알루미늄 청동 주조 서비스

1. 소개

알루미늄 청동 합금-5-12 중량% 알루미늄을 함유 한 카퍼 기반 재료-기원을 20 세기 초 해군 공학으로 추적.

야금 학자들은 구리에 알루미늄을 추가하는 것이 강도와 부식 저항성을 극적으로 향상시키는 것을 먼저 인식했습니다., 특히 바닷물에서.

오늘, 알루미늄 청동 주조는 복합체를 생산할 수 있습니다, 불가능하거나 엄청나게 비용이 많이 드는 고성능 구성 요소가 단조 바 재고에서 기계에 비쌉니다..

이 기사에서는, 우리는 합금 화학을 탐구합니다, 주조 방법, 미세 구조, 속성, 및 실제 응용 프로그램.

결국, 알루미늄 청동이 해병을 요구하기위한 선택의 자료로 남아있는 이유를 이해할 것입니다., 산업의, 그리고 항공 우주 환경조차도.

2. 합금 구성 & 야금

알루미늄 청동은 구리 및 전략적 합금 요소의 신중하게 균형 잡힌 혼합에서 뛰어난 특성을 도출합니다..

실제로, 대부분의 상업적 등급은 3 가지 주요 화학에 속합니다:

알루미늄 자체 (5–12 wt.%) 구리 격자에 용해됩니다, 항복 강도가있는 α -CU 매트릭스 생성 400 MPA —50 % 순수한 구리보다 높습니다.

다음, 금속 간 κ 상 (k i, K II, K III) 합금이 ~ 930 ° C 아래로 식 으면 핵 생성.

이것들은 어렵다, 복잡한 화합물은 내마모성을 높이지만 단단한 냉각 제어가 필요합니다.: 위의 냉각 100 ° C/Min은 아래에서 κ 침전물을 유지합니다 1 μm,

강인함을 극대화합니다 (Charpy Energy ~ 35 j), 느린 냉각은 합금을 수용 할 수있는 거친 플레이트를 생성합니다..

3. 주조 공정

알루미늄 청동의 다양성은 다중 주조 방법과의 호환성에서 대부분.

각 프로세스는 공차 측면에서 뚜렷한 장점을 제공합니다, 표면 마무리, 다공성 제어, 경제 배치 크기.

아래에, 우리는 가장 일반적인 5 가지 기술을 분석하고 녹는 모범 사례를 강조합니다., 붓는 것, 그리고 곰팡이 디자인.

투자 주조 (잃어버린)

• 개요: 세라믹 슬러리로 희생 왁스 패턴을 코팅하여 형태 형태. 탈 왁스 후, 결과 세라믹 쉘은 복잡한 세부 사항을 캡처합니다 0.5 µm ra.

• 공차 & 마치다: ±의 치수 정확도 0.2 MM 및 우수한 표면 마감 (0.5-1.0 µm RA).
• 배치 크기 & 비용: 중소형 런에 이상적입니다 (10–1,000 조각). 파트 당 비용은 $ 100 ~ $ 500입니다, 복잡성에 따라.
• 주요 고려사항:

• • 강도의 균형을 맞추기 위해 쉘 두께를 제어합니다 (쉘 고장을 피합니다) 열 충격 저항으로.
  • 쉘 균열을 방지하기 위해 Dewax 및 Burn -out 일정을 최적화하십시오.

모래 주조

• 개요: 모래 곰팡이 (형식적으로 수지 - 결합 실리카)는 낮은 툴링 비용을 제공하고 최대 몇 톤의 부품을 수용합니다..
• 공차 & 마치다: 달성 ± 1.0 표준 세정 후 MM 정확도 및 3-6 µm RA.
• 배치 크기 & 비용: 대형에 가장 좋습니다, 저용량 구성 요소 (> 50 kg) 파트 당 비용은 그다지 낮습니다 $50.
• 주요 고려사항:

• • 제어 수분 함량을 사용하십시오 (3–5 %) 가스 다공성을 최소화하기 위해 녹색 모래에서.
  • 갇힌 가스를 줄이기 위해 곰팡이 및 코어 통풍구 또는 진공 주조 변이체를 사용합니다..

