خدمات ریخته گری برنز آلومینیوم

1. مقدمه

آلیاژهای برنز آلومینیوم-مواد مبتنی بر کپی حاوی 5 تا 12 درصد وزنی آلومینیوم-منشأ آنها را تا اوایل مهندسی نیروی دریایی قرن بیست و یکم منتقل می کنند.

متالورژیست ها برای اولین بار تشخیص دادند که اضافه کردن آلومینیوم به مس به طرز چشمگیری تقویت شده و مقاومت در برابر خوردگی, به خصوص در آب دریا.

امروز, ریخته گری برنز آلومینیوم تولید پیچیده را امکان پذیر می کند, مؤلفه های با کارایی بالا که برای ماشین از سهام نوار فرفورژه غیرممکن یا ممنوع است.

در این مقاله, ما شیمی آلیاژ را کشف می کنیم, روش های ریخته گری, ساختار, خواص, و برنامه های دنیای واقعی.

در پایان, شما خواهید فهمید که چرا برنز آلومینیوم ماده انتخابی برای خواستار دریایی است, صنعتی, و حتی محیط های هوافضا.

2. ترکیب آلیاژی & متالورژی

برنزهای آلومینیومی خواص استثنایی خود را از ترکیبی با دقت متعادل از عناصر آلیاژ مس و استراتژیک به دست می آورند.

در عمل, بیشتر نمرات تجاری در سه شیمی اصلی قرار می گیرند:

خود آلومینیوم (5–12 ٪ درصد درصد) در شبکه مس حل می شود, ایجاد یک ماتریس α - Cu با استحکام عملکرد تا 400 MPA - 50 % بالاتر از مس خالص.

بعدی, فازهای بین فلزی (k i, k ii, k iii) هسته به عنوان آلیاژ زیر 930 درجه سانتیگراد خنک می شود.

این سخت, ترکیبات پیچیده مقاومت در برابر سایش را تقویت می کنند اما نیاز به کنترل محکم دارند -: خنک کننده در بالا 100 ° C/min رسوبات κ را در زیر نگه می دارد 1 میکرومتر,

به حداکثر رساندن سختی (Charpy Energy 35 ~ J), در حالی که خنک کننده کندتر صفحات درشت است که می توانند آلیاژ را در آغوش بگیرند.

3. فرآیندهای ریخته گری

تطبیق پذیری برنز آلومینیوم در بخش عمده ای از سازگاری آن با روش های ریخته گری متعدد.

هر فرآیند از نظر تحمل مزایای مشخصی را ارائه می دهد, پرداخت سطح, کنترل تخلخل, و اندازه دسته اقتصادی.

در زیر, ما پنج تکنیک متداول را تجزیه و تحلیل می کنیم و بهترین شیوه های ذوب را برجسته می کنیم, ریختن, و طراحی قالب.

ریخته گری سرمایه گذاری (موم گمشده)

• نمای کلی: قالب ها با پوشش یک الگوی موم قربانی با دوغاب سرامیکی شکل می گیرند. بعد از شبنم, پوسته سرامیکی حاصل جزئیات پیچیده را به سمت پایین می آورد 0.5 μm ra.

• تحمل ها & پایان: دقت بعدی 0.2 میلی متر و سطح برتر (0.5-1.0 میکرومتر RA).
• اندازه دسته & هزینه: ایده آل برای اجرای حجم کوچک و متوسط (10-1000 قطعه). هزینه هر بخش از 100 تا 500 دلار متغیر است, بسته به پیچیدگی.
• ملاحظات کلیدی:

• • ضخامت پوسته را برای تعادل مقاومت کنترل کنید (جلوگیری از خرابی پوسته) با مقاومت در برابر شوک حرارتی.
  • برای جلوگیری از ترک خوردگی پوسته ، برنامه های شبنم و سوختگی را بهینه کنید.

