خدمات الصب البرونزية الألومنيوم

1. مقدمة

السبائك البرونزية من الألومنيوم-مواد قائمة على الكوببر التي تحتوي على 5-12 بالوزن..

أدرك المعادن أولاً أن إضافة الألومنيوم إلى النحاس المعزز بشكل كبير ومقاومة التآكل, وخاصة في مياه البحر.

اليوم, يتيح صب البرونز المصنوع من الألومنيوم إنتاج المجمع, مكونات عالية الأداء من شأنها أن تكون مستحيلة أو باهظة الثمن للآلة من المخزون المطاوع.

في هذه المقالة, نستكشف كيمياء السبائك, طرق الصب, البنية المجهرية, ملكيات, وتطبيقات العالم الحقيقي.

بحلول النهاية, ستفهم لماذا يظل البرونز المصنوع من الألومنيوم هو المادة المفضلة للمطالبة البحرية, صناعي, وحتى بيئات الفضاء.

2. تكوين سبائك & المعادن

تستمد برونز الألومنيوم خصائصها الاستثنائية من مزيج متوازن بعناية من عناصر النحاس والسبائك الاستراتيجية.

في الممارسة العملية, تنقسم معظم الدرجات التجارية إلى ثلاثة كيمياء أولية:

الألومنيوم نفسه (5-12 بالوزن ٪) يذوب في شعرية النحاس, إنشاء مصفوفة α - CU مع نقاط قوة العائد تصل إلى 400 MPA - 50 % أعلى من النحاس النقي.

التالي, مراحل κ entermetallic (ك أنا, ك الثاني, ك الثالث) النواة كما يبرد السبائك أدناه ~ 930 درجة مئوية.

هذه صعبة, تعزز المركبات المعقدة مقاومة التآكل ولكنها تتطلب تحكمًا ضيقًا في التبريد: التبريد أعلاه 100 درجة مئوية/دقيقة تبقي ترسبات أدناه 1 ميكرومتر,

تعظيم الصلابة (طاقة charpy ~ 35 J.), في حين أن التبريد الأبطأ يعطي لوحات خشنة يمكن أن تتبنى السبائك.

3. عمليات الصب

ينبع تعدد برونزية الألومنيوم في جزء كبير منه من توافقه مع طرق صب متعددة.

تقدم كل عملية مزايا مميزة من حيث التحمل, الانتهاء من السطح, السيطرة على المسامية, وأحجام الدُفعات الاقتصادية.

أقل, نقوم بتحليل التقنيات الخمسة الأكثر شيوعًا ونبرز أفضل الممارسات للذوبان, صب, وتصميم العفن.

صب الاستثمار (فقدت شمع)

• ملخص: تشكل القوالب عن طريق طلاء نمط الشمع الذبيحة مع ملاط ​​السيراميك. بعد إزالة شمع, القذيفة السيراميك الناتجة تلتقط تفاصيل معقدة وصولاً إلى 0.5 µm ra.

• التسامح & ينهي: دقة الأبعاد من ± 0.2 مم وإنهاء السطح المتفوق (0.5-1.0 ميكرومتر را).
• حجم الدفعة & يكلف: مثالي للركض الصغير إلى المتوسط (10-1000 قطعة). تتراوح تكلفة كل جزء تتراوح بين 100 و 500 دولار, اعتمادا على التعقيد.
• الاعتبارات الرئيسية:

• • التحكم في سماكة القشرة لموازنة القوة (تجنب فشل الصدفة) مع مقاومة الصدمة الحرارية.
  • قم بتحسين جداول Dewax و Burn -Out لمنع تكسير الصدفة.

صب الرمل

• ملخص: قوالب الرمل - سيليكا راتنج راتنجات - تعمل على مصاريف الأدوات المنخفضة واستيعاب الأجزاء التي تصل إلى عدة أطنان.
• التسامح & ينهي: يحقق ± 1.0 دقة MM و 3-6 ميكرومتر RA بعد التنظيف القياسي.
• حجم الدفعة & يكلف: الأفضل للكبير, مكونات منخفضة الحجم (> 50 كجم) مع تكاليف كل جزء منخفضة تصل إلى انخفاض $50.
• الاعتبارات الرئيسية:

• • استخدام محتوى الرطوبة المتحكم فيه (3-5 %) في الرمال الخضراء لتقليل مسامية الغاز.
  • توظيف فتحات العفن والأساسي أو متغيرات الصب الفراغية لتقليل الغازات المحاصرة.