원심 캐스팅

• 개요: 회전 금형은 원심력을 생성합니다, 금속을 얇은 부분으로 몰아 넣고 포함을 압박합니다.
• 공차 & 마치다: 원통형 부분은 ± 도달합니다 0.5 MM 공차; 표면이 끝납니다 1.5 µm ra.
• 일반적인 응용 분야: 문장, 부싱, 그리고 사실상 기공이없는 미세 구조를 요구하는 슬리브.

• 주요 고려사항:

• • 회전 속도를 조정하십시오 (200–1,500 rpm) 벽 두께 및 공급 속도를 제어합니다.
  • 열 충격과 균열을 줄이기 위해 금형을 250–350 ° C로 예열합니다..

진공 주조

• 개요: 진공 상태에서 용융 합금을 곰팡이로 끌어들이는 용해 된 가스를 제거하고 수축 다공성을 최소화합니다..
• 공차 & 마치다: 모래 주조와 비슷합니다 (± 1 mm) 그러나 내부 건전성이 현저히 향상되었습니다.
• 배치 크기 & 비용: 중소형 중요한 구성 요소에 적합합니다; 툴링 비용은 표준 모래 금형을 ~ 30 만 능가합니다 %.
• 주요 고려사항:

• • 쏟아지는 동안 진공 수준을 10 ℃ 미만으로 유지하십시오.
  • 플럭스와 Degas는 세 심하게 - 산소에 대한 알루미늄 청동의 친화력은 그렇지 않으면 산화물 연속을 생성 할 수 있습니다..

금속 몰 (주사위) 주조

• 개요: 영구 강철 또는 철근은 빠른 사이클링과 중간에서 대량으로 대량 부품에 대한 탁월한 반복성을 허용합니다..
• 공차 & 마치다: 달성 ± 0.3 첫 번째 샷 표면의 MM 차원 정확도 및 1–2 µm RA.
• 배치 크기 & 비용: 경제적 인 양 이상 5,000 조각; 다이 비용의 범위 $20,000 에게 $100,000.
• 주요 고려사항:

• • 제어 금형 온도 (350–450 ° C) 유동성의 균형 균형을 유지합니다.
  • 다이 릴리즈 잔류 물을 제거하고 피로 수명을 향상시키기 위해 자동 샷 모세 및 샷 - 샷을 구현하십시오..

녹는 & 모범 사례를 쏟아 부었다

모든 방법에 걸쳐, 일관된 온도 제어 그리고 품질을 녹입니다 결정적으로 증명하십시오:

• 용융 범위: 알루미늄 청동을 유지하십시오 1,100 ° C 및 1,200 ℃ 합금 요소의 완전한 용해를 보장합니다.
• 탈산 & 플럭스: 독점 플럭스를 추가하십시오 (예를 들어, 붕사 기반) 용융 온도에서 산화물과 황화물을 제거합니다.
• degassing: 불활성 가스로 스파 지 (아르곤 또는 질소) ~을 위한 3–5 분 수소 다공성을 줄입니다.
• 쏟아지는 온도: 좁은 창 안에 붓습니다 1,100 ± 10 ℃ 곰팡이의 열 충격을 피하고 드로스 형성을 줄이기 위해.

4. 미세구조 & 열처리

AS 캐스트 알루미늄 청동은 AN을 전시합니다 α- Cu 매트릭스 잘 찍어 케이 (카파) 금속 간 위상 곡물 경계를 따라.

곰팡이가 빠르게 식 으면 (> 100 ° C/분), 곡물은 작게 남아 있습니다 (< 100 μm) κ 침전물은 나노 스케일을 유지한다; 이것은 피크 강도를 산출합니다 (~ 650 mpa uts) 그리고 인성 (~ 35 J Charpy).

거꾸로, 느리게 냉각은 경도를 높이지만 충격 저항을 줄이는 거친 κ 플레이트를 장려합니다..

