Alumiinium on üks kõige sagedamini kasutatavaid metalle investeeringute valamisel. Investeerimisvaludes (kadunud vaha valamine) kasutatakse alumiiniumi ja selle sulameid laialdaselt kosmose-, autotööstuses, elektroonikas ja tarbekaupades tänu nende kergele, kõrgele soojusjuhtivusele, korrosioonikindlusele ja heale löögile.
Järgnev on suijini üksikasjalik analüüs alumiiniummetalli peamiste omaduste kohta investeerimisvaludes, tavalistes sulamites, protsessipunktides ja rakendusjuhtumites:
I. Alumiiniummetalli eelised investeerimisvaludes
Kerge: alumiiniummetallil on madal tihedus (umbes 2,7 g\/cm³), mis sobib kergete osade tootmiseks (näiteks lennunduskonstruktsiooniosad, automootori osad).
Kiire soojusjuhtivuse korral vajavad sellistes stsenaariumides nagu radiaatorid ja elektroonilised korpused.
Alumiiniumist pinda on lihtne moodustada tihedat oksiidkilet (al₂o₃), millel on hea resistentsus atmosfääri ja keemilise korrosiooni suhtes.
Hea voolavus, mõõdukas kokkutõmbumine (umbes 6-8%) ja hea valamise jõudlus sobib keerukate õhukese seinaga osade vormimiseks.
Vanapüügi alumiiniumi saab jätkusuutliku arengu vajadustega 100% ringlusse võtta ja taaskasutada.
Ii. Tavalised alumiiniumisulamid investeeringute valamiseks
Alumiinium-Siliconi süsteem (Al-Si): parim voolavus, madal kokkutõmbumine (näiteks A356, A357).
Alumiinium-vamperisüsteem (al-Cu): kõrge tugevus, kuid halb hestitavus (näiteks 2 0 1. 0, 204,0).
Alumiinium-magnesiumisüsteem (Al-MG): tugev korrosioonikindlus (näiteks 514. 0, 52 0. 0).
Alumiinium-zinc süsteem (al-Zn): loomulik vananemise kõvenemine (näiteks 713. 0).
Iii. Alumiiniumist investeerimisprotsessi peamised punktid
Sulamine ja valamine
Temperatuuri juhtimine: alumiiniumvedeliku temperatuur on tavaliselt 680-750 kraad, et vältida ülekuumenemist ja oksüdeerumist.
DEGASSEERIMINE: tutvustage argooni või kasutage vesiniku pooride vähendamiseks (alumiiniumist vedelikku on vesiniku imamiseks lihtne).
Valamiskiirus: oksiidi kile rebenemise riski vähendamiseks on vaja kiiret täidist.
Hallitus ja kesta kujundus
Koorematerjal: ränidioksiid SOL või alumiinisaalikaga keraamiline läga, hea kõrge temperatuuri stabiilsus (paagutu temperatuur 900-1100 kraad).
Koore paksus: keerukad osad vajavad mitmekihilist katet (5-8 kihid), et tagada tasakaal tugevuse ja läbilaskvuse vahel.
Järeltöötlus
Kuumravi: T6 töötlemine (tahke lahus + kunstlik vananemine) parandab märkimisväärselt tugevust (näiteks 357- T6 tugevust kuni 345 MPa).
Pinna töötlemine: anodeerimine, liivapritsimine või elektroplaanimine, et suurendada kulumiskindlust ja esteetikat.
IV. Väljakutsed ja lahendused alumiiniuminvesteeringute valamiseks
1. oksüdatsiooni lisamine (al₂o₃ defektid)
Sulatamis- ja valamisprotsessi ajal reageerib alumiiniumist vedelik hapnikuga hõlpsalt, moodustades alumiiniumoksiidi kile (al₂o₃), mille tulemuseks on valamise sisse lisamised, vähendades mehaanilisi omadusi ja pinna kvaliteeti. Inertse gaasi kaitse on selle lahendus. Sulatamise ajal võetakse alumiiniumvedeliku pinna katmiseks argooni või lämmastikku (näiteks pöörleva degasseri + AR segagaasi kasutamine). Kasutage vaakumivalamise tehnoloogiat (vaakum kraad<10⁻² mbar) to completely isolate oxygen (such as aerospace precision castings). Add a NaCl-KCl composite flux layer to absorb oxides and form a protective barrier. Use a bottom pouring gate or a serpentine runner to reduce aluminum liquid turbulence (the probability of oxide film rupture is reduced by 50%).