ریخته گری شن و ماسه

• نمای کلی: قالب های شن و ماسه - به طور معمول سیلیس متصل به رزین - هزینه ابزار کمتری را در اختیار شما قرار می دهد و تا چند تن قطعات را در خود جای می دهد.
• تحمل ها & پایان: دستیابی 1.0 دقت میلی متر و 3-6 میکرومتر RA پس از تمیز کردن استاندارد.
• اندازه دسته & هزینه: بهترین برای بزرگ, اجزای با حجم کم (> 50 کلوت) با هزینه هر بخش به همان اندازه $50.
• ملاحظات کلیدی:

• • از رطوبت کنترل شده استفاده کنید (3–5 %) در ماسه سبز برای به حداقل رساندن تخلخل گاز.
  • برای کاهش گازهای به دام افتاده از قالب و هسته یا انواع ریخته گری خلاء استفاده کنید.

ریخته گری

• نمای کلی: قالبهای چرخان نیروی گریز از مرکز تولید می کنند, رانندگی فلز به بخش های نازک و فشرده سازی اجزاء.
• تحمل ها & پایان: قطعات استوانه ای به 0.5 تحمل MM; سطح در اطراف به پایان می رسد 1.5 μm ra.
• برنامه های کاربردی معمولی: بلبرینگ, بوش ها, و آستین هایی که تقریباً به ساختارهای عاری از منافذ نیاز دارند.

• ملاحظات کلیدی:

• • سرعت چرخش را تنظیم کنید (200–1،500 دور در دقیقه) برای کنترل ضخامت دیوار و نرخ خوراک.
  • قالب ها را به دمای 250-350 درجه سانتیگراد گرم کنید تا شوک حرارتی و ترک خوردگی کاهش یابد.

ریخته گری خلاء

• نمای کلی: کشیدن آلیاژ مذاب به قالب های زیر خلاء گازهای حل شده را از بین می برد و تخلخل انقباض را به حداقل می رساند.
• تحمل ها & پایان: قابل مقایسه با ریخته گری ماسه (± 1 میلی متر) اما با صدای داخلی به طرز چشمگیری بهبود یافته.
• اندازه دسته & هزینه: مناسب برای اجزای بحرانی با حجم کوچک و متوسط; هزینه های ابزار بیش از قالب های ماسه ای استاندارد 30 پوند %.
• ملاحظات کلیدی:

• • در حین ریختن سطح خلاء زیر 10 درجه torr را حفظ کنید.
  • شار و Degas با دقت - میل برنز آلومینیوم برای اکسیژن می تواند در غیر این صورت می تواند باعث ایجاد اکسید شود.

فلز - (مردن) ریخته گری

• نمای کلی: فولاد یا آهن دائمی می تواند دوچرخه سواری سریع و تکرارپذیری عالی را برای قطعات با حجم زیاد در اواسط تا بالا انجام دهد.
• تحمل ها & پایان: دستیابی 0.3 دقت بعدی MM و 1-2 میکرومتر RA در سطوح عکس اول.
• اندازه دسته & هزینه: اقتصادی بالاتر از حجم 5,000 تکه; هزینه های مرگ از $20,000 به $100,000.
• ملاحظات کلیدی:

• • دمای قالب را کنترل کنید (350-450 درجه سانتیگراد) برای تعادل سیالیت با زمان جامد سازی.
  • برای از بین بردن باقیمانده های رهاسازی و بهبود عمر خستگی ، تیراندازی خودکار و شلیک خودکار را اجرا کنید.

ذوب شدن & ریختن بهترین شیوه ها

در تمام روشها, سازگار کنترل دما و کیفیت ذوب کردن بسیار مهم است:

• دامنه ذوب: برنز آلومینیوم را بین نگه دارید 1,100 ° C و 1,200 درجه سانتی گراد برای اطمینان از انحلال کامل عناصر آلیاژ.
• اکسیداسیون & شارژ: شار اختصاصی را اضافه کنید (به عنوان مثال, مبتنی بر بوراکس) در دمای ذوب برای غرق شدن اکسیدها و سولفیدها.
• قصور: اسپری با گازهای بی اثر (آرگون یا نیتروژن) برای 3-5 دقیقه برای کاهش تخلخل هیدروژن.
• ریختن دما: درون یک پنجره باریک از 1,100 ± 10 درجه سانتی گراد برای جلوگیری از شوک حرارتی در قالب ها و کاهش شکل گیری dross.

