Haben Sie sich jemals gefragt, was die Motorenteile Ihres Autos so langlebig und effizient macht? Dieser Artikel lüftet die Geheimnisse hinter den Aluminiumgusslegierungen, den unbesungenen Champions der Automobiltechnik. Erfahren Sie, wie diese Legierungen mit ihren einzigartigen Eigenschaften und Klassifizierungen die Zukunft der Fahrzeugherstellung und -leistung gestalten. Machen Sie sich bereit für eine Entdeckungsreise in die faszinierende Welt der Aluminiumlegierungen!
Aluminiumlegierungen, die direkt durch Metallgussverfahren hergestellt werden können, sind Gussteile aus Aluminiumlegierungen. Der Gehalt an Legierungselementen in solchen Legierungen ist im Allgemeinen höher als in den entsprechenden Aluminium-Knetlegierungen.
Aluminiumgusslegierungen haben das gleiche Legierungssystem wie Aluminiumknetlegierungen, mit den gleichen Verfestigungsmechanismen (außer Kaltverfestigung). Ihr Hauptunterschied besteht darin, dass der Höchstgehalt des Legierungselements Silizium in Aluminiumgusslegierungen den der meisten Aluminiumknetlegierungen übersteigt.
Aluminiumgusslegierungen müssen nicht nur verstärkende Elemente enthalten, sondern auch eine ausreichende Menge an eutektischen Elementen (in der Regel Silizium), um der Legierung eine beträchtliche Fließfähigkeit zu verleihen, die das Füllen von Schrumpfungsspalten während des Gießens erleichtert. Aluminiumgusslegierungen werden häufig in Automobilen verwendet, z. B. für Zylinderköpfe, Ansaugrohre, Kolben, Naben und Servolenkungsgehäuse.
Unterteilt in vier Kategorien, basierend auf den wichtigsten Elementen außer Aluminium in der Zusammensetzung: Silizium, Kupfer, Magnesium und Zink.
1. Aluminium-Silizium-Legierungen
Aluminium-Silizium-Legierungen, auch bekannt als "Silumin" oder "übereutektische Aluminiumlegierungen", sind bekannt für ihre außergewöhnlichen Gusseigenschaften, ihre Verschleißfestigkeit und ihren niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Diese Legierungen, die 10% bis 25% Silizium enthalten, stellen die vielseitigste und am häufigsten verwendete Kategorie innerhalb der Aluminiumgusslegierungen dar.
Der Siliziumgehalt beeinflusst die Eigenschaften der Legierung erheblich. Eutektische Zusammensetzungen (um 12,6% Si) bieten optimale Fließfähigkeit und Gießeigenschaften, während übereutektische Zusammensetzungen (>12,6% Si) eine verbesserte Verschleißfestigkeit und eine geringere Wärmeausdehnung aufweisen. Durch die Zugabe von 0,2% zu 0,6% Magnesium entstehen Al-Si-Mg-Legierungen, die gut auf eine Wärmebehandlung reagieren und durch Ausscheidungshärtung Festigkeit und Härte verbessern.
Diese Legierungen finden breite Anwendung in Strukturbauteilen wie Motorblöcken, Zylinderköpfen, Getriebegehäusen und komplexen dünnwandigen Gussteilen. Der Zusatz von Kupfer (typischerweise 1-4%) und Magnesium kann die mechanischen Eigenschaften, die Wärmebeständigkeit und die Bearbeitbarkeit weiter verbessern. Dadurch eignen sich Al-Si-Cu-Mg-Legierungen besonders gut für Hochleistungskomponenten in der Automobilindustrie, wie z. B. Kolben, bei denen es auf thermische Stabilität und Verschleißfestigkeit ankommt.
Zu den jüngsten Entwicklungen bei Al-Si-Legierungen gehören:
2. Aluminium-Kupfer-Legierung
Aluminium-Kupfer-Legierungen mit 4,5% bis 5,3% Kupfer weisen optimale Festigkeitseigenschaften auf. Die strategische Zugabe von Mangan und Titan kann die Festigkeit bei Raumtemperatur und bei hohen Temperaturen deutlich erhöhen und die Gussleistung verbessern. Diese Legierungen erreichen nach der Wärmebehandlung in der Regel Zugfestigkeiten zwischen 300 und 350 MPa. Das Vorhandensein von Kupfer fördert die Bildung von Al2Cu-Ausscheidungen während der Aushärtung und trägt so zu den hervorragenden mechanischen Eigenschaften der Legierung bei.
Diese Legierungen werden in erster Linie für die Herstellung von Sandgussstücken verwendet, die erheblichen dynamischen und statischen Belastungen standhalten und gleichzeitig relativ unkomplizierte Geometrien aufweisen müssen. Zu den üblichen Anwendungen gehören Komponenten für Flugzeugtriebwerke, Getriebegehäuse für Kraftfahrzeuge und Strukturteile in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Aufgrund des hervorragenden Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht und der guten Bearbeitbarkeit eignen sich diese Legierungen besonders für Bauteile, die unter anspruchsvollen Bedingungen eine hohe Zuverlässigkeit erfordern.
Es sei darauf hingewiesen, dass diese Legierungen zwar eine außergewöhnliche Festigkeit bieten, aber aufgrund des hohen Kupfergehalts eine geringere Korrosionsbeständigkeit als andere Aluminiumlegierungen aufweisen können. Daher werden häufig geeignete Oberflächenbehandlungen oder Schutzbeschichtungen eingesetzt, um diese Einschränkung in korrosiven Umgebungen abzumildern.
