluminiul turnat sub presiune pornește de la un aliaj topit și este injectat cu presiune într-o matriță metalică.

Această diferență influențează structura granulelor, formele disponibile, proprietățile mecanice, viteza de producție și costul.

De ce se utilizează turnarea sub presiune pentru piesele complexe

Principalul avantaj al turnării sub presiune îl reprezintă capacitatea sa de a produce forme complexe. Realizarea piesei dintr-un bloc solid de aluminiu poate necesita mai multe procese de fabricație, cum ar fi adăugarea de proeminențe, nervuri, elemente de fixare, suprafețe curbe și pereți subțiri.

Un singur ciclu de producție permite obținerea aceleiași geometrii de bază pe o mașină de turnare sub presiune. Acest lucru asigură o economie de material și reduce timpul de prelucrare.

Turnarea sub presiune asigură, de asemenea, o repetabilitate bună. Odată stabilite matrița și procesul, un producător poate fabrica numeroase componente similare, de dimensiuni apropiate. Acest lucru o face utilă în industria auto pentru componente, carcase electronice, corpuri de iluminat, carcase de motoare, echipamente industriale și produse de larg consum.

·      Rolul sculelor

Una dintre cele mai mari cheltuieli inițiale în procesul de turnare sub presiune o reprezintă matrițele din oțel. O matriță de turnare sub presiune este alcătuită dintr-o cavitate, canale de distribuție, guri de turnare, canale de răcire, glisiere, un sistem de ejectare și alte elemente necesare pentru realizarea piesei.

Înainte de fabricare, matrița trebuie proiectată cu atenție pentru a se asigura că este adecvată. Matrița trebuie proiectată cu atenție înainte de fabricare. Grosimea peretelui, liniile de separare, nervurile, proeminențele, subțierea, curgerea metalului și unghiurile de degajare influențează produsul final. O proiectare necorespunzătoare a matriței poate duce la umplere incompletă, porozitate, bavuri, deformare, uzură a matriței și dificultăți de ejectare.

Producătorii efectuează adesea o analiză a proiectării din perspectiva fabricării înainte de a realiza matrițele, pentru a se asigura că pot fabrica produsul.

Cât de rezistent este aluminiul turnat sub presiune?

Această întrebare necesită o anumită atenție, întrucât termenul “aluminiu” se referă la numeroase aliaje și procese. Nu toate piesele din aluminiu turnate sub presiune sunt neapărat mai fragile decât toate piesele din aluminiu forjat. Această comparație depinde de aliaj, de starea de duritate, de procesul de turnare, de tratamentul termic, de forma piesei și de condițiile de solicitare.

Limita de curgere și alungirea aliajelor forjate, precum 6061-T6, pot depăși valorile unor aliaje obișnuite utilizate în turnarea sub presiune, cum ar fi ADC12 sau A380. Aliajele turnate sub presiune sunt însă potrivite pentru carcase, suporturi, capace, piese de motor, radiatoare și multe alte componente, datorită rezistenței lor bune.

·      Ce este porozitatea?

Porozitatea reprezintă micile găuri prezente în interiorul unei piese turnate. Aerul sau gazul pot fi antrenate în metalul topit în timpul injectării rapide și al solidificării. Contracția care are loc în timpul solidificării poate provoca, de asemenea, goluri interne.

Nu toate piesele poroase sunt neapărat inutilizabile. Controlul procesului, alegerea corectă a aliajului, turnarea asistată de vid, grosimea adecvată a pereților și o proiectare corespunzătoare a matrițelor pot reduce la minimum acest fenomen. Dacă piesele trebuie să fie etanșe la presiune sau să aibă performanțe structurale ridicate, alegeți o metodă de turnare care să îndeplinească aceste cerințe.

Un domeniu de aplicare în care reducerea gazului reținut este importantă este turnarea sub presiune în vid.

Cum se compară finisajele de suprafață?

Suprafețele pieselor turnate sub presiune din aluminiu sunt relativ netede, deoarece metalul topit se mulează pe forma matriței din oțel. Aspectul final depinde de suprafața matriței, de aliaj, de parametrii de turnare, de operațiunile de debavurare și de eventualele operațiuni de finisare.

Un alt avantaj al aluminiului îl reprezintă finisajele de suprafață de bună calitate, în special în cazul produselor extrudate și prelucrate mecanic. Sunt disponibile diverse opțiuni de finisare pentru ambele tipuri de produse din aluminiu. Printre opțiunile obișnuite se numără:

• Anodizare
• Acoperire cu pulbere
• Pictura
• Lustruire
• Grătare
• Prelucrare CNC
• Placare

Fiecare aliaj turnat sub presiune va avea un comportament diferit în funcție de modul de finisare. Compoziția aliajului este importantă.

Care dintre ele costă mai puțin?

Nu există un răspuns unic, deoarece calculul variază în funcție de volumul de producție. În cazul prototipurilor, al cantităților mici, al formelor simple și al pieselor disponibile deja sub formă de profile sau foi standard, aluminiul poate fi adesea o alegere bună.

Costurile inițiale cu matrițele sunt ridicate în cazul turnării sub presiune. Cu toate acestea, odată ce matrița este gata, costul pe piesă scade, în general, pe măsură ce volumul de producție crește. Atunci când se produc mii sau sute de mii de piese identice, turnarea sub presiune poate fi o soluție mai rentabilă.