4. ریزساختار & عملیات حرارتی

برنز آلومینیوم به عنوان ریخته شده α - ماتریس مس فلفل قرمز k (کاپا) فازهای بین فلزی در امتداد مرزهای دانه.

اگر قالب به سرعت خنک شود (> 100 درجه سانتیگراد/دقیقه), دانه ها کوچک باقی می مانند (< 100 میکرومتر) و κ رسوب نانو ماندگار است; این قدرت اوج را به همراه دارد (650 پوند MPa UTs) و سختی (~ 35 j Charpy).

برعکس, خنک کننده آهسته تر صفحات درشت κ را که باعث افزایش سختی می شود اما مقاومت در برابر ضربه را کاهش می دهد ، تشویق می کند.

ریخته گری ها و کاربران نهایی برای تصحیح خواص عملیات حرارتی را اعمال می کنند:

• همگن (700 درجه سانتی گراد, 4 سخنرانی): تفکیک شیمیایی را از بین می برد, تثبیت توزیع κ.
• آنیل کردن (500 درجه سانتی گراد, 2 سخنرانی): ماتریس را نرم می کند (پایین به 200 هابیل) برای ماشینکاری آسان تر.
• سخت شدن سن (350 درجه سانتی گراد, 8 سخنرانی): اجازه رشد کنترل شده رسوبات κ را می دهد, افزایش سختی تا 300 پوند هابین بدون قربانی کردن انعطاف پذیری.

5. خواص مکانیکی

ریخته گری برنز آلومینیوم از بسیاری از آلیاژها در هر دو مقاومت و مقاومت در برابر سایش بهتر است:

اموال	C63000 (به عنوان محدب)	C95400 (سن و سال)
استحکام کششی (UTS)	550-650 مگاپیکال	600-700 مگاپیکال
قدرت تسلیم (0.2% جبران کردن)	350-450MPa	400-500 مگاپیکال
ازدیاد طول در شکست	15-25 ٪	10-18 ٪
سختی (برینل, HB)	180–240	220-300
حد تحمل خستگی	280 مگاپیکسال پوند (10⁷ چرخه)	320 مگاپیکسال پوند (10⁷ چرخه)
سختی تأثیرگذاری چارپی (V -)	≥30J	20J پوند

علاوه بر این, برنز آلومینیوم ترکیب می شود مقاومت در برابر سایش- از طریق سایش - مراحل مقاوم در برابر κ - سختی, کدام کامپوزیت و فولادهای ضد زنگ فلزی - ماتریس برای همزمان تلاش می کنند.

6. خوردگی & مقاومت در برابر فرسایش

در آب دریا در 25 درجه سانتی گراد, برنز آلومینیوم میزان خوردگی را در زیر نشان می دهد 0.01 MM/سال, رقابت با آن 316 L فولاد ضد زنگ.

آن موارد اضافی آهن و نیکل فیلم های اکسید پایدار که کلریدها و سولفیدها را دفع می کنند.

علاوه بر این, مراحل سخت κ مقاومت می کند فرسایش: آزمایشات مربوط به پروانه های پمپ ضررهای انبوه را در زیر نشان می دهد 0.5 میلی گرم/(cm² · ساعت) حتی بعد از 100 H جریان سواره.

در اسیدی (PH 3) محیط ها, برنز آلومینیوم با 0.05 میلی متر در سال - پایین تر از فولادهای کربن معمولی.

این آلیاژها همچنین به لطف سختی و توانایی کار با کار در برابر فرسایش دوغاب مقاومت می کنند, آنها را برای ایده آل برای مواد جامد برنامه های کاربردی در معدن و لایروبی.

