Casting on yksi yleisimmistä valmistusmenetelmistä, joita käytetään monimutkaisten komponenttien tuottamiseen teollisuudelle, kuten autoteollisuudelle, ilmailu-, koneille ja rakenteille. Laajasti käytettyjen materiaalien joukossa alumiini ja teräs ovat kaksi suosittua vaihtoehtoa. Vaikka molemmat voidaan heittää tarkkoihin muotoihin, ominaisuuksien, sovellusten, kustannusten ja valmistusprosessien ominaisuuksissa, sovelluksissa, kustannuksissa ja valmistusprosesseissa on merkittäviä eroja. Näiden erojen ymmärtäminen on välttämätöntä insinööreille ja valmistajille, kun valitset oikeaa materiaalia tietylle sovellukselle.
1. Materiaalikoostumus ja ominaisuudet
Alumiinia
Alumiinivaluun sisältyy alumiini- tai alumiiniseosten sulattaminen ja muotien kaataminen komponenttien muodostamiseksi. Tärkeimmät ominaisuudet sisältävät:
Kevyt: Alumiinin tiheys on noin 2,7 g/cm³, mikä tekee siitä huomattavasti kevyempiä kuin teräs.
Korroosionkestävyys: Alumiini muodostaa luonnollisesti suojaavan oksidikerroksen, mikä parantaa ruosteen ja korroosion vastustuskykyä.
Hyvä lämmönjohtavuus: Alumiini hajottaa tehokkaasti lämpöä, joten se sopii lämpimäisiin sovelluksiin.
Sähkönjohtavuus: alumiini johtaa sähköä paremmin kuin teräs, josta voi olla hyötyä sähkö- ja elektronisissa komponenteissa.
Kohtalainen lujuus: Vaikka alumiiniseokset voivat saavuttaa kohtuullisen lujuuden, ne ovat yleensä vähemmän voimakkaita kuin teräs, etenkin korkean assosiaalisten sovelluksissa.
Teräsvalut
Teräsvalu käsittää teräs- tai teräslejeeringit ja kaatamalla ne muotteihin. Tärkeimmät ominaisuudet sisältävät:
Suuri lujuus ja kovuus: Teräksellä on suurempi vetolujuus ja kovuus kuin alumiinilla, mikä tekee siitä sopivan raskas- ja korkean kuormituksen sovelluksiin.
Kestävyys: Teräsvalut kestävät enemmän kulumista, muodonmuutoksia ja iskuja raskaiden kuormien alla.
Kohtalainen korroosionkestävyys: Hiiliteräs vaatii pinnoite- tai pintakäsittelyä ruosteen vastustamiseksi; Ruostumaton teräs tarjoaa paremman korroosionkestävyyden.
Suurempi tiheys: Teräksen tiheys on noin 7,85 g/cm³, mikä tekee siitä paljon raskaampaa kuin alumiini, mikä voi olla huomio painonomaisissa malleissa.
2. valmistusprosessierot
Alumiinivalu
Alumiini on suhteellisen helppo valmistaa sen alemman sulamispisteen (\ ~ 660 ° C) johtuen teräksestä verrattuna. Yleisiä alumiinivalumenetelmiä ovat:
Die -valu: sulan alumiinin korkea paineen injektio muotteihin, soveltuu korkeanvuoriseen tuotantoon erinomaisella pintapinta -alaisella.
Hiekkavalu: Sula -alumiini kaadetaan hiekkamuotteihin, jotka ovat ihanteellisia suurille, monimutkaisille osille pienemmissä tuotantojuoksissa.
Pysyvä muottivalu: Käyttää uudelleenkäytettäviä metallimuotteja keskikokoiseen tuotantoon, joka tarjoaa paremman mittatarkkuuden kuin hiekkavalu.
Teräsvalu
Teräksellä on paljon korkeampi sulamispiste (\ ~ 1370–1510 ° C), mikä tekee teräsvalusta entistä energiaintensiivisemmän. Tyypillisiä teräsvalumenetelmiä ovat:
Hiekkavalu: Yleisin teräkselle sen joustavuuden vuoksi suurille ja monimutkaisille komponenteille.
Sijoitusvalu: tuottaa erittäin yksityiskohtaisia teräskomponentteja, mutta on kalliimpaa.