3. Aluminium-Magnesium-Legierung
Die Aluminium-Magnesium (Al-Mg)-Gusslegierung mit einem Magnesiumgehalt von 12% bietet ein optimales Gleichgewicht zwischen niedriger Dichte (2,55 g/cm³) und hoher Festigkeit (bis zu 355 MPa), was sie zu einem der effizientesten Leichtbauwerkstoffe macht. Diese Zusammensetzung maximiert die festigkeitssteigernde Wirkung des Magnesiums in Aluminium. Die Legierung weist aufgrund der Bildung einer stabilen, schützenden Oxidschicht eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit sowohl in atmosphärischer als auch in mariner Umgebung auf. Ihre umfassenden mechanischen Eigenschaften, einschließlich guter Duktilität und Ermüdungsbeständigkeit, in Verbindung mit einer günstigen Bearbeitbarkeit bei Raumtemperatur, machen sie äußerst vielseitig für verschiedene Anwendungen.
In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird diese Al-Mg-Legierung für kritische Bauteile wie Radargehäuse, Flugzeugtriebwerksgehäuse und Propellerblätter verwendet, bei denen Gewichtsreduzierung und Festigkeit von größter Bedeutung sind. Aufgrund ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses ist sie auch für Fahrwerkskomponenten geeignet. In der Schifffahrt wird die Legierung aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit gegenüber Seewasser für Propeller und Strukturteile bevorzugt. Darüber hinaus ist die Legierung aufgrund ihrer Ästhetik und Korrosionsbeständigkeit eine ausgezeichnete Wahl für architektonische und dekorative Anwendungen, einschließlich Fassaden und Elemente der Innenarchitektur.
Die Eigenschaften der Legierung können durch Wärmebehandlung und Kaltverfestigung weiter verbessert werden, was maßgeschneiderte mechanische Eigenschaften zur Erfüllung spezifischer Anwendungsanforderungen ermöglicht. Jüngste Fortschritte in der additiven Fertigung haben auch neue Möglichkeiten für komplexe Geometrien und maßgeschneiderte Teile unter Verwendung dieser Legierung eröffnet und ihr Potenzial in verschiedenen Hochleistungssektoren erweitert.
4. Aluminium-Zink-Legierung
Um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, werden Silizium und Magnesium häufig mit Aluminium-Zink legiert, wodurch ein Verbundwerkstoff entsteht, der als "Zinksilumin" oder Al-Zn-Si-Mg-Legierung bekannt ist. Diese Legierung weist unter Gussbedingungen eine einzigartige Selbstabschreckungscharakteristik auf, die eine unmittelbare Wärmebehandlung nach dem Guss überflüssig macht. Die Bauteile im Gusszustand weisen eine gute Festigkeit auf, die durch modifizierende Wärmebehandlungsverfahren wie Lösungsglühen und Altern weiter verbessert werden kann.
Einer der Hauptvorteile von Zinksilumin ist seine Dimensionsstabilität, nachdem es einer Stabilisierungswärmebehandlung unterzogen wurde. Diese Behandlung umfasst kontrollierte Erwärmungs- und Abkühlungszyklen, um innere Spannungen abzubauen und den Verzug oder die Verformung im Laufe der Zeit zu minimieren. Die daraus resultierende Maßgenauigkeit und Beständigkeit machen diese Legierung besonders geeignet für Anwendungen, die hohe Präzision erfordern, wie z. B.:
Die Kombination aus guter Gießbarkeit, Selbstabschreckung und Maßhaltigkeit nach der Wärmebehandlung macht Aluminium-Zink-Legierungen mit Silizium- und Magnesiumzusätzen zu einer vielseitigen Werkstoffwahl für verschiedene industrielle Anwendungen, bei denen Festigkeit, Genauigkeit und langfristige Zuverlässigkeit entscheidend sind.
Die Legierungscodes bestehen aus den chinesischen Pinyin-Buchstaben "ZL", die für Aluminiumguss stehen, gefolgt von drei arabischen Ziffern.
Die erste Ziffer nach "ZL" bezeichnet die Legierungsreihe, wobei 1, 2, 3 und 4 jeweils für die Legierungsreihen Aluminium-Silizium, Aluminium-Kupfer, Aluminium-Magnesium und Aluminium-Zink stehen.
Die zweite und dritte Ziffer nach "ZL" bezeichnen die laufende Nummer der Legierung.
Hochwertige Legierungen sind mit einem "A" nach ihrem Code gekennzeichnet.
| Legierungstypen | Al-Si-System | Al-Cu-System | Al-Mg-System | Al-Zn-System |
| Legierungsbezeichnungen | ZL1XX | ZL2XX | ZL3XX | ZL4XX |
| Code | Titel | Code | Titel |
| S | Sandgießen | K | Schalenformguss |
| J | Druckgießen | Y | Druckgießen |
| R | Feinguss | B | Wärmebehandlung |
Um qualitativ hochwertige Präzisionsgussteile verschiedener Formen und Spezifikationen zu erhalten, weisen die für das Gießen verwendeten Aluminiumlegierungen im Allgemeinen die folgenden Eigenschaften auf.