2.
Alumiiniumsulami tahkestamiskiirus on suhteliselt kõrge (6-8%) ning paksud ja suured ristlõikega alad on ebapiisava kokkutõmbumise kompenseerimise tõttu kalduvad sisemistele tühimikele. Riseri positsiooni saab optimeerida simulatsioonitarkvara kaudu (Procast\/Magmasoft), et tagada paksu seinapiirkonna kestus. Kohaliku jahutamise kiirendamiseks asetage grafiitjahutatud raua kuuma tsooni (kokkutõmbumismaht väheneb 40%). Pihustage tsirkooniumoksiidiga jahutatud kattekiht kesta sees (jahutuskiirust suurendatakse 2-3 korda). Terade täpsustamiseks (näiteks 356+0. 02% SR, lisage jälje strontsium (SR) või titaan (TI).
3. termilised praod (tahkumispinge pragunemine)
Komplekssed valandid jahutavad ebaühtlaselt seina paksuse erinevuste tõttu ja sisemine pinge ületab materjali tõmbetugevuse. Suijini lahendus on valida madala stressiga sulamid ja kasutada Al-SI sulameid (näiteks A357). 7% ränisisaldus võib parandada pragude vastupidavust. Jahutusgradiendi vähendamiseks tõstetakse kesta eelsoojendamise temperatuuri 200 kraadi 450 kraadi (pragude kiirust väheneb 60%). Pinge kontsentratsiooni vältimiseks optimeerige struktuur, ümmargune nurgakujundus (r suurem või võrdne 3 mm) ja õhukese paksu üleminekutsooni kalle on väiksem või võrdne 15 kraadi. Pärast valamise koorimist rakendage 20-50 Hz mehaaniline vibratsioon jääkpinge vabastamiseks (pragude riski väheneb 70%).
4. pinna karedus ja mõõtmete täpsus
The inner surface defects of the ceramic shell (such as slurry bubbles) are transmitted to the casting, affecting the accuracy (Ra>6,3 μm). Suijin soovitab nanoskaala ränidioksiidi sool (osakeste suurus<50nm) slurry, and the shell surface finish Ra<1.6μm. Using 3D printed ceramic shells (such as ExOne S-Max Flex), the resolution reaches 140μm and the dimensional error is ±0.1mm. Electrolytic polishing of castings (voltage 12V, time 5min), Ra can be reduced from 6.3μm to 0.8μm.
5. Keerulisi õhukese seinaga struktuure on keeruline moodustada
Kuigi alumiiniumsulamitel on hea sujuvus, on need altid mittetäieliku täitmise või külma kinni, kui seina paksus on<1mm. Low-pressure/vacuum assisted pouring is required, and the pressure is controlled at 0.5-1.2 bar, and the filling speed is increased by 30% (suitable for thin-walled parts of drone frames). Optimize the permeability of the shell, add 30% mullite fiber to the ceramic slurry, and the permeability is increased from 15 cm³/(min·cm²) to 45 cm³/(min·cm²). Ultra-fine treatment of alloys, so that electromagnetic stirring + ultrasonic vibration can jointly refine the grains (grain size is reduced from 200μm to 50μm), and the fluidity is increased by 25%.
V. Tulevased suundumused
Ülitugevate kergete sulamite väljatöötamine
Nano-täiustatud alumiiniumipõhised komposiitmaterjalid (näiteks Al-SIC) kulumiskindluse ja kõrgtemperatuuri jõudluse parandamiseks.
Digitaalse protsessi optimeerimine
AI-põhise valamise simulatsioon ennustab kokkutõmbumist ja optimeerib valamissüsteemi automaatselt.
Roheline valamistehnoloogia
Biopõhise sideainega keraamiline kesta hallitus vähendab süsinikuheidet röstimisest.
Alumiiniumist metallist on saanud kerge, kõrge soojusjuhtivuse ja suurepärase casting jõudluse tõttu põhitõrje tootmise põhimaterjal. Sulami optimeerimise (näiteks ALSI10MG), protsessiinnovatsiooni (vaakumvalu) ja järeltöötluse tugevdamise (T6 kuumtöötluse) kaudu võivad alumiiniumist valandid täita kosmose, autotööstuse ja muude väljade rangeid nõudeid. Uute materjalide ja digitaaltehnoloogiate integreerimisega tulevikus parandab alumiiniuminvesteeringute casting veelgi tõhusust ja jätkusuutlikkust.