الطرد المركزي الصب

• ملخص: القوالب الدوارة تولد قوة الطرد المركزي, قيادة المعدن إلى أقسام رقيقة وضغط الادراج.
• التسامح & ينهي: تصل الأجزاء الأسطوانية إلى ± 0.5 MM التسامح; السطح ينتهي حوله 1.5 µm ra.
• التطبيقات النموذجية: محامل, البطانات, والأكمام التي تتطلب فعليًا هياكل مجهرية خالية من المسام.

• الاعتبارات الرئيسية:

• • ضبط سرعات الدوران (200-1500 دورة في الدقيقة) للتحكم في سمك الجدار ومعدلات التغذية.
  • قوالب سخن إلى 250-350 درجة مئوية لتقليل الصدمة الحرارية والتكسير.

صب الفراغ

• ملخص: يؤدي رسم سبيكة منصهرة إلى قوالب تحت الفراغ إلى التخلص من الغازات المذابة ويقلل من مسامية الانكماش.
• التسامح & ينهي: مماثلة لصب الرمال (± 1 مم) ولكن مع سلامة داخلية محسنة بشكل ملحوظ.
• حجم الدفعة & يكلف: مناسبة للمكونات الحرجة ذات الحجم الصغير إلى المتوسط; تكاليف الأدوات تتجاوز قوالب الرمل القياسية بمقدار 30 %.
• الاعتبارات الرئيسية:

• • الحفاظ على مستويات الفراغ أقل.
  • تدفق و degas بدقة - يمكن أن يؤدي تقارب البرونز الألومنيوم للأكسجين إلى توليد أكسيد خلاف ذلك.

معدن - مولود (يموت) صب

• ملخص: يتيح وفاة الصلب أو الحديد الدائم ركوب الدراجات والتكرار الممتاز للأجزاء المتوسطة إلى عالية الحجم.
• التسامح & ينهي: يحقق ± 0.3 دقة أبعاد مم و 1-2 ميكرومتر را على أسطح الفرق الأولى.
• حجم الدفعة & يكلف: اقتصادية أعلاه مجلدات 5,000 قِطَع; تتراوح تكاليف الموت من $20,000 ل $100,000.
• الاعتبارات الرئيسية:

• • السيطرة على درجات حرارة العفن (350-450 درجة مئوية) لموازنة السيولة مع توقيت التصلب.
  • قم بتنفيذ التلقائي التلقائي لتصوير اللقطات وتصويره لإزالة بقايا إطلاق الموت وتحسين عمر التعب.

ذوبان & صب أفضل الممارسات

عبر جميع الطرق, ثابت التحكم في درجة الحرارة و ذوبان الجودة يثبت حاسما:

• نطاق ذوبان: الحفاظ على البرونز الألمنيوم بين 1,100 ° C و 1,200 درجة مئوية لضمان حل كامل لعناصر صناعة السبائك.
• التأكسد & التدفق: إضافة تدفقات الملكية (على سبيل المثال, القائم على البوراكس) في درجة حرارة الذوبان لتفكيك الأكاسيد والكبريتيدات.
• degassing: تفسير مع الغازات الخاملة (الأرجون أو النيتروجين) ل 3-5 دقائق لتقليل مسامية الهيدروجين.
• درجة الحرارة: صب داخل نافذة ضيقة 1,100 ± 10 درجة مئوية لتجنب الصدمة الحرارية في القوالب وتقليل تكوين الخبث.

4. البنية المجهرية & المعالجة الحرارية

البرونز المصنوع من الألمنيوم يعرض α - مصفوفة CU يتنقل مع غرامة ك (كابا) مراحل intermetallic على طول حدود الحبوب.

إذا كان القالب يبرد بسرعة (> 100 درجة مئوية/دقيقة), لا تزال الحبوب صغيرة (< 100 ميكرومتر) وترسبات تبقى النانو; هذا ينتج عن قوة الذروة (~ 650 ميجا باسكال UTS) والمتانة (~ 35 J Charpy).

على العكس من ذلك, التبريد الأبطأ يشجع الألواح الخشنة التي تعزز الصلابة ولكنها تقلل من مقاومة التأثير.

يطبق المسابك والمستخدمين النهائيين العلاجات الحرارية على صقل الخصائص:

• التجانس (700 درجة مئوية, 4 ح): يزيل الفصل الكيميائي, توزيع الاستقرار.
• الصلب (500 درجة مئوية, 2 ح): يخفف المصفوفة (وصولاً إلى ~ 200 HB) لتسهيل الآلات.
• تصلب العمر (350 درجة مئوية, 8 ح): يتيح النمو المتحكم فيه من κ ′ رواسب, زيادة صلابة تصل إلى 300 HB دون التضحية بالليونة.

