Производството на отливки на алуминиеви сплави е сложен процес, при който различни фактори могат значително да повлияят на качеството и производителността на крайния продукт. Сред тези фактори методът на охлаждане играе решаваща роля за определяне на микроструктурата и свойствата на дюшетите части. Като опитен доставчик на кастинги за алуминиеви сплави, аз съм свидетел на от първа ръка разнообразните ефекти на различните методи за охлаждане в края - продукти.
Влияние върху микроструктурата
Микроструктурата на отливките на алуминиевата сплав е тясно свързана със скоростта на охлаждане по време на процеса на втвърдяване. Различните методи за охлаждане предлагат различни скорости на охлаждане, което от своя страна води до различни микроструктурни характеристики.
Бързо охлаждане
Бързото методи за охлаждане, като гасене на вода, могат да доведат до фино зърнеста микроструктура. Когато разтопената алуминиева сплав бързо се охлажда, скоростта на нуклеиране на твърдите частици се увеличава значително. Според принципите на втвърдяване, по -високата скорост на нуклеация води до по -голям брой кристални ядра, които прерастват във фини зърна. Фини - зърнените микроструктури имат няколко предимства. Те могат да подобрят механичните свойства на отливките, включително здравина и твърдост. По -малкият размер на зърното осигурява повече граници на зърното, които действат като бариери пред движението на дислокацията. Дислокациите са дефекти на линията в кристалната решетка и тяхното движение е свързано с деформацията на материала. Чрез възпрепятстване на движението на дислокация, фино -зърнените микроструктури засилват устойчивостта на материала към пластмасовата деформация, като по този начин увеличават нейната здравина и твърдост.
Бързото охлаждане обаче има и някои недостатъци. Той може да въведе високи остатъчни напрежения в отливките. По време на бързо охлаждане външният слой на леенето втвърдява първо и се договори. Вътрешният слой, който все още е в полумето състояние, се опитва да устои на това свиване. В резултат на това се генерират големи вътрешни напрежения. Тези остатъчни напрежения могат да причинят изкривяване на отливките по време на последващи процеси на обработка или обработка на топлина. В някои случаи те дори могат да доведат до напукване на частите, особено в области със сложни геометрии или високи концентрации на напрежение.
Бавно охлаждане
За разлика от тях, бавните методи за охлаждане, като охлаждане на въздуха, водят до по -груба зърнеста микроструктура. С по -ниска скорост на охлаждане скоростта на нуклеация е сравнително ниска и съществуващите кристални ядра имат повече време за растеж. Това води до образуването на по -големи зърна. Грубо - зърнените микроструктури обикновено имат по -ниска якост и твърдост в сравнение с фини зърнести. Те обаче могат да предложат по -добра пластичност. По -големите зърна позволяват повече движение на дислокация, което означава, че материалът може да претърпи повече пластмасова деформация преди неуспех. Това свойство може да бъде от полза за приложения, при които отливките трябва да издържат на известна степен на деформация, без да се разрушават.
Бавното охлаждане също помага за намаляване на остатъчните напрежения. Тъй като процесът на охлаждане е по -постепенно, диференциалното свиване между външния и вътрешния слой на леенето е сведено до минимум. В резултат на това генерираните вътрешни напрежения са сравнително малки, намалявайки риска от изкривяване и напукване.
Въздействие върху механичните свойства
Сила на опън
Методът на охлаждане има пряко влияние върху якостта на опън на отливките на алуминиевата сплав. Както бе споменато по -рано, бързото методи на охлаждане, които произвеждат фино зърнести микроструктури, са склонни да увеличават якостта на опън. Фините зърна и многобройните граници на зърното пречат на движението на дислокации, което затруднява деформацията на материала при натоварване на опън. Според нашия опит като доставчик, кастингите, произведени с бързо охлаждане, често отговарят или надвишават необходимите спецификации на якостта на опън за приложения катоАлуминиеви кастинги за автомобилни части. Тези автомобилни части трябва да имат висока якост, за да издържат на силите по време на работата на превозното средство, като вибрации на двигателя, ускорение и спирачни сили.
От друга страна, бавните отливки с бавни матрици с по -груби микроструктури обикновено имат по -ниска якост на опън. Но в някои случаи, когато дизайнът позволява изискване за по -ниска якост и по -голям акцент върху пластичността, бавните отливки за охлаждане могат да бъдат подходящ избор.