1. Gute Fließfähigkeit zum Füllen enger Rillen und Schlitze
2. Niedrigerer Schmelzpunkt als allgemeine Metalle, kann aber die Anforderungen der meisten Situationen erfüllen
3. Gute Wärmeleitfähigkeit, die Wärme von geschmolzenem Aluminium kann schnell auf die Form übertragen werden, was zu einem kürzeren Gießzyklus führt
4. Wasserstoff und andere schädliche Gase in der Schmelze können durch Behandlung wirksam kontrolliert werden
5. Beim Gießen von Aluminiumlegierungen gibt es keine Tendenz zur Heißsprödigkeit, Rissbildung und Rissbildung
6. Gute chemische Stabilität, hohe Korrosionsbeständigkeit
7. Nicht anfällig für Oberflächenfehler, die Gussteile haben eine glatte und glänzende Oberfläche und lassen sich leicht einer Oberflächenbehandlung unterziehen.
8. Die Verarbeitbarkeit von gegossenen Aluminiumlegierungen ist gut, sie können unter Verwendung von Druckguss-, Dauerform-, Grünsand- und Trockensandformen, verlorenen Schaumgipsformen gegossen werden und können auch unter Verwendung von Vakuumguss, Niederdruck- und Hochdruckguss, Squeeze-Casting, Semi-Solid-Casting, Schleuderguss usw. geformt werden, um verschiedene Gussteile mit unterschiedlichen Verwendungen, Sorten, Spezifikationen und Leistungen herzustellen.
| Wärmebehandlung Bedingungscode | Wärmebehandlung Bedingungskategorien | Merkmale |
| F | Zustand wie gegossen | -- |
| T1 | Künstliche Alterung | Bei Nasssandformen, Metallformen und insbesondere bei Druckgussteilen werden aufgrund der schnellen Abkühlgeschwindigkeit partielle Mischkristalleffekte festgestellt. Eine Alterungsbehandlung kann die Festigkeit und Härteund verbessern die Bearbeitbarkeit. |
| T2 | Glühen | Beseitigung der beim Gießen entstehenden Spannungen, um die Dimensionsstabilität zu erhöhen und die Plastizität der Legierung zu verbessern. |
| T4 | Lösungswärmebehandlung mit natürlicher Alterung | Durch die Lösungshärtung mittels Erwärmung, Isolierung und schneller Abkühlung können wir die mechanischen Eigenschaften von Legierungen verbessern, insbesondere die Duktilität und die Korrosionsbeständigkeit der Legierung bei Raumtemperatur. |
| T5 | Lösungsglühung mit teilweiser künstlicher Alterung | Nach der Lösungsglühung wird ein unvollständiger künstlicher Alterungsprozess durchgeführt, der bei niedrigeren Temperaturen oder über kürzere Zeiträume erfolgt. Ziel ist es, die Festigkeit und Härte der Legierung weiter zu erhöhen. |
| T6 | Lösungswärmebehandlung mit vollständiger künstlicher Alterung | Es kann die höchste Zugfestigkeit erreicht werden, allerdings auf Kosten einer geringeren Duktilität. Die Alterung erfolgt bei erhöhter Temperatur oder über einen längeren Zeitraum. |
| T7 | Lösungsglühung mit Stabilisierungsbehandlung | Verbessert die strukturelle und dimensionale Stabilität von Gussstücken sowie die Korrosionsbeständigkeit der Legierung. Die Stabilisierungsbehandlung wird in erster Linie für Bauteile verwendet, die bei erhöhten Temperaturen betrieben werden, wobei die Temperatur der Stabilisierungsbehandlung sich der Arbeitstemperatur des Gussteils annähern kann. |
| T8 | Lösungsglühung mit Erweichungsbehandlung | Nach der Lösungsbehandlung erhält man Gussteile mit hoher Plastizität und hervorragender Dimensionsstabilität, indem man Temperaturen über der Stabilisierungsbehandlung verwendet. |
| T9 | Kalte und heiße Zyklusbehandlung | Vollständig eliminieren Eigenspannung in Gussstücken und stabilisieren die Abmessungen. Wird für hochpräzise Gussteile verwendet. |
ZL101 ist bekannt für seine einfache Zusammensetzung, sein leichtes Schmelzen und Gießen, seine gute Gießleistung, seine gute Luftdichtheit und seine relativ gute Schweiß- und Schneidleistung, aber seine mechanischen Eigenschaften sind nicht hoch.
Es eignet sich zum Gießen verschiedener Teile mit dünnen Wänden und großen Flächen, komplizierte Formenund geringe Festigkeitsanforderungen, wie z. B. Pumpengehäuse, Getriebegehäuse, Instrumentengehäuse (Rahmen) und Teile von Haushaltsgeräten. Es wird hauptsächlich im Sand- und Metallgussverfahren hergestellt.
Der Zusatz einer kleinen Menge Ti zu ZL101 verfeinert das Korn und stärkt das Gefüge der Legierung, was zu umfassenden Eigenschaften führt, die höher sind als die von ZL101 und ZL102, sowie zu einer guten Korrosionsbeständigkeit.
Es kann als hochwertiger Guss für allgemein tragende Bauteile im Maschinenbau sowie für verschiedene Bauteile von Motorrädern, Automobilen, Haushaltsgeräten und Instrumenten verwendet werden. Seine Verwendung ist derzeit die zweithäufigste nach ZL102. Für die Herstellung werden in der Regel Sand- und Metallgussverfahren verwendet.
Das Hauptmerkmal dieser Legierung ist die gute Fließfähigkeit, mit anderen Eigenschaften ähnlich wie ZL101, aber mit besserer Luftdichtheit als ZL101.
