از قطعات دقیق زیر هود ماشین تان گرفته تا محفظه های محکم لوازم خانگی و حتی گوشی های هوشمندتان، بسیاری از محصولات مدرن یک فرآیند تولید مشترک دارند:ریخته گری آلومینیومیاین تکنیک متنوع به دلیل ترکیب منحصر به فرد کارایی و دقت در همه صنایع ضروری شده است.

ریخته گری آلومینیوم یک فرآیند تولید با کارایی بالا است که در آن آلیاژ آلومینیوم ذوب شده با سرعت بالا در قالب های دقیق تحت فشار قابل توجهی تزریق می شود.تولید در مقیاس بزرگ قطعات با دقت ابعاد عالی و پایان سطح صاف.

در مقایسه با روش های گداکاری جایگزین مانند گداکاری شن یا گداکاری گرانشی، گداکاری آلومینیوم مزایای مشخصی دارد:

• دقت ابعاد برتر:نیاز به عملیات فرعی ماشینکاری را کاهش می دهد
• کیفیت سطحی استثنایی:تولید قطعات با پایان صاف که اغلب نیاز به حداقل پس از پردازش
• انعطاف پذیری طراحی:قادر به تولید هندسه های پیچیده و اجزای دارای دیواره نازک

برای پاسخگویی به خواسته های ریخته گری با سرعت بالا، آلیاژ های آلومینیومی تخصصی با روان بودن افزایش یافته توسعه یافته اند. این ترکیبات از آلیاژ های ریخته گری آلومینیوم استاندارد متفاوت است.اغلب شامل عناصر مانند آهن (Fe)در حالی که آهن به طور معمول یک ناخالصی در آلیاژ های معمولی محسوب می شود، با جلوگیری از چسبندگی فلز به قالب، پدیده ای که به عنوان "سرب کردن" شناخته می شود، در ریخته گری میسر است.

در حالی که فرآیندهای ریخته گری به طور سنتی با دقت مبارزه می کنند، ریخته گری آلومینیوم به دقت ابعاد قابل توجه دست می یابد، به طور معمول به تحمل درجه IT13-IT15 یا بهتر می رسد.این دقت باعث می شود که این فرآیند برای برنامه های تولید انبوه ایده آل باشد.

تقریباً 90٪ از محصولات گداخته شده آلومینیوم از آلیاژ ADC12 استفاده می کنند ، که به دلیل ترکیب متعادل ویژگی های گداخته ، خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی ارزش گذاری می شود.این آلیاژ تبدیل به استاندارد صنعت برای اکثر برنامه های کاربردی شده است.

در حالی که آلومینیوم قدرت ذاتی خوبی را ارائه می دهد ، قطعات ریخته شده اغلب تحت درمان سطحی قرار می گیرند تا خواص مکانیکی را بهبود بخشند.این فرآیندها نه تنها قدرت را افزایش می دهند بلکه مقاومت در برابر خوردگی و ویژگی های فرسایش را نیز افزایش می دهند.

اجزای آلومینیوم ریخته شده با فشار نشان می دهد تفاوت های میکروساختی متمایز بین مناطق سطحی و داخلی.ساختار سخت (تقریبا سختی Hv110) ناشی از خنک شدن سریعضخامت این لایه با هندسه قطعات و دمای قالب متفاوت است، با بخش های نازک تر و قالب های سردتر تولید لایه های سرد تر.

مناطق داخلی، که آهسته تر خنک می شوند، میکروسروکتورهای خشن تری با منافذیت بیشتر و سختی کمتر (Hv85-90) را توسعه می دهند.با لایه های ضخیم تر که به طور کلی مقاومت کشش و طول کش را بهبود می بخشدباید در طول ماشینکاری برای حفظ این منطقه سطح بحرانی مراقب باشید.

قدرت آلومینیوم ریخته شده به طور معمول با استفاده از نمونه های استاندارد ASTM اندازه گیری می شود که دارای نقص های حداقل در بخش های موازی خود هستند.قدرت واقعی قطعات اغلب کمتر از این مقادیر ایده آل است، همانطور که در این مقایسه برای آلیاژ ADC12 نشان داده شده است:

درمان های مختلف سطح می توانند خواص آلومینیوم ریخته شده را افزایش دهند:

• پوشش های مس + سیلیکون:بهبود مقاومت برای کاربردهای هوافضا
• پوشش های منگنیز:افزایش مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت ماشینکاری
• پوشش های منیزیم:افزایش مقاومت در برابر خوردگی برای کاربردهای دریایی
• زینک الکتروپلاستی:به طور قابل توجهی در کاربردهای سخت افزاری افزایش می یابد

آلومینیوم ریخته شده به دلیل سرعت خنک شدن سریعتر و میکروسروکتورهای ظریف تر، به طور معمول قدرت بیشتری نسبت به ریخته های شن و ماسه یا معادل ریخته های قالب دائمی دارد.

ریخته گری آلومینیوم شش مزیت اصلی دارد:

1. ظرفیت تولید انبوه
2. دقت ابعاد بالا
3. پوشش سطحی برتر
4. توانایی تولید قطعات دارای دیواره نازک
5. تنوع مواد
6. گزینه های متعددی برای درمان سطح

این تکنیک چندین چالش را ارائه می دهد:

1. تشکیل حفره ای از هوا و گاز های گیر افتاده
2. هزینه های بالای ابزار
3. قدرت و سختی نسبتا کمتر
4. الزامات زاویه های کششی
5. مشکل در تولید ویژگی های زیرسطح
6. غیر عملی بودن اقتصادی برای تولید کوچک

قالب های ریخته گری برای آلومینیوم به طور معمول از مواد مانند:

• فولاد ابزار با سختی بالا در هنگام گرم شدن
• مواد مقاوم به خستگی حرارتی
• آلیاژ های دارای رسانایی حرارتی خوب

مواد قالب ایده آل باید در برابر چرخه حرارتی شدید فرآیند (فلز ذوب شده 600-700 درجه سانتیگراد در تماس با سطوح قالب 450-550 درجه سانتیگراد) مقاومت کنند و در عین حال به جوش مقاومت کنند.

فرآیند ریخته گری تحت فشار شامل:

1. ارزیابی امکان پذیر بودن طراحی
2. تجزیه و تحلیل تثبیت
3. تولید قالب های دقیق
4. ذوب و آماده سازی آلیاژ
5. تزریق فشار بالا
6. عملیات تکمیل

در حالی که آلومینیوم به طور طبیعی در برابر خوردگی مقاومت می کند، روش های حفاظت شامل:

• مواد شیمیایی (به غیر از آلیاژ های ریخته)
• الکتروتراپی
• پوشش های تبدیل شیمیایی

آلیاژ های اصلی آلومینیوم شامل:

• ADC12:استاندارد صنعت (90٪ از تولید) با تعادل ممتاز خواص
• ADC10:محتوای مس بیشتر برای افزایش قدرت
• AlSi9Cu3:سیستم سیلیکون مس با خواص مکانیکی خوب
• AlMg9:آلیاژ غنی از منیزیم با مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی

اجزای آلومینیوم ریخته شده در:

• خودرو:بلوک های موتور، محفظه های گیربکس
• لوازم الکترونیکی مصرفی:قاب گوشی های هوشمند، قطعات کامپیوتری
• تجهیزات صنعتی:محفظه های ماشین آلات، اجزای ساختاری
• لوازم خانگی:قطعات ماشین لباسشویی، قطعات یخچال