5. الخواص الميكانيكية

يتفوق الصب البرونزي المصنوع من الألومنيوم على العديد من السبائك في كل من مقاومة القوة والملابس:

ملكية	C63000 (كما)	C95400 (العمر)
قوة الشد (UTS)	550-650MPa	600-700MPA
قوة العائد (0.2% الإزاحة)	350-450MPa	400-500MPA
استطالة عند الاستراحة	15-25 ٪	10-8 ٪
صلابة (برينيل, غ.ب)	180-240	220-300
الحد من التحمل التعب	~ 280mpa (10⁷ دورات)	~ 320mpa (10⁷ دورات)
تشاربي تأثير المتانة (V - Notch)	≥30J	~ 20J

علاوة على ذلك, يجمع البرونز المصنوع من الألومنيوم مقاومة التآكل- من خلال المراحل المقاومة للتآكل - مع صلابة عالية, التي تكافحها ​​مركبات Metal -Matrix والفولاذ المقاوم للصدأ لتتناسب في وقت واحد.

6. تآكل & مقاومة التآكل

في مياه البحر في 25 درجة مئوية, يعرض البرونز المصنوع من الألومنيوم معدل تآكل أدناه 0.01 مم/سنة, تنافس ذلك 316 L الفولاذ المقاوم للصدأ.

إنه إضافات الحديد والنيكل تعزيز أفلام الأكسيد المستقرة التي تصد الكلوريد والكبريتيدات.

بالإضافة إلى ذلك, المراحل الصعبة تقاوم تآكل التجويف: تُظهر اختبارات على مدافع المضخة خسائر جماعية تحت 0.5 ملغ/(سم² · ح) حتى بعد 100 ح من التدفق التجويف.

في الحمضية (PH 3) البيئات, يتآكل البرونز المصنوع من الألومنيوم عند 0.05 ملم/سنة - أقل من الفولاذ الكربوني النموذجي.

كما تقاوم هذه السبائك تآكل الملاط بفضل صلابةها العالية وقدرتها على عاتق العمل, جعلها مثالية ل الصلبة التطبيقات في التعدين والتجريف.

7. مزايا وعيوب المصبوبات البرونزية الألومنيوم

المزايا

قوة وصياغة عالية

• المصبوبات البرونزية الألومنيوم تظهر خصائص ميكانيكية استثنائية, مع قوة الشد تتراوح بين 450 و 700 ميجا باسكال
  (على سبيل المثال, Zcual10fe3 يحقق 540 MPA عبر صب الطرد المركزي) و قيم الصلابة من 120-240 HB, اعتمادًا على تكوين السبائك والمعالجة الحرارية.

مقاومة ممتازة للتآكل

• سبائك مثل C63000 (9-11 ٪ آل) و Kalk1-4 إظهار مقاومة فائقة لمياه البحر, محلول ملحي, والبيئات الحمضية.
  على سبيل المثال, Zcual9mn2 يحافظ على معدل تآكل يتراوح بين 0.1 - 0.3 مم/سنة في مياه البحر بسبب تكوين طبقة أكسيد مستقرة.

ارتداء المتفوق ومقاومة التجويف

• وجود مراحل صلابة (على سبيل المثال, أيّ) وعناصر السبائك مثل MN و Fe تعزز مقاومة التآكل.
  Cual8fe3 و Zcual10fe3 تستخدم على نطاق واسع في مكونات الارتداد العالي مثل دبوس المضخات وتروس الدودة.
  بالإضافة إلى ذلك, que11n5fe4 يظهر 50% تآكل تجويف أقل من 316 لتر من الفولاذ المقاوم للصدأ في طائرات المياه عالية السرعة.

الاستقرار الحراري

• الاحتفاظ بالخصائص الميكانيكية في درجات حرارة معتدلة إلى عالية (ما يصل إلى 400-500 درجة مئوية), يتفوق على العديد من البرونز التقليدية.

غير المسبقة وغير المغناطيسية

• مناسبة ل البيئات المتفجرة مثل منصات الحفر في الخارج ومرافق التعامل مع الحبوب.

العيوب

ارتفاع تكاليف المواد والإنتاج

• البرونز الألمنيوم هو 2-4 × أكثر تكلفة لكل كيلوغرام من الصلب الكربوني بسبب تكلفة عناصر صناعة السبائك مثل آل, في, و Fe.