Sie kann zum Gießen verschiedener komplex geformter dünnwandiger Druckgussteile und dünnwandiger, großflächiger und komplex geformter Metall- oder Sandgussteile mit geringer Festigkeit verwendet werden. Ob Druckguss oder Metall-/Sandguss, es ist die am häufigsten verwendete Aluminiumlegierung für zivile Produkte.
Aufgrund der großen Anzahl von Arbeitskristallen und der Zugabe von Mn, das den schädlichen Auswirkungen von Fe im Material entgegenwirkt, hat diese Legierung gute Gusseigenschaften, eine ausgezeichnete Luftdichtheit, Korrosionsbeständigkeit und relativ gute Schweiß- und Schneidleistungen.
Seine Hitzebeständigkeit ist jedoch gering.
Es eignet sich für die Herstellung komplex geformter, großformatiger dynamischer Strukturteile mit hoher Belastung, wie Turboladergehäuse, Zylinderköpfe, Zylinderlaufbuchsen und andere Teile. Es wird hauptsächlich im Druckgussverfahren hergestellt, aber auch Sandguss und Metallguss sind üblich.
Aufgrund des Cu-Zusatzes und der Verringerung des Si-Gehalts sind die Guss- und Schweißleistungen dieser Legierung schlechter als die von ZL104, aber die Festigkeit bei Raumtemperatur und bei hohen Temperaturen sowie die Schnittleistung sind besser als die von ZL104, bei etwas geringerer Plastizität und schlechterer Korrosionsbeständigkeit.
Es eignet sich für komplex geformte, großformatige und stark belastete dynamische Strukturbauteile wie Turboladergehäuse, Zylinderköpfe, Zylinderlaufbuchsen und andere Teile.
ZL105A reduziert den Gehalt an Fe-Verunreinigungen in ZL105 und erhöht die Festigkeit der Legierung, was zu besseren mechanischen Eigenschaften als ZL105 führt. Hochwertige Gussstücke werden häufig für die Produktion verwendet.
Die Zugabe einer geringen Menge Ti und Mn sowie eine Erhöhung des Si-Gehalts verbessert die Gieß- und Hochtemperaturleistung dieser Legierung und macht sie in Bezug auf Luftdichtheit und Korrosionsbeständigkeit besser als ZL105.
Es kann als Strukturbauteil für allgemeine Lasten und für Teile verwendet werden, die eine gute Luftdichtheit erfordern und bei höheren Temperaturen arbeiten. Für die Produktion werden hauptsächlich Sandguss und Metallguss verwendet.
ZL107 verfügt über ausgezeichnete Guss- und Luftdichtheitseigenschaften, gute mechanische Eigenschaften, durchschnittliche Schweiß- und Schneidleistungen und eine etwas geringere Korrosionsbeständigkeit.
Es eignet sich für die Herstellung von Bauteilen, die allgemeinen dynamischen oder mechanischen Belastungen standhalten. statische Lasten und Teile, die luftdicht sein müssen. Für die Produktion wird in der Regel Sandguss verwendet.
Aufgrund seines hohen Si-Gehalts und des Zusatzes von Mg, Cu und Mn verfügt ZL108 über ausgezeichnete Gusseigenschaften, einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, gute Verschleißfestigkeit, hohe Festigkeit und gute Wärmebeständigkeit. Allerdings ist seine Korrosionsbeständigkeit etwas geringer.
Es eignet sich für die Herstellung von Kolben für Verbrennungsmotoren und anderen Teilen, die verschleißfest sein müssen, sowie für Teile, die stabile Abmessungen und ein stabiles Volumen erfordern. Er wird hauptsächlich durch Druck- und Metallguss hergestellt, kann aber auch im Sandgussverfahren hergestellt werden.
Dabei handelt es sich um eine komplexe Legierung aus Al-Si-Cu-Mg-Ni mit einem erhöhten Si-Gehalt und dem Zusatz von Ni, um ausgezeichnete Guss- und Luftdichtheitseigenschaften sowie Hochtemperaturfestigkeit, verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Der lineare Ausdehnungskoeffizient und die Dichte sind ebenfalls deutlich reduziert.
Es eignet sich für die Herstellung von Kolben für Verbrennungsmotoren und von Teilen, die verschleißfest sein müssen und stabile Abmessungen und Volumen erfordern. Für die Herstellung werden hauptsächlich Metallguss und Sandguss verwendet.
ZL111 ist eine komplexe Legierung mit dem Zusatz von Mn und Ti, die ausgezeichnete Gussleistungen, gute Korrosionsbeständigkeit, Luftdichtheit und hohe Festigkeit bietet. Seine Leistung beim Schweißen und Schneiden ist durchschnittlich.
Es eignet sich für das Gießen komplex geformter, stark belasteter dynamischer Strukturteile (z. B. Komponenten von Flugzeugtriebwerken, Wasser- und Ölpumpen, Laufräder usw.) sowie für Teile, die eine gute Luftdichtheit erfordern und bei höheren Temperaturen arbeiten. Für die Produktion werden vor allem Metall- und Sandguss verwendet, aber auch Druckguss kann eingesetzt werden.
ZL114A ist eine komplexe Legierung mit Mn- und Ti-Zusatz, die ausgezeichnete Gussleistungen, gute Korrosionsbeständigkeit, Luftdichtheit und hohe Festigkeit bietet. Seine Leistung beim Schweißen und Schneiden ist durchschnittlich.