파운드리와 최종 사용자는 열처리를 적용하여 특성을 개선합니다:

• 균질화 (700 ℃, 4 시간): 화학 분리를 제거합니다, 안정화 κ 분포.
• 가열 냉각 (500 ℃, 2 시간): 매트릭스를 부드럽게합니다 (~ 200 HB까지) 더 쉬운 가공.
• 연령 경화 (350 ℃, 8 시간): κ '침전물의 제어 성장을 허용한다, 연성을 희생하지 않고 최대 ~ 300 HB의 경도 증가.

5. 기계적 성질

알루미늄 청동 주조는 강도와 내마모성 모두에서 많은 합금보다 성능이 우수합니다.:

재산	C63000 (방송)	C95400 (연령)
인장강도 (UTS)	550–650MPA	600–700mpa
항복 강도 (0.2% 오프셋)	350–450MPA	400–500MPA
파단시 신장	15–25%	10–18%
경도 (브리넬, HB)	180–240	220–300
피로 지구력 한계	~ 280mpa (10cycles)	~ 320mpa (10cycles)
Charpy 충격 강인함 (v- 노치)	≥30J	~ 20J

게다가, 알루미늄 청동이 결합됩니다 내마모성- 마모 내성 κ 단계 - 높은 인성, 어떤 금속 매트릭스 복합재와 스테인레스 강이 동시에 일치하기 위해 어려움을 겪고 있습니다..

6. 부식 & 침식 저항

해수에서 25 ℃, 알루미늄 청동은 아래의 부식 속도를 나타냅니다 0.01 mm/년, 그것을 경쟁합니다 316 L 스테인레스 스틸.

그것은 철 및 니켈 첨가 염화물과 황화물을 격퇴하는 안정적인 산화물 필름을 육성합니다.

추가적으로, 단단한 κ 단계는 저항합니다 캐비테이션 침식: 펌프 임펠러의 테스트는 질량 손실을 보여줍니다 0.5 Mg/(cm² · h) 이후에도 100 캐비팅 흐름의 H.

산성 (ph 3) 환경, ~ 0.05 mm/년의 알루미늄 청동 부식 - 일반적인 탄소강보다 훨씬 낮습니다..

이 합금은 또한 높은 경도와 작업 능력 덕분에 슬러리 침식에 저항합니다., 그것들을 이상적으로 만듭니다 고체 처리 광업 및 준설의 응용.

7. 알루미늄 청동 주물의 장단점

장점

고강도와 경도

• 알루미늄 청동 주물은 뛰어난 기계적 특성을 나타냅니다, ~와 함께 450–700 MPa 범위의 인장 강도
  (예를 들어, zcual10fe3을 달성합니다 540 원심 분리 주조를 통한 MPA) 그리고 120–240 HB의 경도 값, 합금 조성 및 열처리에 따라.

우수한 내식성

• 다음과 같은 합금 C63000 (9–11% al) 그리고 Kalk1-4 해수에 대한 우수한 저항을 보여줍니다, 소금물, 그리고 산성 환경.
  예를 들어, zcual9mn2 안정적인 알로 오 ₃ 옥사이드 층의 형성으로 인해 해수에서 0.1–0.3 mm/년의 부식 속도를 유지합니다..

우수한 마모 및 캐비테이션 저항

• 단단한 금속 간 단계의 존재 (예를 들어, 어느) MN 및 FE와 같은 합금 요소는 내마모성을 향상시킵니다..
  cual8fe3 그리고 zcual10fe3 펌프 임펠러 및 웜 기어와 같은 고기 부품에 널리 사용됩니다..
  추가적으로, que11n5fe4 쇼 50% 고속 물 제트에서 316L 스테인레스 스틸보다 낮은 캐비테이션 침식.

열 안정성

• 기계적 특성을 유지합니다 중간 정도에서 고온 (최대 400–500 ° C), 많은 기존의 브론즈를 능가합니다.

비 스패킹 및 비자 성

• 적합합니다 폭발성 환경 해양 시추 장비 및 곡물 취급 시설처럼.

단점

높은 자재 및 생산 비용

• 알루미늄 청동입니다 2카본 스틸보다 kg 당 더 비싸다 Al과 같은 합금 요소의 비용으로 인해, ~ 안에, 그리고 Fe.

도전적인 가공 및 용접

• 높은 경도 (예를 들어, zcual9fe4ni4mn2 ~에 180 노화 후 HB) 열전도율이 좋지 않습니다.
  용접 특히 어렵습니다 알루미늄 산화, 강인한 al ao₃ 층을 형성합니다.
  특수 기술과 같은 기술 T247 고-망간 알루미늄 청동 용접 막대 다공성 및 균열과 같은 결함을 피하려면 예열이 필요합니다..

열 제한

• 주변에서 온화한 온도에 적합하지만 (최대 250 ° C zcual10fe3), 위의 장기 노출 400℃ 산화물 스케일링 및 강도 분해로 이어집니다.
  이것은 니켈 기반 합금에 비해 고온 환경에서의 사용을 제한합니다..

처리 감도

• 주조 결함과 같은 수축 다공성 그리고 알루미늄 분리 엄격한 프로세스 제어가 필요합니다. 예를 들어, zcual9mn2 요구 1150–1250 ° C 쏟아지는 온도 결함을 최소화하기 위해 최적화 된 금형 예열.

무게:

• 밀도 (~ 8.4 g/cm³) 알루미늄 합금을 초과합니다, 가벼운 중량이 지배적 인 사용 제한.

8. 알루미늄 청동 주물의 응용

알루미늄 청동 주물은 구성 요소가 극단적 인 환경을 견뎌야하는 곳마다 중추적 인 역할을합니다., 높은 하중, 그리고 공격적인 미디어. 특히:

해양 하드웨어

• 프로펠러 및 방향타 주식: 알루미늄 청동의 해수 부식 및 캐비테이션에 대한 탁월한 저항
  선박 프로펠러 및 방향타 주식에 대한 선택의 자료를 만듭니다., 서비스 수명이 종종 초과되는 곳 10 최소한의 유지 보수로 수년.
• 샤프트 소매 및 베어링: 해수 윤활 된 부싱 및 선미 튜브 베어링에서,
  알루미늄 브론즈의 낮은 마찰 계수 및 자체 융합 특성은 마모 속도를 최대까지 줄입니다. 50 % 전통적인 황동 합금과 비교합니다.
• 밸브 바디 및 펌프 하우징: 해외 플랫폼은 알루미늄 청동 밸브와 펌프 몸체에 의존하여 피팅 또는 스트레스 - 코 로션 크래킹없이 염화물과 황화물을 견딜 수 있습니다..

산업기계

• 펌프 임펠러와 마모 링: 화학 및 슬러리 펌프에서,
  C95400 등급의 캐스트 셀러는 두 강도를 모두 제공합니다 (600–700 mpa uts) 뛰어난 침식 저항, 정밀 검사 간격을 확장합니다 30 %.
• 웜 기어 및 기어 박스: 연령대 알루미늄 청동 기어는 표면 경도를 보여줍니다 300 HB와 무거운 충격 하중을 견딜 수 있습니다,
  광업 및 시멘트 프로세싱 장비에서 널리 퍼져 있습니다.
• 접시와 추력 와셔를 착용하십시오: 반복적 인 슬라이딩 접촉이 필요한 응용 프로그램, 유압 실린더 및 컨베이어 롤러와 같은, 알루미늄 청동의 경도와 인성의 조합으로부터 이익을 얻습니다.

신흥 & 특수 용도

• 항공 우주 베어링: 고급 C63000 베어링, 종종 중합체 라이너 또는 부가 제조 된 벌집 구조와 결합됩니다, 온도에서 터빈 샤프트를 지원하십시오 400 ℃.
• 첨가제 하이브리드: 3D- 인쇄 코어 및 컨 포멀 냉각 채널 통합 알루미늄 청동 주물에 통합
  복잡한 밸브 매니 폴드 및 열 입구 구성 요소의 빠른 프로토 타이핑을 가능하게합니다., 리드 타임 감소 40 %.

9. 일반적인 알루미늄 청동 등급

알루미늄 청동은 알루미늄이 주요 합금 요소 인 구리 기반 합금 제품군을 포함합니다..

다음은 가장 널리 사용되는 성적 중 일부입니다, 그들의 명목 화학, 구별되는 속성, 일반적인 응용 프로그램:

등급 (우리를)	공칭 구성 (wt%)	주요 속성	일반적인 응용 분야
C63000	C-10A-5NA-5E-5	탁월한 힘의 조합, 인성, 및 내마모성; 좋은 부식과 캐비테이션 저항.	펌프 임펠러, 밸브, 문장, 해양 하드웨어
C95400	-10AL -5FE	고강도 및 경도 (연령대를 통해); 좋은 상위 온도 성능.	웜 기어, 고하 베어링, 증기 엔진 부품
C61400	Cu-11al-4th-4n	해수의 탁월한 부식 저항; 좋은 피로의 힘.	선박 프로펠러, 샤프트 슬리브, 해저 커넥터
C62100	Cu-11al-2ni-2fe	균형 잡힌 힘과 연성; 침식과 캐비테이션에 대한 좋은 저항.	유압 펌프 구성 요소, 착용 반지, 스러스트 와셔
C63200	Cu-9al-2ni-2for	알루미늄 청동의 연성; 가공하기 쉽습니다.	밸브 바디, 피팅, 일반 해양 주물
C95410	-10al -5fe -0.1c	C95400과 유사하지만 경도를 위해 탄소가 추가되었습니다; 베어링 성능 향상.	베어링 부싱, 패드를 착용하십시오, 슬라이딩 요소

10. 결론

알루미늄 청동 캐스팅은 탁월한 강도 조합을 제공합니다, 인성, 다른 합금이 거의 일치하지 않는 부식/침식 저항성.

올바른 화학을 선택함으로써, 캐스팅 방법, 열처리 일정, 엔지니어는 최소한의 후 마시닝으로 복잡한 형상을 달성합니다.

앞을 내다보며, 진공 및 부가 캐스팅 약속의 발전 더 나은 품질, 다공성 감소, 그리고 더 빠른 처리 시간, 알루미늄 청동이 고성능 캐스트 구성 요소의 초석으로 남아 있습니다..

이것 고품질이 필요한 경우 제조 요구에 완벽한 선택입니다. 알루미늄 청동 캐스팅.

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자주 묻는 질문

알루미늄 청동은 무엇입니까??

알루미늄 청동은 알루미늄을 1 차 합금 요소로 함유하는 구리 기반 합금 그룹을 말합니다., 일반적으로 범위는 5% 에게 12%.

철과 같은 요소도 포함될 수도 있습니다, 니켈, 및 강도와 같은 특정 특성을 향상시키는 망간, 내식성, 및 내마모성.

다른 청동 합금보다 알루미늄 청동을 선택하는 이유는 무엇입니까??

알루미늄 청동은 기계적 강도가 우수한 탁월한 부식성, 특히 해수에서 탁월한 내식성을 제공합니다., 내마모성, 그리고 피로 성능.

이러한 특성은 해양에 이상적입니다, 항공우주, 화학 처리, 중공업 응용 분야.

알루미늄 청동 캐스팅의 부식성이 얼마나되는지?

알루미늄 청동은 해수의 부식에 대한 탁월한 저항성을 나타냅니다, 소금 스프레이, 산업 분위기, 그리고 많은 산.

안정적인 알루미늄 옥사이드 층의 형성 (Al₂O₃) 표면을 추가 분해로부터 보호합니다.

알루미늄 청동은 기계가 쉽게 가공하기 쉽습니다?

알루미늄 청동은 가공 가능합니다, 특히 캐스트 또는 어닐링 된 상태에서.

하지만, 강화 된 성적 (니켈과 철을 가진 사람들처럼) 연마 가능하고 도구 마모를 피하기 위해 카바이드 도구와 적절한 가공 매개 변수가 필요할 수 있습니다..

알루미늄 청동은 용접에 적합합니다?

알루미늄 청동을 용접 할 수 있습니다, 그러나 특별한 절차가 필요합니다. 가스 차폐 아크 용접 방법 (gtaw 또는 mig와 같은) 적절한 필러 금속이 일반적으로 사용됩니다.

균열을 방지하고 기계적 특성을 유지하기 위해 예열 및 weld 열 처리가 필요할 수 있습니다..