تحدي الآلات واللحام

• صلابة عالية (على سبيل المثال, Zcual9fe4ni4mn2 في 180 HB بعد الشيخوخة) وسوء توصيل الحرارية تسريع الأداة تآكل.
  لحام من الصعب بشكل خاص بسبب أكسدة الألومنيوم, التي تشكل طبقة عنيد.
  تقنيات متخصصة مثل T247 قضبان اللحام المصنوعة من الألومنيوم العالي المانغاني ويحتاج التسخين المسبق لتجنب العيوب مثل المسامية والتكسير.

القيود الحرارية

• في حين أنها مناسبة لدرجات الحرارة المحيطة إلى المعتدلة (ما يصل إلى 250 درجة مئوية ل Zcual10fe3), التعرض لفترة طويلة أعلاه 400درجة مئوية يؤدي إلى تحجيم الأكسيد وتدهور القوة.
  هذا يحد من استخدامه في بيئات درجات الحرارة العالية مقارنة بالسبائك القائمة على النيكل.

حساسية المعالجة

• عيوب صب مثل مسامية انكماش و الفصل الألمنيوم تتطلب التحكم الصارم في العملية. على سبيل المثال, Zcual9mn2 مطالب 1150-1250 درجة مئوية درجات الحرارة والتسخين المسبق للعفن لتقليل العيوب.

وزن:

• كثافة (~ 8.4 جم/سم) يتجاوز سبائك الألومنيوم, الحد من الاستخدام حيث يهيمن الوزن الخفيف.

8. تطبيقات المسبوكات البرونزية الألومنيوم

تخدم المصبوبات البرونزية الألومنيوم دورًا محوريًا حيث يجب أن تحمل المكونات البيئات القاسية, أحمال عالية, ووسائل الإعلام العدوانية. بخاصة:

الأجهزة البحرية

• المراوح وأسهم الدفة: مقاومة البرونز المصنوعة من الألومنيوم الاستثنائية لتآكل مياه البحر والتجويف
  يجعلها المواد المفضلة لمراوح السفن وأسهم الدفة, حيث تتجاوز عمر الخدمة غالبًا 10 سنوات مع الحد الأدنى من الصيانة.
• الأكمام والمحامل رمح: في البطانات التي تشحم مياه البحر ومحامل أنبوب صارمة,
  يقلل معامل الاحتكاك المنخفض من البرونز من الألومنيوم وخصائص الإحماء ذاتيًا من معدلات التآكل بحدوث ما يصل إلى ما يصل إلى 50 % مقارنة مع سبائك النحاس التقليدية.
• أجسام الصمامات ومقلبات المضخة: تعتمد المنصات الخارجية على الصمامات البرونزية من الألومنيوم وأجسام المضخات لتحمل الكلوريد والكبريتيدات دون تحطيم أو تكسير الإجهاد.

الآلات الصناعية

• مضخة مدافع وارتداء حلقات: في المضخات الكيميائية والملاط,
  يقدم المدافعون في درجة C95400 كلا من القوة العالية (600-700 ميجا باسكال UTS) ومقاومة التآكل المتميزة, تمديد فترات الإصلاح 30 %.
• تروس الدودة وصناديق التروس: التروس البرونزية المصنوع من العمر 300 HB وتحمل الأحمال الصدمة الثقيلة,
  جعلها سائدة في معدات التعدين والمعالجة الأسمنتية.
• ارتداء اللوحات وغسالات الدفع: التطبيقات التي تتطلب جهة اتصال متكررة, مثل الأسطوانات الهيدروليكية وبكرات النقل, استفد من مزيج من الصلابة والصلابة من الألومنيوم.

ناشئة & الاستخدامات المتخصصة

• محامل الفضاء: محامل C63000 المتقدمة, غالبًا ما يتم دمجها مع بطانات البوليمر أو هياكل قرص العسل المضافة المضافة, دعم مهاوي التوربينات في درجات حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية.
• الهجينة المضافة: دمج النوى المطبوعة ثلاثية الأبعاد وقنوات التبريد المطابقة في المصبوبات البرونزية الألومنيوم
  يتيح النماذج الأولية السريعة لمشعبات الصمام المعقدة ومكونات التبادل الحراري, تقليل مهلة الرصاص 40 %.

9. درجات البرونز المصنوعة من الألومنيوم الشائعة

تشمل البرونز من الألومنيوم عائلة من السبائك القائمة على النحاس والتي يكون فيها الألومنيوم عنصر السبائك الرئيسي.