Es eignet sich für das Gießen komplex geformter, stark belasteter dynamischer Strukturteile (z. B. Komponenten von Flugzeugtriebwerken, Wasser- und Ölpumpen, Laufräder usw.) sowie für Teile, die eine gute Luftdichtheit erfordern und bei höheren Temperaturen arbeiten. Für die Produktion werden vor allem Metall- und Sandguss verwendet, aber auch Druckguss kann eingesetzt werden.
ZL115 hat eine gute Gießleistung und hohe mechanische Eigenschaften und wird hauptsächlich für hochbelastbare technische Bauteile und andere Teile wie Ventilgehäuse und Laufräder verwendet. Für die Produktion werden hauptsächlich Sandguss und Metallguss verwendet.
ZL116 ist eine komplexe Legierung aus Al-Cu-Mg, bei der Zn und Sb aus ZL115 entfernt und die Spurenelemente Ti und Be hinzugefügt wurden. Das Korn der Legierung ist verfeinert, und die schädlichen Auswirkungen von Fe-Verunreinigungen sind reduziert, was eine gute Gießleistung und Luftdichtheit sowie hohe mechanische Eigenschaften ermöglicht.
Es eignet sich für das Gießen von dynamischen Strukturteilen, die großen Belastungen standhalten, z. B. Teile von Flugzeugen und Raketen, sowie verschiedene Teile mit guten umfassenden Eigenschaften in zivilen Produkten. Für die Produktion werden hauptsächlich Sandguss und Metallguss verwendet.
ZL117 ist eine komplexe Al-Cu-Mg-Legierung mit übereutektischer Struktur und einem hohen Si-Gehalt von 19-22%, dem das Spurenelement Mn und das Seltenerdelement RE zugesetzt sind. Es hat hervorragende Gusseigenschaften, eine gute Raumtemperatur- und Hochtemperaturfestigkeit, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und ist ein hochgradig verschleißfestes Material, das aus vielen harten Si-Primärteilchen besteht, die auf einer weichen Matrix verteilt sind.
Es eignet sich für das Gießen von Kolben für Verbrennungsmotoren, Bremsbelägen und anderen verschleißfesten Teilen mit stabilen Abmessungen und Volumen sowie hochfesten Konstruktionsteilen. Für die Produktion wird hauptsächlich Metallguss verwendet, aber auch Sandguss kann eingesetzt werden.
Darüber hinaus hat die Aviation Industry Corporation of China auch drei Aluminium-Silizium-Legierungen (ZL112Y, ZL113Y und ZL117Y) entwickelt. ZL112Y und ZL113Y sind Al-Si-Cu-Druckgusslegierungen, die sich beide durch gute Gussleistung, Luftdichtheit und hohe mechanische Eigenschaften auszeichnen. Sie eignen sich für Gussteile, die eine hohe Festigkeit, hohe Arbeitstemperaturen und gute Luftdichtheit erfordern, sowie für andere verschleißfeste Teile wie Kolben mit stabilen Abmessungen, Volumen und guter Wärmeübertragungsleistung.
Die Herstellung erfolgt hauptsächlich im Druckgussverfahren, aber auch Sandguss und Metallguss sind möglich. Im Gegensatz zu ZL108 ist der Si-Gehalt reduziert und der Cu-Gehalt, der die Mischkristallhärtung und Ausscheidungshärtung verbessert, erhöht, was zu einer besseren Leistung bei Raumtemperatur und hohen Temperaturen führt als bei ZL108.
ZL201 hat gute mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur und bei hohen Temperaturen, eine mäßige Plastizität, eine durchschnittliche Schweiß- und Schneidleistung, ein schlechtes Fließverhalten mit Neigung zur Heißrissbildung und eine schlechte Korrosionsbeständigkeit.
Es eignet sich für das Gießen von Bauteilen, die bei relativ hohen Temperaturen (200-300℃) arbeiten, oder für Teile, die bei Raumtemperatur großen dynamischen oder statischen Belastungen ausgesetzt sind, sowie für Teile, die bei niedrigen Temperaturen (-70℃) arbeiten. Sandguss wird hauptsächlich für die Produktion verwendet.
ZL201A reduziert den Gehalt an Verunreinigungen Fe und Si im Vergleich zu ZL201 erheblich, was zu besseren mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur und hohen Temperaturen führt. Es hat eine gute Schneid- und Schweißleistung, aber eine schlechte Gießleistung.
Es kann für Teile verwendet werden, die bei 300℃ arbeiten oder großen dynamischen oder statischen Belastungen bei Raumtemperatur standhalten. Sandguss wird hauptsächlich für die Produktion verwendet.
ZL202 hat eine relativ gute Gießleistung und Hochtemperaturfestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit, aber eine schlechte Korrosionsbeständigkeit.
Es eignet sich für Gussteile, die bei einer Temperatur von 250℃ arbeiten und geringen Belastungen standhalten, wie z. B. Zylinderköpfe. Für die Produktion werden hauptsächlich Sandguss und Metallguss verwendet.
ZL203 hat einen geringeren Si-Gehalt, was zu einer etwas schlechteren Fließfähigkeit, einer größeren Neigung zur Heißrissbildung und einer schlechteren Korrosionsbeständigkeit führt. Allerdings hat es eine gute Hochtemperaturfestigkeit, Schweißen und Schneiden Verarbeitung Leistung.