Alegerea ar trebui să se bazeze pe piesă și nu doar pe denumirea materialului.

Aplicații obișnuite ale aluminiului

Aluminiul forjat este utilizat în produse pentru care sunt importante rezistența, greutatea redusă, rezistența la coroziune sau un profil specific.

Printre exemplele tipice se numără:

• Rame de ferestre și uși
• Profile structurale
• Componente de aeronave
• Rame de bicicletă
• Schimbătoare de căldură
• Piese de mașini
• Componente pentru suspensii auto
• Arbori și suporturi
• Plăci și panouri

Aliajul exact variază în funcție de aplicație.

De exemplu, aliajul 6061 este utilizat pentru piese structurale generale și piese prelucrate, iar aliajul 7075 este utilizat pentru aplicații care necesită o rezistență mai mare.

Aplicații obișnuite ale aluminiului turnat sub presiune

Produsele cu geometrie complexă și fabricate în serie mare sunt, de obicei, realizate din aluminiu turnat sub presiune.

Printre aplicațiile tipice se numără:

• Carcase pentru industria auto
• Capace pentru cutia de viteze
• Carcase de motor
• Carcase de cutie de viteze
• Carcase pentru lămpi cu LED
• Carcase pentru echipamente electronice
• Radiatoare
• Carcase pentru echipamente industriale
• Corpuri de pompă
• Suporturi
• Componente ale aparatelor electrocasnice

Procesul se aplică și în cazul în care mai multe elemente sunt integrate într-o singură piesă.

De exemplu, o carcasă poate avea proeminențe de fixare, nervuri, orificii pentru șuruburi, orificii pentru cabluri și aripioare de răcire, toate turnate într-o singură piesă.

Ce ar trebui să aleagă producătorii?

În primul rând, definiți cerințele referitoare la piesă.

Atunci când piesa este simplă și necesită un profil lung și uniform, extrudarea poate fi o metodă mai potrivită. Un aliaj prelucrat sau o piesă forjată pot fi mai potrivite dacă piesa trebuie să reziste la solicitări repetate și necesită o rezistență ridicată.

Cu cât proiectul include mai multe caracteristici și cu cât volumul de producție este mai mare, cu atât turnarea sub presiune devine mai atractivă.

Următoarele întrebări ajută la restrângerea procesului:

·      Cât de complexă este piesa?

Aluminiul este adesea mai ușor de prelucrat sub formă de plăci, bare, tuburi și profile simple. Carcasele și suporturile complexe sunt ideale pentru turnarea sub presiune.

·      Câte piese sunt necesare?

Uneori, câteva zeci de piese nu justifică investiția într-un set de matrițe pentru turnare sub presiune. Atunci când se produc cantități mari, este mai ușor să se împartă costul matriței între componentele individuale.

·      Câtă forță este necesară?

În cazul sarcinilor mari, al impactului, al oboselii materialelor sau al aplicațiilor legate de siguranță, inginerii ar trebui să utilizeze date concrete privind aliajul și procesul de fabricație, în loc să se bazeze pe termenul general “aluminiu”.”

·      Piesa trebuie să fie etanșă la presiune?

Dacă componenta conține lichid sau gaz, acordați o atenție deosebită porozității. Pot fi necesare turnarea sub vid, aliajul adecvat și testarea etanșeității.

·      Care este nivelul acceptabil de prelucrare?

Turnarea sub presiune dă naștere unui produs aproape finit, dar orificiile, suprafețele de etanșare, filetele și toleranțele stricte necesită, de obicei, o prelucrare ulterioară cu mașini CNC. Atunci când se utilizează o placă, o bară sau o bucată brută din aluminiu, este necesară, de asemenea, prelucrarea materialului.

Concluzie

Aluminiul și aluminiul turnat sub presiune nu sunt două metale complet diferite. Aluminiul este metalul de bază și denumirea unei familii numeroase de aliaje. Termenul „aluminiu turnat sub presiune” se referă la aliajele de aluminiu turnate sub presiune ridicată. Atunci când rezistența și ductilitatea sunt importante, aluminiul este un material adecvat pentru profile, plăci, piese prelucrate și componente. Aluminiul turnat sub presiune este utilizat pentru forme complexe, pereți subțiri, elemente integrate și producția în serie.

Pentru producători, alegerea se face în funcție de piese, nu de denumirile materialelor. Extrudarea poate fi cea mai bună metodă de realizare a unui profil simplu. O componentă supusă unor sarcini mari se poate preta mai bine la forjare sau la alte procese de prelucrare prin forjare. Turnarea sub presiune poate fi o opțiune mai bună pentru o carcasă electronică complexă. Înainte de producție, verificați proiectul din punct de vedere al grosimii pereților, unghiului de degajare, liniilor de separare, cerințelor de prelucrare, selecției aliajului, toleranțelor și cantităților de producție. Un proiect bine conceput matriță pentru turnare sub presiune apoi contribuie la transformarea proiectului aprobat în piese de serie realizate în mod uniform.

Etapele tipice pentru companiile care trec de la fișiere CAD sau mostre fizice la producție includ: analiza DFM, proiectarea matrițelor, fabricarea matrițelor, aprobarea mostrelor, producția, finisarea, inspecția și asamblarea. Luarea deciziilor corecte înainte de începerea procesului de fabricare a matrițelor va reduce costurile generate de eventualele modificări ulterioare.