7. مزایا و مضرات ریخته گری برنز آلومینیوم

مزایا

قدرت و سختی بالا

• ریخته گری های برنز آلومینیوم خصوصیات مکانیکی استثنایی را نشان می دهند, با نقاط قوت کششی از 450-700 MPa
  (به عنوان مثال, zcual10fe3 به دست می آید 540 MPA از طریق ریخته گری گریز از مرکز) و مقادیر سختی از 120-240 HB, بسته به ترکیب آلیاژ و عملیات حرارتی.

مقاومت در برابر خوردگی عالی

• آلیاژهایی مانند C63000 (9-11 ٪ آل) و kalk1-4 مقاومت برتر در برابر آب دریا را نشان دهید, آبسری, و محیط های اسیدی.
  به عنوان مثال, zcual9mn2 به دلیل تشکیل یک لایه اکسید پایدار Al₂o₃ ، میزان خوردگی 0.1-0.3 میلی متر در سال در آب دریا را حفظ می کند.

مقاومت برتر و مقاومت در برابر کاویتاسیون

• حضور فازهای بین فلزی سخت (به عنوان مثال, کدام) و عناصر آلیاژی مانند MN و Fe مقاومت سایش را تقویت می کنند.
  cual8fe3 و zcual10fe3 به طور گسترده ای در اجزای با لباس بالا مانند پروانه پمپ و چرخ دنده های کرم استفاده می شود.
  علاوه بر این, que11n5fe4 نمایش 50% فرسایش کاویتاسیون پایین تر از فولاد ضد زنگ 316L در جت های آب با سرعت بالا.

پایداری حرارتی

• خصوصیات مکانیکی را در درجه حرارت متوسط ​​تا زیاد (تا 400-500 درجه سانتیگراد), بهتر از بسیاری از برنزهای معمولی.

غیر تند و غیر مغناطیسی

• مناسب برای محیط های انفجاری مانند سکوهای حفاری دریایی و امکانات دست زدن به دانه.

معایب

هزینه های بالای مواد و تولید

• برنز آلومینیوم است 2-4 × در هر کیلوگرم گرانتر از فولاد کربن با توجه به هزینه عناصر آلیاژ مانند آل, در, و آهن.

ماشینکاری و جوشکاری چالش برانگیز

• سختی بالا (به عنوان مثال, zcual9fe4ni4mn2 در 180 HB پس از پیری) و هدایت حرارتی ضعیف سایش را تسریع می کند.
  جوشکاری به ویژه به دلیل دشوار است اکسیداسیون آلومینیوم, که یک لایه al₂o₃ سرسخت را تشکیل می دهد.
  تکنیک های تخصصی مانند میله های جوش برنز آلومینیومی T247 بالا مانگایی و از قبل گرم شدن برای جلوگیری از نقص مانند تخلخل و ترک خوردگی لازم است.

محدودیت های حرارتی

• در حالی که برای دمای محیط تا متوسط ​​مناسب است (حداکثر 250 درجه سانتیگراد برای zcual10fe3), قرار گرفتن در معرض طولانی در بالا 400درجه سانتی گراد منجر به مقیاس بندی اکسید و تخریب قدرت می شود.
  این استفاده از آن در محیط های درجه حرارت بالا را در مقایسه با آلیاژهای مبتنی بر نیکل محدود می کند.

حساسیت پردازش

• نقص های ریخته گری مانند تخلخل کوچک و تفکیک نیاز به کنترل دقیق فرآیند. به عنوان مثال, zcual9mn2 خواسته ها 1150-1250 درجه سانتیگراد دمای ریختن و پیش گرم کردن قالب بهینه شده برای به حداقل رساندن نقص.

وزن:

• تراکم (8.4 گرم در سانتی متر مربع) از آلیاژهای آلومینیومی فراتر می رود, محدود کردن استفاده در جایی که سبک وزن است.

8. کاربردهای ریخته گری برنز آلومینیوم

ریخته گری های برنز آلومینیوم نقش محوری را در هر جا که اجزای باید محیطهای شدید را تحمل کنند ، خدمت می کنند, بارهای زیاد, و رسانه های تهاجمی. خاص:

سخت افزار دریایی

• پروانه ها و سهام کوره: مقاومت استثنایی برنز آلومینیوم در برابر خوردگی آب دریا و کاویتاسیون
  آن را به عنوان مواد انتخابی برای پیشرانهای کشتی و سهام گردو تبدیل می کند, جایی که عمر خدمات اغلب از آن فراتر می رود 10 سال با حداقل تعمیر و نگهداری.
• آستین و یاتاقان شافت: در بوته های آب دریا و یاتاقان های لوله ای سخت,
  ضریب اصطکاک کم برنز آلومینیوم و خاصیت خودکشی ، میزان سایش را تا حداکثر کاهش می دهد 50 % در مقایسه با آلیاژهای برنجی سنتی.
• اجسام دریچه و محفظه پمپ: سکوهای خارج از ساحل به دریچه های برنز آلومینیوم و بدنهای پمپ متکی هستند تا در برابر کلریدها و سولفیدها مقاومت کنند بدون اینکه گودال یا ترک خوردگی استرس داشته باشند.

ماشین آلات صنعتی

• پروانه پمپ و حلقه های پوشیدن: در پمپ های شیمیایی و دوغاب,
  پروانه های بازیگران در درجه C95400 هر دو استحکام بالایی را ارائه می دهند (600-700 MPa UTS) و مقاومت در برابر فرسایش برجسته, گسترش فواصل تعمیرات اساسی توسط 30 %.
• چرخ دنده های کرم و گیربکس: چرخ دنده های برنز آلومینیومی با سن و سال سختی سطح را تا حدودی نشان می دهد 300 HB و بارهای شوک سنگین را تحمل کنید,
  آنها را در تجهیزات فرآیند معدن و سیمان شیوع می دهد.
• بشقاب بپوشید و واشر رانش کنید: برنامه هایی که نیاز به تماس کشویی تکراری دارند, مانند سیلندرهای هیدرولیک و غلطک های نقاله, از ترکیب برنز آلومینیوم از سختی و سختی بهره مند شوید.

در حال ظهور & کاربردهای تخصصی

• یاتاقان های هوافضا: یاتاقان های پیشرفته C63000, غالباً با آسترهای پلیمری یا ساختارهای لانه زنبوری تولید شده افزودنی ترکیب می شوند, از شفت های توربین در دمای تا 400 درجه سانتی گراد.
• هیبریدهای افزودنی با افزودنی: ادغام هسته های چاپی سه بعدی و کانال های خنک کننده کنفورماسی در ریخته گری های برنز آلومینیوم
  نمونه سازی سریع منیفولدهای دریچه پیچیده و اجزای تغییر دهنده گرما را قادر می سازد, کاهش زمان سرب توسط 40 %.

9. نمرات معمول برنز آلومینیوم

برنزهای آلومینیومی شامل خانواده ای از آلیاژهای مبتنی بر مس است که در آن آلومینیوم عنصر اصلی آلیاژ است.

در زیر برخی از نمرات پرکاربرد وجود دارد, شیمیایی اسمی آنها, خصوصیات متمایز, و برنامه های معمولی:

درجه (ایالات متحده)	ترکیب اسمی (وزنی ٪)	ویژگی های کلیدی	برنامه های کاربردی معمولی
C63000	C-10A-5NA-5E-5	ترکیبی عالی از قدرت, سختی, و مقاومت در برابر سایش; خوردگی خوب و مقاومت در برابر کاویتاسیون.	پروانه پمپ, دریچه ها, بلبرینگ ها, سخت افزار دریایی
C95400	با - 10al -5fe	استحکام و سختی بالا (از طریق سن - سرپرستی); عملکرد دما -درجه حرارت بالا.	چرخ دنده, یاتاقان های بار بالا, اجزای موتور بخار
C61400	Cu-11al-4th-4n	مقاومت در برابر خوردگی برتر در آب دریا; قدرت خستگی خوب.	پروانه های کشتی, آستین شفت, اتصالات زیرزمینی
C62100	CU-11AL-2NI-2FE	قدرت و انعطاف پذیری متعادل; مقاومت خوب در برابر فرسایش و کاویتاسیون.	اجزای پمپ هیدرولیک, حلقه های پوشیدن, واشر رانش
C63200	cu-9al-2ni-2for	انعطاف پذیری بالاتر در میان برنزهای آلومینیومی; ماشین آلات آسان تر است.	بدنهای, اتصالات, ریخته گری های دریایی عمومی
C95410	با -10al -5fe -0.1c	مشابه C95400 اما با کربن اضافه شده برای سختی; عملکرد بلبرینگ بهبود یافته.	بوشینگ, لنت ها را بپوشید, عناصر کشویی