Es eignet sich für Gussteile, die bei einer Temperatur unter 250℃ arbeiten und geringen Belastungen standhalten, oder für Teile, die bei Raumtemperatur großen Belastungen standhalten, wie Instrumententeile und Kurbelgehäuse. Für die Produktion werden hauptsächlich Sandguss und Niederdruckguss verwendet.
ZL204A ist eine hochreine, hochfeste Al-Cu-Gusslegierung mit guter Plastizität und guter Schweiß- und Schneidleistung, aber schlechter Gussleistung.
Es eignet sich für das Gießen von Bauteilen, die große Lasten tragen, wie z. B. Stützfüße und -arme. Für die Produktion werden hauptsächlich Sandguss und Niederdruckguss verwendet.
ZL205A ist derzeit die stärkste Aluminiumlegierung der Welt. Sie hat eine gute Plastizität und Korrosionsbeständigkeit, eine hervorragende Schneid- und Schweißleistung, aber eine schlechte Gießleistung.
Es eignet sich für das Gießen von Bauteilen, die großen Belastungen ausgesetzt sind, sowie für einige Teile mit geringen Anforderungen an die Luftdichtheit. Es können Sandguss, Niederdruckguss und Metallguss verwendet werden.
ZL207 hat eine sehr hohe Hochtemperaturfestigkeit bei durchschnittlicher Gießleistung, Schweiß- und Schneidleistung und niedriger Raumtemperaturfestigkeit.
Es eignet sich für das Gießen verschiedener Strukturkomponenten, die unter 400℃ arbeiten, wie z. B. Ventilgehäuse von Flugzeugtriebwerken und einige hitzebeständige Komponenten in der Erdölindustrie. Sandguss und Niederdruckguss werden hauptsächlich für die Produktion verwendet.
ZL209 hat eine höhere Zugfestigkeit, Streckgrenze und Hochtemperaturfestigkeit als ZL201A mit guten Schweiß- und Schneidbearbeitungseigenschaften, aber schlechteren Gussleistungen und Dehnungen.
Es eignet sich für das Gießen verschiedener verschleißfester Bauteile, die bei höheren Temperaturen arbeiten, wie z. B. Teile von Verbrennungsmotoren. Sandguss wird hauptsächlich für die Produktion verwendet.
ZL301 ist die derzeit korrosionsbeständigste Aluminiumlegierung mit guter Zerspanungsleistung, relativ guter Schweißleistung, hoher Festigkeit, guter Eloxalleistung, aber komplexer GießverfahrenSie sind umständlich in der Handhabung und führen leicht zu Fehlern wie Lockerheit und Heißrissbildung.
Es eignet sich für das Gießen verschiedener Teile mit großen Belastungen in korrosiven Medien wie Meerwasser, das bei einer Temperatur von 150 °C arbeitet, wie z. B. verschiedene Komponenten in Marineschiffen, Pumpengehäuse, Laufräder, Rahmen in der Erdölindustrie. Sandguss wird hauptsächlich für die Produktion verwendet.
ZL303 hat eine bessere Hochtemperaturfestigkeit als ZL301, eine gute Korrosionsbeständigkeit (etwas schlechter als ZL301), eine ausgezeichnete Schneidleistung, eine gute Schweißleistung, eine bessere Gießleistung als ZL301, kann nicht wärmebehandelt werden, was zu wesentlich schlechteren mechanischen Eigenschaften als ZL301 führt.
Es eignet sich für Gussteile wie Flugzeugtriebwerke, Raketen, Verbrennungsmotoren, Chemiepumpen, Ölpumpen, Gehäuse von Gaspumpen in der Petrochemie, Rotoren und Schaufeln, die mittleren Belastungen in korrosiven Medien wie Meerwasser, der chemischen Industrie und Gas ausgesetzt sind. Druckguss und Sandguss werden hauptsächlich verwendet.
ZL305 hat eine bessere Gießleistung und ein stabileres Gewebe nach natürlicher Alterung als ZL301 und ZL303, was auf den Zusatz von Zn und die Reduzierung des Mg-Gehalts zurückzuführen ist. Die Neigung zur Bildung von Lockerheit und Heißrissbildung ist aufgrund des Zusatzes der Spurenelemente Ti und Be gering, was zu guten umfassenden Eigenschaften und starker Spannungskorrosionsbeständigkeit führt.
Seine mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen sind jedoch schlecht. Es eignet sich für Gussteile, die großen Belastungen standhalten und in korrosiven Medien wie Meerwasser, Chemikalien und Gasen unter 100 °C arbeiten, z. B. Flugzeuge, Verbrennungsmotoren, Chemiepumpen, Ölpumpen, Gehäuse von Gaspumpen in der Petrochemie, Rotoren und Schaufeln. Sandguss wird hauptsächlich für die Produktion verwendet.
ZL401 hat ausgezeichnete Gusseigenschaften, eine geringe Neigung zu Schrumpfung und Heißrissbildung, hohe mechanische Eigenschaften, gute Schweiß- und Schneidfähigkeit, aber ein hohes spezifisches Gewicht, geringe Plastizität und schlechte Korrosionsbeständigkeit.
