Alumīnija kalšanas rokasgrāmata: Veidi, Materiāli, Pabalsti, Pieteikumi

2. Kas ir alumīnija kalšana?

Kalšana ir ražošanas process, kurā metāls tiek veidots, presējot, kalšana, vai velmējot.

Atšķirībā no liešana, kas ietver izkausēta metāla ieliešanu veidnēs, vai apstrāde, kas noņem materiālu, lai iegūtu formu, kalšana izmanto siltumu un spiedienu, lai veidotu un uzlabotu metāla struktūru.

Alumīnija kalšana īpaši attiecas uz alumīnija karsēšanas procesu līdz kaļamam stāvoklim (parasti no 350°C līdz 500°C) un pēc tam pieliekot spēku, lai to izveidotu vajadzīgajā formā.

Šis process uzlabo graudu struktūru, uzlabot metāla mehāniskās īpašības.

3. Alumīnija kalšanas procesu veidi

Atvērta kalšana

Atvērta kalšana, pazīstams arī kā bezmaksas kalšana, ir daudzpusīgs un plaši izmantots metālapstrādes process. Tas veido alumīniju, izmantojot presformas, kas pilnībā neaptver materiālu.

Šajā procesā, alumīnija sagatave ir apzīmogota, āmurēts, un dauzīja, līdz tas atbilst matricas formai.

Tā kā materiāls nav pilnībā ierobežots, gatavās sastāvdaļas parasti tiek pakļautas otrreizējai apstrādei, lai sasniegtu vēlamo galīgo formu.

Šī metode ir ideāli piemērota vienkāršu komponentu, piemēram, disku, ražošanai, piedurknes, cilindri, un vārpstas.

Viena no galvenajām atvērtās kalšanas priekšrocībām ir tā spēja uzlabot alumīnija graudu struktūru, veicot atkārtotus triecienus, kas uzlabo noguruma izturību un vispārējo izturību.

Tāpat kā citas kalšanas tehnikas, tas efektīvi novērš tukšumus, kas varētu apdraudēt detaļas veiktspēju.

Atvērtā kalšanā, sagatave var brīvi pārvietoties uz sāniem, kas ļauj izveidot ļoti lielas sastāvdaļas, kas sver vairākas tonnas.

Šis process ir labi piemērots īsiem ražošanas periodiem un pielāgotiem produktiem, bieži kalpo kā iepriekšēja darbība lietņu veidošanai pirms tālākas apstrādes.

Papildus, atvērtā kalšana uzlabo alumīnija apstrādājamību, kā rezultātā tiek iegūti komponenti ar paaugstinātu nodilumizturību un mehāniskajām īpašībām, kas konkurē ar mehāniski apstrādātiem vai lietiem izstrādājumiem.

Slēgts-Die (Iespaids-die) Kalšana

Slēgtā kalšana ir ļoti līdzīga atvērtai kalšanai, bet galvenā atšķirība slēpjas matricas funkcionalitātē.

Slēgtā kalumā, matricas pusītes pilnībā aptver sagatavi vai sagatavi, kas ļauj izgatavot sarežģītākas formas.

Šis process var notikt vienā vai vairākos posmos, atkarībā no galaprodukta sarežģītības.

Alumīnija sakausējumi, ko izmanto slēgtā kalšanā, tiek termiski apstrādāti noteiktā temperatūrā, kas pielāgota to sastāvam.

Slēgtā kalšanas laikā, starp matricas augšējo un apakšējo pusi novieto sagatavi vai sagatavi, ar apakšējo pusi, kas balstās uz laktas, un augšējā puse ir savienota ar āmuru.

Deformācija tiek rūpīgi kontrolēta, lai saskaņotu graudu plūsmu ar sprieguma virzienu, kas uzlabo materiāla mikrostruktūru.

Slēgtā kalšana nodrošina izcilu izmēru precizitāti, bieži samazinot nepieciešamību pēc sekundārās apstrādes, lai panāktu stingras pielaides.

Katram viltotajam izstrādājumam ir nemainīgi izmēri, iegūstot alumīnija kalumus, kam piemīt izcilas mehāniskās īpašības un struktūras integritāte.

Kā rentabls risinājums lieliem ražošanas apjomiem, Slēgtā kalšana uzlabo efektivitāti, samazinot nepieciešamību pēc turpmākas apstrādes un paātrinot ražošanas ātrumu.

Līdzīgi citiem alumīnija izstrādājumiem, slēgtās kaltās detaļas lepojas ar augstu stiprības un svara attiecību un kaltu struktūru, kas nodrošina izturību pret triecieniem un nogurumu.

Process arī novērš tukšumus un porainību, dodot gludas un viendabīgas virsmas.

Aukstā kalšana

Aukstā kalšana ir ļoti efektīva metode alumīnija sakausējumu veidošanai sarežģītos veidos. Šis process ļauj veidot sarežģītas formas bez mērogošanas,

izmantojot zemāku spiedienu un izmantojot presformas, kuras tiek uzturētas tādā pašā temperatūrā kā sagatavei.

Izmantojot alumīnija plastiskumu — tā spēju pastāvīgi deformēties istabas temperatūrā — aukstā kalšana nodrošina efektīvu un precīzu ražošanu..

Atšķirībā no griešanas metodēm, kas var būt darbietilpīgi un radīt atkritumus skaidu veidā, aukstā kalšana ir ātrāka un nerada atkritumus.

Tas var radīt sarežģītus divdimensiju dizainus, tostarp tādas funkcijas kā caurumi, šķautnes, tapas, spuras, un soļi, viss vienā operācijā.

Aukstās kalšanas pamatprincips ietver alumīnija sagataves deformāciju, stieple, vai citas sagataves temperatūrā, kas ir zemāka par to pārkristalizācijas punktu, parasti ap istabas temperatūru.

Šis ekonomiskais paņēmiens nodrošina pilnībā izveidotas alumīnija detaļas, kurām bieži nepieciešama minimāla apdare.

Vertikālās preses, vai manuāli vai automātiski, pielikt ievērojamu spēku uz sagatavi, saspiežot to starp augšējo un apakšējo matricu, līdz tas atbilst vēlamajai formai.

Aukstā kalšana ir daudzpusīga, kas ļauj ražot plašu alumīnija komponentu klāstu,

ieskaitot ģeneratorus, pārnesumi, startera motori, motociklu daļas, dobās vārpstas, vārsti, pārslēgties, un pretvibrācijas elementi.

Karstā kalšana

Alumīnija karstā kalšana ievērojami uzlabo tā īpašības, nodrošinot stiprības un svara attiecību, kas pārspēj tēraudu.

Ražotāji bieži izvēlas karsto kalšanu, jo tā ir daudzpusīga dažādu virsmas apdari, no gludas līdz nevienmērīgai tekstūrai, atšķirībā no tipiskās apdares, kas iegūta aukstā kalšanas ceļā.

Tas padara karsti kaltas alumīnija detaļas ļoti pieprasītas dažādās nozarēs to izmaksu efektivitātes dēļ, estētiskā pievilcība, un dizaina daudzpusība.

Karstās kalšanas procesā, alumīnijs tiek uzkarsēts līdz tā pārkristalizācijas temperatūrai, kas svārstās no 350°C līdz 500°C (662°F līdz 932 °F).

Vienreiz uzsildīts, alumīnija apstrādājamā detaļa tiek pakļauta spiedienam no kalšanas iekārtas, kas to saber un āmuru veidnē.

Šīs metodes rezultātā tiek iegūti produkti, kas var lepoties ar uzlabotu izturību, izturība, un smalkāks graudu izmērs.

Viegla kvalitāte, augsta stiprības un svara attiecība, un lieliskā karsti kalta alumīnija siltumvadītspēja un elektrovadītspēja vēl vairāk veicina tā popularitāti.

Karstās kalšanas laikā ir ļoti svarīgi uzturēt pareizo temperatūru un spiedienu.

Visa procesa laikā tiek uzturēta paaugstināta temperatūra, lai novērstu deformācijas sacietēšanu.

Kalšanas presformas tiek uzkarsētas, lai tās atbilstu sagataves temperatūrai vai nedaudz nokristu zem tās, nodrošinot vienmērīgu siltuma sadali.

Alumīnija apstrādājamā detaļa tiek atkārtoti āmura vai štancēta, līdz tā atbilst vēlamajai formai, ar apsildāmu presformu, kas atvieglo materiāla plūsmu.

Drop Kalšana

Kalšanas kalšana veido alumīnija detaļas, kaljot apsildāmu sagatavi starp divām veidnes pusēm, padarot to ideāli piemērotu liela apjoma ražošanai.

Augšējā matrica ir piestiprināta pie āmura, kamēr apakšējais matrica balstās uz laktas.

Apsildāmo alumīniju ievieto apakšējā veidnē, un nepārtraukts spiediens saspiež materiālu, līdz tas aizpilda formas dobumu.

Jebkurš alumīnija pārpalikums, sauc par zibspuldzi, tiek izspiests caur veidņu spraugām un savākts otrreizējai pārstrādei.

Alumīnija vieglais raksturs padara to par lielisku izvēli kalšanai, īpaši izmantojot sakausējumus no 6000 un 7000 sērija.

Pēc pilienu kalšanas procesa, zibspuldze tiek noņemta, un, ja nepieciešams, apstrādājamo priekšmetu var papildus apstrādāt.

Šī metode palielina spēku, izturība, un alumīnija izturība pret nogurumu. Tas garantē precīzu izmēru precizitāti un viendabīgumu, vienlaikus samazinot atkritumu daudzumu.

Papildus, pilienu kalšana ļauj rentabli izgatavot sarežģītas un sarežģītas formas.

Velmētu gredzenu kalšana

Velmētu gredzenu kalšana ir specializēts process bezšuvju gredzenu veidošanai no sagatavēm vai cilindriem.

Tas sākas ar sagataves izjaukšanu, samazinot tā augstumu, vienlaikus palielinot diametru, lai sasniegtu vēlamos gredzena izmērus.

Šajā tehnikā tiek izmantota atvērtās formas metode, sagataves karsēšana virs tā pārkristalizācijas temperatūras, lai uzlabotu elastību.

Satraukuma stadijā, sagataves garumā tiek pielikts horizontāls spiediens, izraisot tā paplašināšanos. Materiāla karsēšana to mīkstina, mainīt metāla graudu struktūru, lai uzlabotu apstrādājamību.

Lai izveidotu gredzenu, centrālais caurums tiek izveidots ar caurumošanu vai cirpšanu, iegūstot virtuļa formas gabalu, kas atbilst serdei.

Šis mandelis, vai seglu, jābūt pietiekami izturīgam, lai izturētu kalšanas spiedienu.

Velmētā gredzenu kalšanā, apstrādājamo priekšmetu uzkarsē līdz elastīgai temperatūrai, kas ir zemāka par tās pārkristalizācijas punktu.

Sagatavei griežoties, tas ir nospiests pret piedziņas veltni, iekšējā un ārējā diametra pielāgošana, lai atbilstu galīgajām specifikācijām.

Mandelis piespiežas pret virtuļa iekšpusi, sienu saspiešana, lai samazinātu biezumu.

Alumīnija stingrība, stiepes izturība, un noguruma izturība padara to labi piemērotu velmētu gredzenu kalšanai.

Papildus, kalts alumīnijs piedāvā izcilu virsmas apdari, kas ir gan gluda, gan estētiski patīkama.

Alumīnija velmēto gredzenu kalumu pielietojumi ietver reaktīvo dzinēju, turbīnas, vējdzirnavas, papīrfabrikas, helikopteru ātrumkārbas, un instrumenti, kas paredzēti bīstamai videi.

4. Galvenie alumīnija sakausējumi kalšanai

Dažādi alumīnija sakausējumi piedāvā unikālas īpašības un priekšrocības, kas pielāgotas īpašiem lietojumiem:

• 6061 Alumīnija sakausējums: Pazīstams ar savu daudzpusību, šis sakausējums tiek plaši izmantots tā izcilās izturības pret koroziju dēļ, laba metināmība,
  un augsta izturība. Tas ir ideāli piemērots konstrukciju komponentiem aviācijas un būvniecības nozarēs.
• 6063 Alumīnija sakausējums: Bieži saukts par arhitektūras alumīniju, šis sakausējums ir populārs tā gludās virsmas apdares un vieglas ekstrūzijas dēļ, padarot to lieliski piemērotu ēku un dekoratīvu konstrukciju vajadzībām.
• 6082 Alumīnija sakausējums: Šis sakausējums nodrošina augstu izturību un lielisku apstrādājamību, padarot to piemērotu dažādiem strukturāliem lietojumiem, īpaši transporta nozarē.
• 7075 Alumīnija sakausējums: Atzīts par vienu no spēcīgākajiem pieejamajiem alumīnija sakausējumiem, 7075 tiek plaši izmantots kosmosa lietojumos, pateicoties tā ievērojamajai stiprības un svara attiecībai un izturībai pret sprieguma korozijas plaisāšanu.
  Tās temperaments pakāpes, piemēram, T6 un T651, vēl vairāk uzlabo tā veiktspēju.
• 2014 Alumīnija sakausējums: Šis sakausējums piedāvā augstu stiprības un svara attiecību, un tas ir īpaši novērtēts lieljaudas lietojumos, tostarp aviācijas un militārajā nozarē.

5. Alumīnija kalšanas priekšrocības

Alumīnija kalšanas priekšrocības padara to par vēlamo izvēli dažādās nozarēs:

• Virsmas apdare: Kaltām detaļām var iegūt gludas vai teksturētas virsmas, atkarībā no vēlamās apdares, uzlabojot gan estētiku, gan funkcionalitāti.
• Projektēšanas elastība: Kalšana ļauj izveidot sarežģītas formas un ģeometrijas, pielāgojot sarežģītus dizainus, kurus varētu būt grūti sasniegt, izmantojot citas metodes.
• Augstas stiprības un svara attiecība: Alumīnija kalšana ražo detaļas, kas ir vieglas, bet izturīgas, padarot tos ideāli piemērotus lietojumiem, kur svara samazināšana ir ļoti svarīga,
  piemēram, aviācijas un automobiļu rūpniecībā.
• Uzlabotas mehāniskās īpašības: Kalšana uzlabo metāla graudu struktūru, kā rezultātā uzlabojas stingrība, Noguruma pretestība, un kopējo sniegumu.
• Izturība pret koroziju: Alumīnijam piemītošā izturība pret koroziju padara kaltas alumīnija daļas izturīgas un ilgstošas, īpaši skarbos apstākļos.
• Izmaksu efektivitāte: Lai gan sākotnējās kalšanas instrumentu izmaksas var būt augstas, kopējās izmaksas uz vienu vienību ievērojami samazinās lielām ražošanas sērijām, padarot to ekonomisku masveida ražošanai.
• Izturība un uzticamība: Kalti alumīnija komponenti ir pazīstami ar savu izturību un nodilumizturību, nodrošinot to uzticamu darbību laika gaitā.
• Izmēra precizitāte: Precīzas kalšanas rezultātā tiek iegūtas detaļas, kas atbilst stingrām specifikācijām ar minimālu materiālu izšķērdēšanu, ražošanas izmaksu samazināšana.
• Liela apjoma ražošana: Kalšana ir labi piemērota liela apjoma ražošanai, nodrošinot nemainīgu kvalitāti lielām detaļu partijām.

6. Alumīnija kalšanas pielietojumi

Alumīnija kalšanai ir būtiska loma dažādās nozarēs, ar lietojumprogrammām, kurām nepieciešams spēks, vieglas īpašības, un izturība:

• Avi kosmosa: Izmanto gaisa kuģu konstrukcijās, šasijas, un motora komponenti, kaltas alumīnija daļas būtiski uzlabo vispārējo veiktspēju un drošību.
• Autobūves: Tādas sastāvdaļas kā piekares sistēmas, riteņi, un šasijas daļas gūst labumu no kaltā alumīnija izturības un vieglajām īpašībām, degvielas efektivitātes un vadāmības uzlabošana.
• Rūpniecības aprīkojums: Kalts alumīnijs tiek izmantots smago mašīnu sastāvdaļās, instrumenti, un armatūra, nodrošinot ilgmūžību un uzticamību prasīgās vidēs.
• Būvniecība: Arhitektūras pielietojums nodrošina kaltā alumīnija izturību pret koroziju un estētisko pievilcību, padarot to populāru rāmju būvniecībā, sijas, un dekoratīvie elementi.
• Medicīniskās ierīces: Kaltā alumīnija vieglais un izturīgais raksturs padara to piemērotu ķirurģiskiem instrumentiem un citām medicīnas ierīcēm, kurām nepieciešama augsta veiktspēja.
• Patēriņa preces: Kalts alumīnijs parasti ir atrodams sporta aprīkojumā, velosipēdi, un sadzīves tehnika, kur būtiskas ir izturības un viegluma īpašības.

7. Kalta alumīnija salīdzinājums ar. Alumīnijs

Izpratne par atšķirībām starp kaltu alumīniju un lējumu ir ļoti svarīga, lai izvēlētos pareizo ražošanas procesu:

• Kalts alumīnijs: Pazīstams ar izcilām mehāniskajām īpašībām, kaltam alumīnijam ir lielāka izturība un mazāks svars, salīdzinot ar lietajam alumīniju.
  Tas ir īpaši labi piemērots lietošanai ar augstu stresu, piemēram, aviācijas un automobiļu rūpniecībā.
• Alumīnijs: Šī metode ļauj izveidot sarežģītākas formas un dizainu, bet bieži vien nodrošina zemāku izturību un izturību, salīdzinot ar kaltu alumīniju..
  Lietais alumīnijs ir vairāk piemērots lietojumiem, kur nepieciešamas sarežģītas formas, bet kur liela izturība nav kritiska.

Izvēle starp kaltu un lietu alumīniju galu galā ir atkarīga no konkrētiem faktoriem, piemēram, izmaksām, veiktspējas vajadzībām, un dizaina sarežģītība.

Kalšana ir vēlamā iespēja, ja izturība ir vissvarīgākā, savukārt liešana ir ideāli piemērota ļoti detalizētām formām.

8. Alumīnija kalšanas izaicinājumi

• Augstas sākotnējās instrumentu izmaksas: Īpaši slēgta tipa kalšanai, veidņu un presformu izmaksas var būt ievērojamas.
  Lai arī, šie sākotnējie ieguldījumi bieži vien atmaksājas ilgtermiņā, palielinot efektivitāti un samazinot atkritumu daudzumu.
• Temperatūras kontrole: Precīza temperatūras regulēšana ir ļoti svarīga, lai izvairītos no tādiem defektiem kā plaisas vai pārmērīga graudu augšana.
  Modernās tehnoloģijas, piemēram, uzlaboti sensori un vadības sistēmas, palīdz uzturēt optimālus apstākļus.
• Materiālu īpašības: Alumīnija augstā siltumvadītspēja prasa rūpīgu siltuma kontroli kalšanas procesā, lai uzturētu optimālus apstākļus.
  Pareizas priekšsildīšanas un dzesēšanas metodes ir būtiskas, lai nodrošinātu vislabākos rezultātus.

9. Secinājums

Alumīnija kalšana ir daudzpusīgs un izturīgs ražošanas process, kas piedāvā daudzas priekšrocības, ieskaitot augstu izturību, viegls svars, un lieliskas mehāniskās īpašības.

Izprotot dažādus kalšanas veidus, atslēgu sakausējumi, un katra unikālās priekšrocības, ražotāji var pieņemt apzinātus lēmumus, lai apmierinātu savas īpašās lietojuma vajadzības.

No kosmosa līdz patēriņa precēm, kaltas alumīnija detaļas tiek novērtētas to augstās veiktspējas un uzticamības dēļ.

Tā kā tehnoloģiju attīstība turpina uzlabot kalšanas procesu, Alumīnija kalšana joprojām ir svarīga augstas kvalitātes ražošanas metode, rentablas detaļas nākotnē.

FAQ

Ņurds: Kādas ir alumīnija kalšanas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem formēšanas procesiem?

Izšķirt: Kaltas alumīnija daļas nodrošina lielāku izturību, augstākās mehāniskās īpašības, un uzlabota izturība pret koroziju, salīdzinot ar lietām vai mehāniski apstrādātām detaļām.

Ņurds: Kā alumīnija kalšana uzlabo izstrādājuma izturību?

Izšķirt: Kalšanas process uzlabo metāla graudu struktūru, kā rezultātā tiek iegūtas stingrākas detaļas, nodilumizturīgāks, un laika gaitā mazāk pakļauti nogurumam.

Ņurds: Kādas ir galvenās atšķirības starp atvērto un slēgto kalšanu?

Izšķirt: Atvērtajā kalšanā tiek izmantotas vienkāršas presformas, kas pilnībā neaptver sagatavi, ļaujot ražot lielus, smagas detaļas un pielāgotas formas.

Turpretī, Slēgtā kalšanā izmanto presformas, kas pilnībā satur sagatavi, kas ļauj izveidot kompleksu, augstas precizitātes daļas.

Ņurds: Kurš alumīnija sakausējums ir vislabākais kosmosa lietojumiem?

Izšķirt: 7075 alumīnija sakausējums ir ļoti iecienīts kosmosa lietojumos, pateicoties tā izcilajai stiprības un svara attiecībai un izturībai pret sprieguma korozijas plaisāšanu.

Ņurds: Vai kaltu alumīniju var izmantot kriogēnos lietojumos?

Izšķirt: Kaut arī daži alumīnija sakausējumi, piemēram, 7075-T6, var nebūt piemērots kriogēniem lietojumiem zemākas stingrības dēļ, citi temperamenti, piemēram, 7075-T73, var būt piemērotāki.

Lai arī, ir nepieciešama rūpīga izskatīšana un testēšana, lai nodrošinātu materiāla atbilstību īpašajām kriogēnās vides prasībām.