Teräksen suulake: Käytetään harvoin korkean sulamislämpötilan takia, mutta joitain erikoistuneita korkeapainetta menetelmiä on olemassa.
Korkeamman sulamispisteen takia teräsvalu vaatii vankempia laitteita, pidempiä sykli -aikoja ja suurempaa energiankulutusta.
3. Painonnäkökohdat
Yksi alumiinin ja teräsvalun tärkeimmistä eroista on paino:
Alumiini: Kevyt ja ihanteellinen sovelluksiin, joissa painon aleneminen on kriittistä, kuten ilmailu-, autojen osia ja kannettavia laitteita.
Teräs: Raskas, mutta vahva, sopiva rakenteellisiin komponentteihin, koneisiin ja sovelluksiin, jotka vaativat suurta kuormitusta.
Painoero voi vaikuttaa suunnitteluvalintoihin, lähetyskustannuksiin ja energiatehokkuuteen induse -sovelluksissa.
4. Vahvuus ja kestävyys
Alumiinivaluosat: Kohtalainen lujuus, usein riittävä keskikuormitussovelluksiin. Ne ovat alttiimpia muodonmuutokselle äärimmäisen stressin alla. Pintakäsittelyt ja seostaminen voivat parantaa lujuutta.
Teräsvalut: Erinomainen lujuus ja kulutuskestävyys, joka pystyy kestämään korkeat kuormat, iskut ja ankarat ympäristöt. Ihanteellinen teollisuuskoneille, raskaille ajoneuvoille ja rakenteellisille komponenteille.
5. Korroosionkestävyys
Alumiini vastustaa luonnollisesti korroosiota oksidikerroksensa vuoksi, joten se sopii ulko- tai kosteisiin ympäristöihin ilman lisäpinnoitteita. Teräs vaatii hoitoa - kuten galvanisointi, maalaus tai ruostumattomasta teräksestä käytettävä - korroosion tehokas kestämiseksi. Kosteudelle tai kemikaaleille altistuneissa sovelluksissa alumiinilla voi olla selkeä etu, ellei ruostumatonta terästä käytetä.
6. Kustannusnäkökohdat
Alumiinivalut: Yleensä alhaisemmat materiaalikustannukset kuin kevyiden osien teräs, mutta erikoistuneet seokset tai korkeatasoinen die -valu voivat nostaa hintaa. Energiankulutus on alhaisempi pienemmän sulamispisteen vuoksi.
Teräsvalut: Sulamisen korkeampi energiankulutus ja vaaditaan vankempia laitteita. Raaka -aineiden kustannukset vaihtelevat teräsluokan mukaan, ruostumattomasta teräksestä on kalliimpaa.
Viime kädessä valinta riippuu tasapainotusvoimasta, painosta, korroosionkestävyydestä ja tuotantokustannuksista.
7. Tyypilliset sovellukset
Alumiinia
Automotive -moottorikomponentit, voimansiirtokotelot ja rungon osat
Ilma -alusten ja droonien ilmailu- ja avaruuskomponentit
Jäähdytyselementit, kotelot ja elektroniikkakomponentit
Kevyet koneet
Teräsvalut
Raskaiden koneiden komponentit (vaihdelaatikot, kehykset, akselit)
Rakennuksen rakenteelliset komponentit
Teollisuusventtiilit, pumput ja paina osat
Korkean latauksen auto- ja rautatieosat
Alumiinia ja teräsvalut tarjoavat erilaisia tarpeita valmistuksessa. Alumiini tarjoaa kevyitä, korroosioresistenttejä ja lämpöä johtavia osia, jotka sopivat ilmailu-, auto- ja elektroniikkasovelluksiin. Teräsvalut tarjoavat suuremman lujuuden, kulutuskestävyyden ja kuormituskapasiteetin, mikä tekee niistä ihanteellisia raskaille koneisiin, rakenteellisiin sovelluksiin ja korkea -asteen ympäristöihin.
Alumiinin ja teräsvalun välillä valinta vaatii painon, lujuuden, korroosionkestävyyden, tuotantomenetelmän ja kustannusten huolellista tarkastelua. Monissa nykyaikaisissa sovelluksissa suunnittelijat yhdistävät molemmat materiaalit strategisesti suorituskyvyn, kestävyyden ja tehokkuuden optimoimiseksi.
