Colada d'aliatges d'alumini: processos de fabricació, característiques i selecció
Sep 11, 2025
Per què els aliatges d'alumini fos
Les peces de fosa d'aliatge d'alumini combinen un pes lleuger, una bona conductivitat tèrmica i elèctrica i la capacitat de formar geometries internes complexes que el mecanitzat no pot produir econòmicament. Els aliatges de fosa comuns inclouen l'A356 (Al-Si7Mg), que es pot tractar-per calor i soldable; A380 (Al-Si8Cu3), que ofereix una excel·lent colabilitat a la matriu-; i ADC12, el cavall de batalla-de fosa a pressió a Àsia. Els processos de fosa difereixen principalment pel que fa al material del motlle, la pressió, la tolerància assolible, l'acabat de la superfície i el volum de producció, de manera que l'elecció del procés és una decisió de cost-i-de qualitat tant com tècnica.
fosa de sorra
La fosa a la sorra forma el motlle a partir de sorra compactada unida amb argila o resina, amb un patró que s'elimina abans d'abocar. És el procés més flexible: es pot produir gairebé qualsevol aliatge, mida i quantitat, les eines són barates i els canvis de disseny són fàcils. La tolerància dimensional és relativament fluixa, normalment més/menys de 0,5 a 1,5 mm depenent de la mida, i l'acabat superficial és rugós, al voltant de Ra 6,3 a 25 micròmetres, de manera que es requereixen característiques mecanitzades a les superfícies funcionals. Les foses de sorra són propenses a la porositat i els defectes d'inclusió, tret que les portes i les elevacions estiguin dissenyades amb cura. Continua sent el procés estàndard per a grans carcasses, prototips i producció de baix-volum.
Casting d'inversió
La fosa d'inversió, també anomenada fosa a la-cera perduda, crea un patró de cera, el recobreix amb diverses capes de purín refractari per formar una closca de ceràmica, després fon la cera i aboca metall a la closca cuita. El motlle no té una línia de separació, de manera que són possibles peces de forma propera-neta- amb detalls complexos, parets primes fins a uns 1,5 mm i acabats superficials fins de Ra 1,6 a 3,2 micròmetres. Les toleràncies de més/menys de 0,1 a 0,25 mm són típiques per a peces petites. Els costos d'eines i per{11}}peça són més elevats que la fosa de sorra, la qual cosa fa que la fosa d'inversió sigui econòmica per a components complexos i d'alt valor-en equipament aeroespacial, de defensa i mèdic on els estalvis de mecanitzat compensen la prima.
Funció a pressió d'alta-pressió
La fosa a pressió injecta alumini fos en un motlle d'acer endurit a alta velocitat i pressió, produint peces amb una excel·lent consistència dimensional, superfícies llises i parets primes d'1 a 4 mm. Els temps de cicle es mesuren en segons, de manera que la fosa a pressió és el procés per a la producció massiva de carcasses d'automoció, electrodomèstics i electrònica; A380 i ADC12 són els aliatges estàndard per la seva fluïdesa i resistència a l'esquerdament en calent. La porositat de l'aire atrapat és la principal limitació: -les peces estanques a la pressió poden requerir buit-ajuden a la fosa a pressió o la impregnació posterior, i els aliatges utilitzats no són generalment soldables ni adequats per a temperatures de servei elevades per sobre d'uns 150 graus centígrads.
Motlle permanent i fosa-a baixa pressió
La fosa de motlle permanent (encuny per gravetat) aboca metall en un motlle d'acer o ferro colat reutilitzable per gravetat. Produeix peces més denses i resistents que la fosa de sorra amb un millor acabat superficial i toleràncies més ajustades, i funciona bé amb aliatges tractables amb calor-com ara l'A356. El gruix de la paret per sobre d'uns 8 mm és un mínim pràctic per a una alimentació fiable en fosa per gravetat, que coincideix amb la regla general utilitzada per moltes foneries. La fosa-a baixa pressió afegeix una pressió d'aire controlada per omplir el motlle des de sota, millorant l'alimentació i permetent components de paret-prima-a pressió-com ara les llandes d'aliatge; és el procés intermedi entre la gravetat i la fosa a pressió tant en cost com en capacitat.