Es wird hauptsächlich für Druckguss und Gussformen, Schablonen und Strukturbauteile für Flugzeuge, Verbrennungsmotoren, Fahrzeuge und andere Produkte verwendet, die bei Temperaturen von nicht mehr als 200℃ arbeiten und mittleren Belastungen standhalten. Druckguss, Sandguss und Metallguss können verwendet werden.
| Legierung Serie | Land | Legierungssorte | WB/% | Standard-Spezifikationen | ||||
| Si | Cu | Mg | Fe | Al | ||||
| AI-Si-Reihe | China | YL102 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.05 | <1.2 | Erlaubnis | GB/T15115-94 |
| Japan | ADC1 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.30 | <1.2 | JISH5302-82 | ||
| Amerika | 413 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.35 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Russland | AJ12 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Deutschland | AlSil2 | 11.0-13.5 | <0.10 | <0.05 | <1.0 | DIN1725 | ||
| AI-Si-Mg-Reihe | China | YL104 | 8.0-10.5 | <0.30 | 0.17-0.30 | <1.0 | Erlaubnis | GB/T15115-94 |
| Japan | ADC3 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| Amerika | 360 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Russland | AJl4 | 8.0-10.5 | <0.10 | 0.17-0.30 | <1.0 | TOCT2685-82 | ||
| Deutschland | AlSil0Mg | 9.0-11.0 | <0.10 | 0.20-0.50 | <1.0 | DIN1725 | ||
| AI-Si-Serien | China | YL112 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.30 | <1.2 | Erlaubnis | GB/T15115-94 |
| YL113 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.2 | ||||
| Japan | ADC10 | 7.5-9.5 | 2.0-4.0 | <0.30 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| ADC12 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.3 | ||||
| Amerika | 380 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.10 | <1.3 | ASTMB85-82 | ||
| 383 | 9.5-11.5 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.3 | ||||
| Russland | AJl6 | 4.5-6.0 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Deutschland | AlSi8Cu3 | 7.5-9.5 | 2.0-3.5 | <0.30 | <1.3 | DIN1725 | ||
| Baureihe AI-Mg | China | YL302 | 0.80-1.30 | <0.10 | 4.5-5.5 | <1.2 | Erlaubnis | GB/T15115-94 |
| Japan | ADC5 | <0.30 | <0.20 | 4.0-8.5 | <1.8 | JISH5302-82 | ||
| Amerika | 518 | <0.35 | <0.25 | 7.5-8.5 | <1.8 | ASTMB85-82 | ||
| Russland | AlMg9 | <0.50 | <0.05 | 7.0-10.0 | <1.0 | DIN1725 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Legierungssorte | Legierung Code | Gießverfahren | Legierung Zustand | Zugfestigkeit Rm/MPa | Dehnungsverhältnis A/% | Brinell-Härte HBW. |
| ≥ | ||||||
| ZAlSi7Mg | ZLl01 | S、R、J、K | F | 155 | 2 | 50 |
| S、R、J、K | T2 | 135 | 2 | 45 | ||
| JB | T4 | 185 | 4 | 50 | ||
| S、R、K | T4 | 175 | 4 | 50 | ||
| J、JB | T5 | 205 | 2 | 60 | ||
| S、R、K | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T6 | 225 | 1 | 70 | ||
| SB、RB、KB | T7 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T8 | 155 | 3 | 55 | ||
| ZAlSi7MgA | ZL101A | S、R、K | T4 | 195 | 5 | 60 |
| J、JB | T4 | 225 | 5 | 60 | ||
| S、R、K | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| SB、RB、KB | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| JB、J | T5 | 265 | 4 | |||
| SB、RB、KB | T6 | 275 | 2 | 80 | ||
| JB、J | T6 | 295 | 3 | 80 | ||
| ZAlSi12 | ZL102 | SB、JB、RB、KB | F | 145 | 4 | 50 |
| J | F | 155 | 2 | 50 | ||
| SB、JB、RB、KB | T2 | 135 | 4 | 50 | ||
| J | T2 | 145 | 3 | 50 | ||
| ZAlSi9Mg | ZL104 | S、R、J、K | F | 150 | 2 | 50 |
| J | T1 | 200 | 65 | |||
| SB、RB、KB | T1 | 230 | 2 | 70 | ||
| J、JB | T6 | 240 | 2 | 70 | ||
| ZAlSi5Cu1Mg | ZL105 | S、J、R、K | T1 | 155 | 65 | |
| S、R、K | T5 | 215 | 1 | 70 | ||
| J | T5 | 235 | 70 | |||
| S、R、K | T6 | 225 | 70 | |||
| S、J、R、K | T7 | 175 | 1 | 65 | ||
| ZAlSi5Cu1MgA | ZL105A | SB、R、K | T5 | 275 | 1 | 80 |
| J、JB | T5 | 295 | 2 | 80 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Legierung Typ | Legierungssorte | Legierung Code | Gießverfahren | Legierungszustand | Zugfestigkeit Rm/MPa | Dehnungsverhältnis A/% | Brinell-Härte HBW. |
| ≥ | |||||||
| Al-CuLegierung | ZAlCu5Mg | ZL201 | S、J 、R、K | T4 | 295 | 8 | 70 |
| S、J 、R、K | T5 | 335 | 4 | 90 | |||
| S | T7 | 315 | 2 | 80 | |||
| ZAlCu5MgA | ZL201A | S、J 、R、K | T5 | 390 | 8 | 100 | |
| ZAlCul0 | ZL202 | S、J | F | 104 | - | 50 | |