10. نتیجه گیری

ریخته گری برنز آلومینیوم ترکیبی استثنایی از قدرت را ارائه می دهد, سختی, و مقاومت در برابر خوردگی/فرسایش که تعداد کمی از آلیاژهای دیگر می توانند با آن مطابقت داشته باشند.

با انتخاب شیمی مناسب, روش ریخته گری, و برنامه عملیات حرارتی, مهندسان به هندسه های پیچیده با حداقل ماسکین پس از استفاده دست می یابند.

نگاه به جلو, پیشرفت در خلاء و ریخته گری افزودنی نوید کیفیت حتی بهتر, تخلخل کاهش یافته, و چرخش سریعتر, اطمینان از برنز آلومینیوم ، سنگ بنای اجزای بازیگران با کارایی بالا باقی مانده است.

این در صورت نیاز به کیفیت بالا ، انتخاب مناسبی برای نیازهای تولیدی شما است برنز آلومینیومی بازیگران.

امروز با ما تماس بگیرید!

 

سوالات متداول

برنز آلومینیومی چیست?

برنز آلومینیوم به گروهی از آلیاژهای مبتنی بر مس اشاره دارد که حاوی آلومینیوم به عنوان عنصر اصلی آلیاژ هستند, به طور معمول از 5% به 12%.

همچنین ممکن است شامل عناصری مانند آهن باشد, نیکل, و منگنز برای تقویت خواص خاص مانند قدرت, مقاومت در برابر خوردگی, و مقاومت در برابر سایش.

چرا برنز آلومینیوم را بر روی سایر آلیاژهای برنز انتخاب کنید?

برنز آلومینیوم مقاومت در برابر خوردگی برتر - به ویژه در آب دریا - همراه با قدرت مکانیکی عالی, مقاومت در برابر سایش, و عملکرد خستگی.

این خصوصیات آن را برای دریایی ایده آل می کند, هوافضا, پردازش شیمیایی, و کاربردهای سنگین صنعتی.

چقدر مقاوم در برابر خوردگی برنز آلومینیوم است?

برنز آلومینیوم مقاومت استثنایی در برابر خوردگی در آب دریا نشان می دهد, اسپری نمکی, جو, و بسیاری از اسیدها.

تشکیل یک لایه اکسید آلومینیوم پایدار (Al2O3) از سطح تخریب بیشتر محافظت می کند.

آیا برنز آلومینیوم آسان است?

برنز آلومینیوم قابل ماشین است, به خصوص در شرایط خوانده شده یا آنیل.

با این حال, نمرات سخت (مثل کسانی که نیکل و آهن دارند) می تواند ساینده باشد و برای جلوگیری از سایش ابزار به ابزار کاربید و پارامترهای ماشینکاری مناسب نیاز دارد.

برنز آلومینیومی مناسب برای جوشکاری است?

برنز آلومینیوم قابل جوش است, اما به روشهای ویژه ای نیاز دارد. روشهای جوشکاری قوس محافظت شده با گاز (مانند GTAW یا MIG) با استفاده از فلزات پرکننده مناسب معمولاً استفاده می شود.

قبل از گرم شدن و عملیات حرارتی پس از جوش ممکن است برای جلوگیری از ترک خوردگی و حفظ خصوصیات مکانیکی لازم باشد.