Comparació i selecció de processos
| Procés | Tolerància típica | Acabat superficial Ra (um) | Paret mínima (mm) | Ajust de volum | Cost relatiu d'eines |
|---|---|---|---|---|---|
| fosa de sorra | +/- 0.5 - 1.5 mm | 6.3 - 25 | 3 - 5 | Baixa a mitjana | Baixa |
| Càsting d'inversió | +/- 0.1 - 0.25 mm | 1.6 - 3.2 | 1.5 | Baixa a mitjana | Mitjana |
| Motlle permanent | +/- 0.3 - 0.8 mm | 3.2 - 6.3 | 8 (típic) | Mitjana | Mitjana |
| Fundició a pressió d'alta-pressió | +/- 0.1 - 0.3 mm | 0.8 - 1.6 | 1 - 4 | Alt | Alt |
| Colada-a baixa pressió | +/- 0.2 - 0.5 mm | 3.2 - 6.3 | 2.5 | Mitjana a alta | Alt |
Seleccioneu fosa de sorra per a prototips, peces grans i volum baix; fosa d'inversió per a peces complexes de forma propera-neta- amb parets primes; motlle permanent o fosa-a baixa pressió per a peces estructurals de volum mitjà-que necessiten resistència i estanquitat a la pressió; i fosa a pressió alta-per a peces de paret-de gran-volum i fines amb toleràncies ajustades.
Operacions de post-casting
La majoria de les peces de fosa estructural reben un tractament tèrmic T6: tractament amb solució a prop de 540 graus centígrads, extinció d'aigua i envelliment artificial entre 155 i 175 graus centígrads, que duplica aproximadament la resistència a la fluència de l'A356. Segueixen mecanitzats, proves de pressió i tractaments superficials com ara anodització, recobriment en pols o conversió de cromat, segons l'aplicació. Normalment, la inspecció inclou raigs X-tomografia computada per a la porositat interna de les peces aeroespacials, penetrant de colorant per a esquerdes superficials i verificació dimensional amb el model de fosa aprovat.
PMF
Quin procés de fosa d'alumini és més barat per a petites quantitats?
La fosa de sorra té el cost d'eines més baix i és la més econòmica per a prototips i lots petits; El cost unitari cau amb el volum i la fosa a pressió es torna més barata per sobre d'aproximadament 10.000 peces per any.
Quina diferència hi ha entre la fosa d'inversió i la fosa a pressió?
La fosa d'inversió utilitza una carcassa de ceràmica d'un sol ús i s'adapta a peces complexes de volum baix--mitjà-, amb acabat fi i parets primes; La fosa a pressió utilitza un motlle d'acer reutilitzable i s'adapta a peces de gran-volum amb temps de cicle ràpids però amb un cost d'eines més elevat.
Es poden tractar tèrmicament les peces de fosa d'alumini?
La majoria dels-aliatges de fosa a pressió, com ara l'A380 i l'ADC12, no es poden tractar per calor-a una alta resistència perquè s'han atrapat butllofes de gas durant el tractament de la solució; Les foses de gravetat i de baixa pressió-a l'A356 són les que normalment se'ls dóna un tractament T6.
Quin gruix de paret es recomana per a la fosa d'alumini?
Les parets mínimes són d'uns 1 a 1,5 mm per a la fosa a pressió i d'inversió, de 2,5 a 3 mm per a la fosa de sorra i a baixa-pressió, i d'uns 8 mm o més per a peces de motlle permanents per gravetat per garantir una alimentació sòlida.
Per què A356 i A380 són els aliatges de fosa més comuns?
L'A356 ofereix una excel·lent colabilitat, més resistència tractable tèrmicament-i soldabilitat per a les peces estructurals; L'A380 combina una alta fluïdesa, bones propietats mecàniques i un baix cost per a peces de fosa a pressió de gran-volum.
Es pot evitar la porositat a les peces d'alumini?
La porositat es pot minimitzar, però no sempre s'elimina: controleu la qualitat de la massa fosa, l'obturació i la solidificació, utilitzeu un farcit de buit-auxiliar o de baixa-pressió per a les peces-estanques a pressió i apliqueu impregnació quan s'hagi d'excloure les fuites.
