Lití hliníku: procesy, slitiny, konstrukční aspekty a průmyslové aplikace

Úvod

Lití hliníku je jedním z nejrozšířenějších procesů tváření kovů v moderním průmyslu. Tím, že se roztavené hliníkové slitiny přeměňují na přesně tvarované součásti, mohou výrobci vyrábět lehké, odolné a cenově výhodné díly pro automobilový průmysl, elektroniku, telekomunikace, robotiku a průmyslové zařízení.

Tato příručka poskytuje komplexní přehled procesů lití hliníku, výběru slitin, mechanických vlastností, výhod, omezení a konstrukčních aspektů pro inženýrské aplikace.

Co je lití hliníku?

Aluminiové lití je proces vstřikování roztavené hliníkové slitiny do dutiny formy, kde se tuhne do předem stanoveného tvaru. Forma může být opakovaně použitelná (kovová forma) nebo jednorázová (písková nebo keramická forma).

Výběr metody lití závisí na:

• Požadované rozměrové přesnosti

• Cílových mechanických vlastnostech

• Objem výroby

• Požadavky na povrchové dokončení

• Rozpočtu na výrobu nástrojů

Různé procesy nabízejí různou rovnováhu mezi náklady, přesností a strukturální integritou.

Hlavní procesy aluminiového lití

Lití pod vysokým tlakem (studena komora)

Lití pod vysokým tlakem (HPDC) je dominantní metodou pro výrobu hliníkových součástí ve velkém množství, které vyžadují úzké tolerance a vysokou opakovatelnost.

U procesu se studenou komorou:

1. Roztavený hliník se nalévá do vstřikovacího rukávu.

2. Hydraulický píst vtlačí kov do kalibrované ocelové formy vysokou rychlostí.

3. Kov se pod tlakem rychle tuhne.

4. Litina se vyhodí a upraví.

Hlavní charakteristiky:

• Vysoká rychlost výroby

• Vynikající rozměrová přesnost

• Dobé dokončení povrchu

• Vhodné pro tenké stěny (obvykle 1–4 mm v závislosti na konstrukci)

Hliníkové slitiny se zpracovávají metodou studené komory kvůli jejich teplotě tání a metalurgickému chování.

Trvalé formování

Trvalé formování používá opakovaně použitelné kovové formy a spoléhá na gravitační nebo nízkotlakové plnění.

Ve srovnání s pískovým litím nabízí:

• Zlepšené mechanické vlastnosti

• Sníženou pórovitost

• Lepší konzistence povrchu

Tento proces je vhodný pro výrobu středních objemů a konstrukčních součástí, kde jsou důležité pevnost a spolehlivost.

Pískové lití

Pískové lití využívá jednorázové formy vytvořené kolem modelu. Je vysoce flexibilní a ideální pro:

• Velké součásti

• Produkce v malém množství

• Složité vnitřní geometrie

Rozměrové tolerance jsou však obecně volnější než u tlakového lití.

Lití do ztraceného vosku

Lití do ztraceného vosku vyrábí složité součásti následujícím způsobem:

1. Vytvoření voskového modelu

2. Potahování voskového modelu keramickou suspenzí

3. Vytavení vosku

4. Lití roztaveného hliníku do keramické formy

Umožňuje tenké stěny a podrobnou geometrii, avšak obvykle je spojeno s vyššími náklady na nástroje.

Litina ztracenou pěnou

Lití podle ztracené pěny využívá pěnové vzory, které se při lití roztaveného hliníku odpaří. Sníží se tím počet dělících rovin a potřeba jáder, což činí tento proces vhodný pro složité automobilové součásti.

Pokročilé technologie lití hliníku

Lití za podpory vakuu

Vakuové systémy snižují obsah vzduchu v dutině formy před i během vstřikování, čímž se minimalizuje zachycení plynu a vnitřní pórovitost.

Výhody zahrnují:

• Zlepšené mechanické vlastnosti

• Lepší svařitelnost

• Zlepšená strukturální integrita

• Snížení vnitřních vad

Vakuum zlepšuje kvalitu plnění; hlavní tok kovu je však stále řízen vysokotlakým vstřikováním.

Stlačovací lití a polotuhé procesy

Při tlakovém lití se roztavený kov tuhne za trvalého tlaku, čímž vznikají:

• Vyšší hustota

• Snížená smršťová pórovitost

• Zlepšené protažení

Tyto procesy se používají u konstrukčních automobilových komponentů vyžadujících vyšší integritu.

Běžné hliníkové litinové slitiny

Hliníkové litinové slitiny jsou navrženy tak, aby vyvážily litelnost, pevnost, odolnost vůči korozi a tepelnou vodivost.

Typické mechanické vlastnosti (litý stav)