فيما يلي بعض الدرجات الأكثر استخدامًا على نطاق واسع, كيمياءهم الاسمية, خصائص التمييز, والتطبيقات النموذجية:

درجة (نحن)	التكوين الاسمي (بالوزن ٪)	الخصائص الرئيسية	التطبيقات النموذجية
C63000	C-10A-5NA-5E-5	مزيج ممتاز من القوة, صلابة, وارتداء المقاومة; تآكل جيد ومقاومة التجويف.	مضخة مدافع, الصمامات, محامل, الأجهزة البحرية
C95400	مع - 10AL -5FE	قوة وصلابة عالية (من خلال عزل العمر); أداء جيد في درجة الحرارة.	تروس الدودة, محامل عالية التحميل, مكونات محرك البخار
C61400	Cu-11al-4th-4n	مقاومة تآكل متفوقة في مياه البحر; قوة التعب الجيدة.	مراوح شحن, الأكمام رمح, موصلات تحت سطح البحر
C62100	Cu-11al-2ni-2fe	قوة ومحونة متوازنة; مقاومة جيدة للتآكل والتجويف.	مكونات المضخة الهيدروليكية, ارتداء الخواتم, غسالات الدفع
C63200	CU-9AL-2NI-2FOR	ليونة أعلى بين البرونز الألومنيوم; أسهل للآلة.	جثث الصمام, التجهيزات, المسبوكات البحرية العامة
C95410	مع -10AL -5FE -0.1C	على غرار C95400 ولكن مع إضافة الكربون للصلابة; تحسين أداء تحمل.	تحمل البطانات, ارتداء وسادات, عناصر الانزلاق

10. خاتمة

يوفر صب المصب البرونزي الألمنيوم مزيجًا استثنائيًا من القوة, صلابة, ومقاومة التآكل/التآكل التي يمكن أن تتطابق القليل من السبائك الأخرى.

عن طريق اختيار الكيمياء الصحيحة, طريقة الصب, وجدول المعالجة الحرارية, يحقق المهندسون هندسيات معقدة مع الحد الأدنى من ما بعد الولادة.

نتطلع إلى الأمام, التقدم في الفراغ والتمثيل الإضافي وعد أفضل جودة, المسامية المخفضة, وأسرع تحول, يبقى التأكد من البرونز المصنوع من الألومنيوم حجر الزاوية في المكونات المصبوبة عالية الأداء.

هذا هو الخيار الأمثل لاحتياجات التصنيع الخاصة بك إذا كنت بحاجة إلى جودة عالية برونز الألومنيوم المسبوكات.

اتصل بنا اليوم!

 

الأسئلة الشائعة

ما هو البرونز الألمنيوم?

يشير البرونز المصنوع من الألومنيوم إلى مجموعة من السبائك القائمة على النحاس التي تحتوي, تتراوح عادة من 5% ل 12%.

قد يشمل أيضًا عناصر مثل الحديد, النيكل, والمنغنيز لتعزيز خصائص محددة مثل القوة, مقاومة التآكل, وارتداء المقاومة.

لماذا تختار البرونز من الألومنيوم على سبائك برونزية أخرى?

يوفر البرونز المصنوع من الألومنيوم مقاومة تآكل متفوقة - وخاصة في مياه البحر - إلى جانب قوة ميكانيكية ممتازة, مقاومة التآكل, وأداء التعب.

هذه الخصائص تجعلها مثالية للبحرية, الفضاء الجوي, المعالجة الكيميائية, والتطبيقات الصناعية الثقيلة.

كيف مقاوم للتآكل هو صب البرونز الألمنيوم?

يعرض البرونز المصنوع من الألومنيوم مقاومة استثنائية للتآكل في مياه البحر, رذاذ الملح, الأجواء الصناعية, والعديد من الأحماض.

تكوين طبقة أكسيد الألومنيوم مستقرة (al₂o₃) يحمي السطح من مزيد من التدهور.

هل البرونز المصنوع من الألومنيوم سهل الجهاز?

البرونز المصنوع من الألومنيوم قابل للآلية, خاصة في حالة الصب أو الصلب.

لكن, درجات صلابة (مثل أولئك الذين لديهم النيكل والحديد) يمكن أن تكون كاشطة وتتطلب أدوات كربيد ومعلمات تصنيع مناسبة لتجنب ارتداء الأدوات.

هل البرونز المصنوع من الألومنيوم مناسب للحام?

يمكن لحام المصنوعة من الألومنيوم, لكنه يتطلب إجراءات خاصة. طرق لحام القوس المحمية الغاز (مثل GTAW أو MIG) مع استخدام المعادن المناسبة بشكل شائع.

قد يكون من الضروري إجراء تسخين مسبق وبعد ما بعد اليرداد لمنع التكسير والحفاظ على الخصائص الميكانيكية.