Near-eutectic wheel casting alloys
Алюминиевые литые колесные диски изготавливают в основном методами:
- Low pressure die casting
- Gravity die casting
Low pressure die casting
Для литья под низким давлением используется машина, ориентированная вертикально. Расплавленный металл находится в герметичном сосуде, который затем сжимается газом (обычно воздухом), так что металл вытесняется «вверх» в полость пресс-формы. способ. Этот процесс широко используется для производства автомобильных колес.
Fig. 1 – Schematic View of the Low Pressure Die Casting Process [2]
Fig. 2 – Low-pressure permanent mold [3]
Fig. 3 – Aluminium alloy automotive wheels produced by low-pressure casting [3]
Gravity die casting
Gravity die casting is the simplest die-casting process. It enables castings to be produced with only a very modest capital investment, but plenty of hard physical work is required. Good quality castings can be produced if sufficient care is taken to design running and gating systems which minimise surface turbulence in the metal as it flows into the die [1].
Fig. 4 – Schematic View of Gravity Die Casting [2]
Литейные алюминиевые сплавы для литья колес
Химический состав
Европейский алюминиево-кремниевый сплав Al Si11 (44000) с содержанием кремния чуть ниже эвтектического (от 10,0 до 11,8 %) широко применяется для изготовления колесных дисков методом литья под низким давлением (Fig. 1). На его основе, специально для изготовления литых колесных дисков, были разработаны сплавы [1]:
- Silumin-Kappa Sr (10,5-11,0 % кремния) и
- Silumin-Beta Sr (9,0-10,5 % кремния).
Table 1 – Chemical composition (all data in wt.-%) [1]
Литье доэвтектических силуминов
Эти алюминиевые литейные сплавы:
- обладают хорошей жидкотекучестью,
- высокую пластичность и
- хорошую коррозионную стойкость.
Литейный сплав Silumin-Kappa Sr имеет оптимальное содержание кремния от 10,5 до 11,0 %. У сплава Silumin-Beta Sr интервал содержания кремния составляет от 9,0 до 10,5 %.
Table 2 – Casting characteristics and other properties of castings [1]
Table 3 – Physical properties [1]
Table 4 – Mechanical properties at room temperature +20 °C [1]
Модифицирование силуминов стронцием
Как правило, эти сплавы модифицируют стронцием еще на этапе производства чушек, и поэтому они не требуют этой модификации непосредственно в литейном производстве. Добавки стронция в эти сплавы составляют от 0,020 до 0,030 %.
Модификация эвтектического кремния, то есть формирование модифицированной микроструктуры необходимо для повышения пластичности литой структуры колесных дисков, которые производят из этих сплавов. Уровень содержания железа и других примесей сильно влияет на пластичность литой структуры – показатели относительного удлинения.
Влияние магния на силумины
При необходимости эти литые сплавы могут иметь содержание магния между 0,05 и 0,45 %. С увеличением содержания магния незначительно повышается прочность сплава, а пластичность также незначительно снижается. С другой стороны, добавки магния улучшают обрабатываемость этих сплавов резанием, так как способствуют образованию стружки и ее удалению при механической обработке колесных дисков.
Это дает колесным дискам более привлекательный внешний вид. Кроме того, магний повышает стойкость дисков к коррозии, но снижает адгезию защитных лакокрасочных покрытий к поверхности колесного диска.
Термическая обработка силуминов Beta и Kappa
Только некоторые из сплавов типа Silumin-Beta являются термически упрочняемыми. Термическое упрочнение колесных дисков из сплавов Silumin-Kappa вообще не рекомендуется из-за возможного частичного охрупчивания, что может снизить усталостную прочность материала.
Table 5 – Heat treatment of aluminium castings [1]
Table 6 – Mechanical properties of gravity die casting samples [1]
Силумин Al Si7Mg для колесных дисков
Термически упрочняемые алюминиевые колесные диски изготавливают из алюминиевого сплава Al Si7Mg (коммерческое название – Pantal 7). Тип затвердевания этого сплава – доэвтектический. В ходе затвердевания происходит переход из жидкого состояния в кашеобразное. При последующем затвердевании алюминиевые дендриты прорастают в жидкий расплав. Они образуют переплетающуюся сеть, а полости между ними заполняются высокотекучей эвтектикой AlSi, которая потом затвердевает. Если подпитка этих “пустот” по каким-то причинам не достаточна, то возникают дефекты типа микропористости. Интервал затвердевания составляет около 35-40 °С.
Очистка расплава силумина
Очистку расплава сплавов такого типа проводят только продувкой инертными газами или путем вакуумной обработки. Обработка расплава материалами, содержащими хлор, не допускается, так как при этом происходит вымывание стронция из расплава.
Table 7 – Typical process parameters [1]
Источники:
- Aluminium Casting Alloys – Aleris Recycling (German Works) GmbH – 2011
- TALAT 3201
- Aluminum Casting Processes // Aluminum Alloy Castings Properties, Processes, and Applications / J. Gilbert Kaufman, Elwin L. Rooy – 2004
Также:
