Aluminiowe usługi castingowe brązu

1. Wstęp

Aluminiowe stopy brązu-materiały oparte na kadmery zawierających 5–12% wag. Aluminium-napij się ich początków na początku XX wieku inżynierii marynarki wojennej.

Metalurgiści najpierw rozpoznali, że dodanie aluminium do miedzi znacznie zwiększyło wytrzymałość i odporność na korozję, szczególnie w wodzie morskiej.

Dzisiaj, Aluminiowe odlew brązowy umożliwia produkcję kompleksu, Komponenty o wysokiej wydajności, które byłyby niemożliwe lub zbyt drogie w maszyna.

W tym artykule, Badamy chemię stopu, metody odlewania, Mikrostruktura, właściwości, i aplikacje na świat rzeczywisty.

Do końca, Zrozumiesz, dlaczego brąz aluminiowy pozostaje materiałem z wyboru do żądania piechoty morskiej, przemysłowy, a nawet środowiska lotnicze.

2. Skład stopu & Metalurgia

Aluminiowe brązu czerpią ich wyjątkowe właściwości ze starannie zrównoważonej mieszanki miedzi i strategicznych elementów stopowych.

W rzeczywistości, Większość ocen komercyjnych dzieli się na trzy główne chemię:

Samo aluminium (5–12% wag.%) rozpuszcza się w kratę miedzianą, tworzenie macierzy α -CU z plastycznością do 400 MPA - 50 % Wyższe niż czyste miedź.

Następny, Intermetaliczne fazy κ (K i, K II, K III) zarodku, gdy stop chłodzi poniżej ~ 930 ° C.

Te trudne, złożone związki zwiększają odporność na zużycie, ale wymagają ciasnej kontroli wściekłości: chłodzenie powyżej 100 ° C/min utrzymuje κ wytrąca się poniżej 1 µm,

maksymalizacja wytrzymałości (Charpy Energy ~ 35 J), podczas gdy wolniejsze chłodzenie daje gruboziarniste płytki, które mogą uścisnąć stop.

3. Procesy odlewnicze

Wszechstronność brązu aluminium wynika w dużej mierze ze swojej kompatybilności z wieloma metodami odlewów.

Każdy proces zapewnia odrębne zalety pod względem tolerancji, wykończenie powierzchni, kontrola porowatości, i rozmiary partii ekonomicznej.

Poniżej, Analizujemy pięć najczęstszych technik i podkreślamy najlepsze praktyki topnienia, zsyp, i konstrukcja pleśni.

Casting inwestycyjny (Zagubiony)

• Przegląd: Formy tworzą się przez powlekanie ofiarnego wzoru wosku za pomocą ceramicznej zawiesiny. Po dewaxing, Powstała ceramiczna powłoka rejestruje skomplikowane szczegóły 0.5 µm RA.

• Tolerancje & Skończyć: Dokładność wymiarowa ± 0.2 MM i doskonałe wykończenie powierzchni (0.5-1,0 µm RA).
• Rozmiar partii & Koszt: Idealny do małych i średnich biegów (10–1000 sztuk). Koszt za część od 100 do 500 USD, w zależności od złożoności.
• Kluczowe rozważania:

• • Kontrola grubości skorupy w celu równowagi wytrzymałości (unikanie awarii skorupy) z odpornością termiczną.
  • Zoptymalizuj harmonogramy DEWAX i wypalania, aby zapobiec pękaniu skorupy.

Odlewanie piasku

• Przegląd: Formy piaskowe - typowo obfite w żywiczną krzemionkę - zwiększają niskie koszty oprzyrządowania i pomieścić części do kilku ton.
• Tolerancje & Skończyć: Osiąga ± 1.0 Dokładność MM i 3–6 µm RA po standardowym czyszczeniu.
• Rozmiar partii & Koszt: Najlepsze dla dużych, komponenty o niskiej objętości (> 50 kg) z kosztami na część tak niski $50.
• Kluczowe rozważania:

• • Używaj kontrolowanej zawartości wilgoci (3–5 %) w zielonym piasku, aby zminimalizować porowatość gazową.
  • Zastosuj pleśni i rdzeni wentylacje lub warianty odlewania próżniowego, aby zmniejszyć uwięzione gaz.

Casting odśrodkowy

• Przegląd: Obracające się formy generują siłę odśrodkową, Doprowadzanie metalu do cienkich sekcji i wyciskanie wtrąceń.
• Tolerancje & Skończyć: Cylindryczne części dociekają ± 0.5 Tolerancja MM; powierzchnia kończy się wokół 1.5 µm RA.
• Typowe zastosowania: Namiar, tuleje, i rękawy, które wymagają praktycznie mikrostruktur wolnych od pory.

• Kluczowe rozważania:

• • Dostosuj prędkości obrotowe (200–1 500 obr./min) Aby kontrolować grubość ściany i prędkości zasilania.
  • Rozgrzej formy do 250–350 ° C, aby zmniejszyć wstrząs termiczny i pękanie.

Odlewanie próżniowe

• Przegląd: Wciąganie stopionego stopu na formy pod próżnią eliminuje rozpuszczone gazy i minimalizuje porowatość skurczową.
• Tolerancje & Skończyć: Porównywalne z odlewem piasku (± 1 mm) ale z wyraźnie ulepszoną wewnętrzną solidnością.
• Rozmiar partii & Koszt: Odpowiedni do drobnych i średnich elementów krytycznych; Koszty oprzyrządowania przekraczają standardowe formy piasku o ~ 30 %.
• Kluczowe rozważania:

• • Utrzymuj poziomy próżni poniżej 10⁻² Torr podczas nalewania.
  • Strumień i degas skrupulatnie - powinowactwo brązu biluminum do tlenu może w przeciwnym razie wygenerować porywanie tlenku.

Metal -Mold (Umierać) Odlew

• Przegląd: Stałe stalowe lub żelazne umierają umożliwiające szybkie jazda na rowerze i doskonałą powtarzalność dla części średniej do wysokiej objętości.
• Tolerancje & Skończyć: Osiąga ± 0.3 Dokładność wymiarowa mm i 1–2 µm RA na powierzchniach pierwszych stojaków.
• Rozmiar partii & Koszt: Ekonomiczne powyżej tomów 5,000 sztuki; Koszty matrycowe wahają się od $20,000 Do $100,000.
• Kluczowe rozważania:

• • Kontrolować temperatury pleśni (350–450 ° C.) Aby zrównoważyć płynność z czasem zestalania.
  • Wdrożyć automatyczne obłęd i strzały, aby usunąć resztki uwalniania matrycy i poprawić żywotność zmęczeniową.

Topienie & Nalewanie najlepszych praktyk

We wszystkich metodach, spójny Kontrola temperatury I Jakość stopu okazać się kluczowe:

• Zakres topnienia: Zachowaj brąz aluminiowy pomiędzy 1,100 ° C i 1,200 °C Aby zapewnić pełne rozwiązanie elementów stopowych.
• De -utlenianie & Strumień: Dodaj zastrzeżone strumienie (np., oparte na borakie) w temperaturze stopu do tlenków i siarczków.
• Odgazowanie: Sparge za pomocą gazów obojętnych (Argon lub azot) Do 3–5 minut Aby zmniejszyć porowatość wodoru.
• Nalewanie temperatury: Wlać w wąskim oknie 1,100 ± 10 °C Aby uniknąć wstrząsu termicznego w pleśniach i zmniejszyć tworzenie żucia.

4. Mikrostruktura & Obróbka cieplna

Jako odlewany aluminiowy brąz pokazuje macierz α - cu Pieprzone drobiazgami k (Kappa) Fazy ​​międzymetaliczne wzdłuż granic ziaren.

Jeśli pleśń szybko się ochładza (> 100 ° C/min), Ziarna pozostają małe (< 100 µm) a κ wytrąca się w nanoskale; Daje to siła szczytowa (~ 650 MPA UTS) i wytrzymałość (~ 35 J Charpy).

Odwrotnie, Wolniejsze chłodzenie zachęca do gruboziarnistych płyt κ, które zwiększają twardość, ale zmniejszają odporność na uderzenie.

Odlewnie i użytkownicy końcowi stosują obróbkę cieplną do udoskonalania właściwości:

• Homogenizacja (700 °C, 4 H): Eliminuje segregację chemiczną, stabilizowanie rozkładu κ.
• Wyżarzanie (500 °C, 2 H): Zmiękcza matrycę (do ~ 200 Hb) dla łatwiejszych obróbki.
• Hartowanie wieku (350 °C, 8 H): Umożliwia kontrolowany wzrost wytrącania κ ', Zwiększenie twardości do ~ 300 HB bez poświęcania ciągłości.

5. Właściwości mechaniczne

Aluminiowy odlew brązowy przewyższa wiele stopów zarówno pod względem wytrzymałości, jak i zużycia:

Nieruchomość	C63000 (Według Cast)	C95400 (Wiek)
Wytrzymałość na rozciąganie (UTS)	550–650MPA	600–700MPA
Siła plonu (0.2% zrównoważyć)	350–450 MPA	400–500MPA
Wydłużenie przy zerwaniu	15–25%	10–18%
Twardość (Brinell, HB)	180–240	220–300
Limit wytrzymałości zmęczenia	~ 280MPA (10⁷ Cykle)	~ 320MPA (10⁷ Cykle)
Charpy Impact Honcer (V -Notch)	≥30J	~ 20J

Ponadto, Brąz aluminiowy łączy się odporność na zużycie- Przez przez ścieranie - oporne na ścieranie κ - z Wysoka wytrzymałość, Które kompozytów metal -Matrix i stali nierdzewne walczą o jednocześnie.

6. Korozja & Odporność na erozję

W wodzie morskiej przy 25 °C, Brąz aluminiowy wykazuje poniżej szybkość korozji 0.01 MM/Rok, rywalizacja 316 Stal nierdzewna.

Jego Dodatki do żelaza i niklu Wspieraj stabilne filmy tlenkowe, które odpychają chlorki i siarczki.

Dodatkowo, twarde fazy κ opierają się erozja kawitacyjna: Testy na przeszkodach pompowych pokazują straty masy w ramach 0.5 Mg/(cm² · h) Nawet później 100 H przepływu kawitacyjnego.

W kwaśnym (Ph 3) środowiska, Aluminiowy brąz korodowia przy ~ 0,05 mm/rok - premiery niższe niż typowe stali węglowe.

Te stopy są również odporne na erozję zawiesiny dzięki ich wysokiej twardości i zdolności do pracy w pracy, sprawiają, że są idealne Solidne Zastosowania w górnictwie i pogłębianiu.

7. Zalety i wady aluminiowych odlewów brązowych

Zalety

Wysoka siła i twardość

• Aluminiowe odlewy brązowe wykazują wyjątkowe właściwości mechaniczne, z Mocniki rozciągania od 450–700 MPa
  (np., ZCUAL10FE3 osiąga 540 MPA przez odlewanie odśrodkowe) I Wartości twardości 120–240 Hb, w zależności od składu stopu i obróbki cieplnej.

Doskonała odporność na korozję

• Stopy takie jak C63000 (9–11% Al) I Kalk1-4 Wykazać doskonałą odporność na wodę morską, solanka, i kwaśne środowiska.
  Na przykład, ZCUal9mn2 Utrzymuje współczynnik korozji 0,1–0,3 mm/rok w wodzie morskiej z powodu powstawania stabilnej warstwy tlenku Al₂o₃.

Doskonałe odporność na zużycie i kawitacji

• Obecność twardych faz międzymetalicznych (np., Który) a elementy stopowe, takie jak MN i FE, zwiększają odporność na zużycie.
  Cual8fe3 I ZCUal10fe3 są szeroko stosowane w komponentach o wysokiej noszeniu, takich jak przeszkody pompy i koła zębate.
  Dodatkowo, QUE11N5FE4 widać 50% Niższa erozja kawitacji niż stal nierdzewna 316L w odrzutowcach wodnych o dużej prędkości.

Stabilność termiczna

• Zachować właściwości mechaniczne pod adresem umiarkowane do wysokiego temperatury (do 400–500 ° C.), przewyższając wiele konwencjonalnych brązów.

Nieprzestrzeganie i nie-marki

• Odpowiednie dla środowiska wybuchowe Jak na morzu wiertnicze i urządzenia do obsługi zbóż.

Wady

Wysokie koszty materiałów i produkcji

• Aluminiowy brąz jest 2–4 × droższe na kg niż stal węglowa ze względu na koszt elementów stopowych, takich jak Al, W, i Fe.

Trudne obróbka i spawanie

• Wysoka twardość (np., ZCual9Fe4ni4mn2 Na 180 HB po starzeniu) i słaba przewodność cieplna przyspieszają zużycie narzędzia.
  Spawalniczy jest szczególnie trudne z powodu Utlenianie aluminium, która tworzy wytrwałą warstwę al₂o₃.
  Specjalistyczne techniki takie jak T247 Wysokie Mangańskie Aluminiowe pręty spawane z brązu i podgrzewanie jest wymagane, aby uniknąć wad takich jak porowatość i pękanie.

Ograniczenia termiczne

• Choć odpowiednie dla temperatur w otoczeniu do umiarkowanych (do 250 ° C dla ZCUal10fe3), przedłużająca się ekspozycja powyżej 400°C prowadzi do skalowania tlenku i degradacji wytrzymałości.
  Ogranicza to jego zastosowanie w środowiskach o wysokiej temperaturze w porównaniu ze stopami na bazie niklu.

Wrażliwość na przetwarzanie

• Wady rzucające takie jak Porowatość skurczowa I Segregacja aluminium wymagają ścisłej kontroli procesu. Na przykład, ZCUal9mn2 wymagania 1150–1250 ° C temperatury wylewania i zoptymalizowane podgrzewanie form pleśni, aby zminimalizować wady.

Waga:

• Gęstość (~ 8,4 g/cm³) przekracza stopy aluminium, Ograniczanie użycia, w którym dominuje lekka.

8. Zastosowania odlewań z brązu aluminium

Aluminiowe odlewy brązowe służą kluczowej roli, gdzie składniki muszą znosić ekstremalne środowiska, Wysokie obciążenia, i agresywne media. Zwłaszcza:

Sprzęt morski

• Śmigła i zapasy steru: Wyjątkowa odporność na korozję i kawitację w wodzie morskiej
  sprawia, że ​​jest to materiał z wyboru śmigła statków i zapasy steru, gdzie często przekraczają życie usług 10 lat przy minimalnej konserwacji.
• Rękawy i łożyska wału: W tulejach w cieniu morskim i łożyska rur rurowych,
  Niski współczynnik tarcia i samozadowolenie z brązu aluminiowego zmniejszają wskaźniki zużycia do 50 % W porównaniu z tradycyjnymi stopami mosiężnymi.
• Ciała zaworów i obudowy pompowe: Platformy offshore polegają na aluminiowych zaworach brązowych i ciał pompowych, aby wytrzymać chlorki i siarczki bez wżerów lub pękania stresu.

Maszyny Przemysłowe

• Pompowniki i pierścienie noszenia: W pompach chemicznych i gnojowicy,
  Odlewane przeszkody w klasie C95400 zapewniają zarówno wysoką siłę (600–700 MPA UTS) i znakomity odporność na erozję, przedłużenie przedziałów remontowych o 30 %.
• Zręcznie robak i skrzynie biegów: Uporządkowane wiekowe aluminiowe koła zębatkowe wykazują twardość powierzchni 300 HB i toleruj ciężkie obciążenia wstrząsów,
  czyniąc je powszechnymi w sprzęcie wydobywczym i cementowym.
• Nosić płyty i podkładki pchnięcia: Aplikacje wymagające powtarzalnego kontaktu z przesuwnym, takie jak cylindry hydrauliczne i rolki przenośne, Skorzystaj z kombinacji twardości i wytrzymałości w brązu aluminium.

Pojawiające się & Specjalistyczne zastosowania

• Łożyska lotnicze: Zaawansowane łożyska C63000, Często w połączeniu z wkładkami polimerowymi lub strukturami plastra miodu produkowanego, Wspieraj wały turbinowe w temperaturach 400 °C.
• Hybrydy z obsady addytywnej: Integrowanie rdzeni 3D i konformacyjne kanały chłodzenia z aluminiowymi odlewami brązu
  umożliwia szybkie prototypowanie złożonych kolektorów zaworów i elementów wymierających ciepło, Zmniejszenie czasu realizacji 40 %.

9. Wspólne gatunki brązu aluminium

Aluminiowe brązu obejmują rodzinę stopów miedzianych, w których aluminium jest głównym elementem stopowym.

Poniżej znajdują się niektóre z najczęściej używanych klas, Ich nominalne chemię, właściwości wyróżniające, i typowe zastosowania:

Stopień (NAS)	Kompozycja nominalna (wt%)	Kluczowe właściwości	Typowe zastosowania
C63000	C-10A-5NA-5E-5	Doskonałe połączenie siły, wytrzymałość, i odporność na zużycie; Dobra korozja i odporność na kawitację.	PMIP -PMELLERS, zawory, namiar, sprzęt morski
C95400	Z - 10al -5fe	Wysoka wytrzymałość i twardość (Przez wiek); Dobra wydajność o podwyższonej temperaturze.	Zęby robakowe, łożyska wysokiego ładowania, Składniki silnika parowego
C61400	Cu-11Al-4-4n	Doskonała odporność na korozję w wodzie morskiej; Dobra siła zmęczenia.	Śmigła statków, Rękawy wału, Złącza podmorskie
C62100	CU-11AL-2NI-2FE	Zrównoważona siła i plastyczność; Dobra odporność na erozję i kawitację.	Składniki pompy hydraulicznej, nosić pierścienie, Pralki ciągu
C63200	CU-9AL-2NI-2FOR	Wyższa plastyczność wśród aluminiowych brązów; łatwiejszy do maszyny.	Ciała zaworów, armatura, Ogólne odlewy morskie
C95410	Z -10al -5fe -0,1c	Podobne do C95400, ale z dodatkiem węgla dla twardości; Ulepszona wydajność łożyska.	Noszące tuleje, Podkładki do noszenia, Elementy ślizgowe

10. Wniosek

Aluminiowe odlew brązowy zapewnia wyjątkową kombinację siły, wytrzymałość, oraz odporność na korozję/erozję, którą może dopasować kilka innych stopów.

Wybierając odpowiednią chemię, Metoda odlewania, i harmonogram obróbki cieplnej, Inżynierowie osiągają złożone geometrie z minimalnym pojemnikiem.

Patrząc w przyszłość, postępy w próżni i addytywnej obietnicy odlewania jeszcze lepszej jakości, zmniejszona porowatość, i szybszy zwrot, Zapewnienie brązu aluminiowego pozostaje kamieniem węgielnym komponentów odlewów o wysokiej wydajności.

TEN jest idealnym wyborem dla twoich potrzeb produkcyjnych, jeśli potrzebujesz wysokiej jakości brąz aluminiowy odlewy.

Skontaktuj się z nami już dziś!

 

Często zadawane pytania

Co to jest brąz aluminiowy?

Brąz aluminiowy odnosi się do grupy stopów miedzi, które zawierają aluminium jako podstawowy element stopu, zazwyczaj waha się od 5% Do 12%.

Może również zawierać elementy takie jak żelazo, nikiel, i mangan w celu zwiększenia określonych właściwości, takich jak siła, odporność na korozję, i odporność na zużycie.

Dlaczego warto wybrać brąz aluminiowy na innych stopach brązu?

Brąz aluminiowy oferuje doskonałą odporność na korozję - szczególnie w wodzie morskiej - olong o doskonałej wytrzymałości mechanicznej, odporność na zużycie, i wydajność zmęczenia.

Te właściwości sprawiają, że idealnie nadaje się do morskiej, lotniczy, obróbka chemiczna, i ciężkie zastosowania przemysłowe.

Jak odporne na korozję jest aluminiowe odlew brązowy?

Aluminiowy brąz wykazuje wyjątkową odporność na korozję w wodzie morskiej, spray solny, Atmosfery przemysłowe, i wiele kwasów.

Tworzenie stabilnej warstwy tlenku aluminium (Al₂O₃) chroni powierzchnię przed dalszą degradacją.

Czy brąz aluminiowy jest łatwy do maszyny?

Aluminiowy brąz jest mechaniczny, zwłaszcza w stanie odlewanym lub wyżarzonym.

Jednakże, hartowane oceny (Jak ci z niklem i żelazem) może być ścierne i wymagać narzędzi do węglików i odpowiednich parametrów obróbki, aby uniknąć zużycia narzędzia.

Jest brąz aluminiowy odpowiedni do spawania?

Aluminiowy brąz może być spawany, ale wymaga specjalnych procedur. Metody spawania łukowego osłonięcia gazu (takie jak GTAW lub MIG) z odpowiednimi metalami wypełniającymi są powszechnie stosowane.

Konieczne może być podgrzewanie i obróbka cieplna po spawaniu, aby zapobiec pękanie i utrzymanie właściwości mechanicznych.