Твърдост
Твърдостта е друго важно механично свойство, засегнато от метода на охлаждане. Бързото охлаждане обикновено води до по -високи стойности на твърдост поради фино -зърнената микроструктура. Многобройните граници на зърното във фини зърнести материали ограничават движението на атомите по време на вдлъбнатина, което води до по -висока устойчивост на локална деформация. Това е полезно за приложенията, при които кастингите трябва да устоят на износване и абразия. Например,Алуминиеви кастинги за тежки машиниЧесто се нуждаят от повърхности с висока твърдост, за да издържат на суровите работни условия, като контакт с абразивни материали или натоварвания с високо налягане.
Бавни - охладените кастинги имат по -ниска твърдост. Тяхната по -груба зърнеста структура позволява повече движение на атома по време на вдлъбнатина, което води до по -ниска устойчивост на локална деформация.
Пластичност
Правилността е способността на материал да претърпи пластмасова деформация преди счупване. Бавните отливки с охладени матрици с по -груби микроструктури обикновено имат по -висока пластичност. По -големите зърна осигуряват повече пространство за преместване и взаимодействие на дислокациите, което позволява на материала да се деформира по -лесно, без да се счупи. Това свойство е важно в приложения, при които кастингите трябва да се формират или огъват, без да се напукват. Например,Алуминиеви отливки за двигателни частиможе да изисква известна степен на пластичност по време на процесите на сглобяване или за приспособяване на малки количества несъответствие.
Въздействие върху устойчивостта на корозия
Методът на охлаждане може също да повлияе на корозионната устойчивост на отливките от алуминиева сплав. Микроструктурата влияе на разпределението на легиращите елементи и образуването на фази в материала, което от своя страна влияе върху поведението му на корозия.
Фини - зърнести микроструктури, произведени чрез бързо охлаждане, могат да имат по -добра устойчивост на корозия в някои случаи. По -равномерното разпределение на легиращите елементи и наличието на повече граници на зърното може да насърчи образуването на защитен оксиден слой върху повърхността на отливките. Оксидният слой действа като бариера между метала и корозивната среда, като предотвратява по -нататъшната корозия. Въпреки това, високите остатъчни напрежения в бързо охладени части също могат да ускорят корозията в някои ситуации. Тези натоварвания могат да причинят микрокопити на повърхността на отливките, които осигуряват пътища за проникване на корозивни агенти в материала.
Бавни - охладени отливки с по -груби микроструктури могат да имат по -разнородно разпределение на легиращите елементи. Това може да доведе до образуване на различни фази с различни електрохимични потенциали. В корозивна среда може да се образува галванична клетка между тези фази, което може да ускори процеса на корозия. Въпреки това, по -ниските остатъчни напрежения в бавни охладени части могат да намалят риска от напрежение - разрушаване на корозия, което е вид корозия, която се случва при комбинираното действие на стрес и корозивна среда.
Избор на методи за охлаждане
Като доставчик на отливки от алуминиева сплав, изборът на метода на охлаждане зависи от специфичните изисквания на приложението на клиента. Ако отливките за матрици се нуждаят от висока якост и твърдост, а геометрията на частите му позволява, могат да се предпочитат бързо охлаждане. Необходимо е обаче да се предприемат допълнителни мерки за облекчаване на остатъчните напрежения, като стрес - облекчаване на топлинната обработка. Ако приложението изисква висока пластичност и ниски остатъчни напрежения, методите на бавно охлаждане са по -добър избор.
В някои случаи може да се използва комбинация от различни методи за охлаждане. Например може да се използва процес на охлаждане с две стъпки. Първо, отливките могат бързо да се охладят, за да се постигне фин зърнен повърхностен слой, който може да подобри повърхностните свойства като устойчивост на износване. След това частите могат бавно да се охладят, за да се намалят вътрешните остатъчни напрежения.
Заключение
В заключение, методът на охлаждане има дълбоко влияние върху микроструктурата и свойствата на отливките на алуминиевата сплав. Различните методи за охлаждане предлагат различни предимства и недостатъци по отношение на механичните свойства, устойчивостта на корозия и остатъчните напрежения. Като професионален доставчик на кастинги за алуминиеви сплави, ние внимателно обмисляме специфичните изисквания на приложението на всеки клиент при избора на подходящия метод за охлаждане. Разбирайки ефектите на методите за охлаждане върху отливките, можем да произвеждаме висококачествени части, които отговарят на разнообразните нужди на нашите клиенти.
Ако сте на пазара за висококачествени алуминиеви сплави, каним ви да се свържете с нас за поръчки и преговори. Нашият екип от експерти е готов да ви предостави персонализирани решения въз основа на вашите специфични изисквания.
ЛИТЕРАТУРА
- Комитет за наръчник на ASM. Наръчник на ASM, том 15: Кастинг. ASM International, 2008.
- Dieter, GE Механична металургия. McGraw - Hill, 1986.
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR Производствено инженерство и технологии. Pearson, 2014.