| S、J | T6 | 163 | - | 100 | |||
| ZAlCu4 | ZL203 | S、R、K | T4 | 195 | 6 | 60 | |
| J | T4 | 205 | 6 | 60 | |||
| S、R、K | T5 | 215 | 3 | 70 | |||
| J | T5 | 225 | 3 | 70 | |||
| ZAlCu5MnCdA | ZL204A | S | T5 | 440 | 4 | 100 | |
| ZAlCu5MnCdVA | ZL205A | S | T5 | 440 | 7 | 100 | |
| S | T6 | 470 | 3 | 120 | |||
| S | T7 | 460 | 2 | 110 | |||
| ZAlR5Cu3Si2 | ZL207 | S | T1 | 165 | - | 75 | |
| J | T1 | 175 | - | 75 | |||
| Al-MgLegierung | ZAlMgl0 | ZL301 | S、J、R | T4 | 280 | 9 | 60 |
| ZAlMg5Si | ZL303 | S、J 、R、K | F | 143 | 1 | 55 | |
| ZAlMg8Znl | ZL305 | S | T4 | 290 | 8 | 90 | |
| Al-ZnLegierung | ZAlZn11Si7 | ZL401 | S、R、K | T1 | 195 | 2 | 80 |
| J | T1 | 245 | 90 | ||||
| ZAlZn6Mg | ZL402 | J | T1 | 235 | 4 | 70 | |
| S | T1 | 220 | 4 | 65 | |||
Merkmale der Defekte:
Oxidationsschlackeneinschlüsse sind meist auf der Oberseite der Gussstücke verteilt, an den Ecken, wo die Form nicht belüftet ist. Der Bruch ist meist grau-weiß oder gelb und wird durch Röntgeninspektion oder während der Bearbeitung festgestellt, kann aber auch beim Laugen-, Säure- oder Eloxalwaschen gefunden werden.
Die Ursachen:
Merkmale der Defekte:
Die Poren im Inneren der Gusswand sind im Allgemeinen rund oder oval, mit einer glatten Oberfläche, die in der Regel wie eine glänzende Oxidhaut, manchmal auch gelblich wie Öl aussieht. Poren und Blasen an der Oberfläche können durch Sandstrahlen gefunden werden, und innere Poren und Blasen können durch Röntgen oder maschinelle Bearbeitung gefunden werden, wobei sie auf dem Röntgenfilm schwarz erscheinen.
Die Ursachen:
Merkmale der Defekte:
Schrumpfungsporosität in Aluminiumgussstücken tritt im Allgemeinen in der Nähe des inneren Anschnitts, an der Wurzel des Speisers, wo der Querschnitt am dicksten ist, am Übergang zwischen dicken und dünnen Wänden und in Bereichen mit großen, dünnen Wänden auf. Die Bruchfläche erscheint im Gusszustand grau oder hellgelb und wird nach der Wärmebehandlung hellgrau, hellgelb oder grauschwarz. Auf Röntgenfilmen erscheint sie als wolkenähnliche Form, und starke Schrumpfungsporosität kann durch Methoden wie Röntgen- und Fluoreszenzbruchuntersuchungen mit geringer Vergrößerung nachgewiesen werden.
Die Ursachen:
(1) Gussbruch
Entwickelt sich entlang von Korngrenzen, oft begleitet von Seigerungen, ist eine Art von Riss, der bei höheren Temperaturen entsteht. Er tritt tendenziell bei Legierungen mit erheblicher Volumenschrumpfung und bei Gussstücken mit komplexeren Formen auf.
(2) Riss durch Wärmebehandlung
Verursacht durch Überhitzung oder Verbrennung während der Wärmebehandlung und tritt oft als transgranulare Risse auf. Tritt häufig bei Legierungen auf, die während einer zu schnellen Abkühlung Spannungen erzeugen und einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, oder wenn andere metallurgische Defekte vorhanden sind.
Die Ursachen:
(1) Reinigen der Trennfläche, Reinigen des Formhohlraums, Reinigen der Auswerferstange; Verbessern der Beschichtung, Verbessern des Sprühvorgangs; Erhöhen der Schließkraft, Erhöhen der gegossenen Metallmenge. Diese Maßnahmen können mit einfachen Mitteln durchgeführt werden.
(2) Einstellen von Prozessparametern, Einspritzkraft, Einspritzgeschwindigkeit, Füllzeit, Werkzeugöffnungszeit, Gießtemperatur, Werkzeugtemperatur, etc.
(3) Änderung der Materialien, Auswahl hochwertiger Aluminiumlegierungsbarren, Änderung des Verhältnisses von neuen Materialien zu recycelten Materialien, Verbesserung des Schmelzverfahrens.
(4) Änderung der Form, Änderung des Gießsystems, Hinzufügen von inneren Anschnitten, Hinzufügen von Überlaufrillen, Auslassrillen usw.
Gründe für die Entstehung von Graten in Druckgussteilen sind zum Beispiel:
(1) Die Rolle der Seltenen Erden bei der Veredelung von Aluminiumlegierungen (Seltene Erden können die Morphologie der Einschlüsse verbessern und die Korngrenzen reinigen).
(2) Verfeinernde Wirkung von Seltenen Erden auf Aluminiumlegierungen (absichtliche Hemmung des Wachstums säulenförmiger und dendritischer Kristalle, um die Bildung feiner gleichachsiger Kristalle zu fördern; dieser Prozess wird Kornfeinungsbehandlung genannt).
(3) Modifizierungseffekt von Seltenen Erden auf Aluminium-Silizium-Legierungen (Beim Gießen von Al-Si-Legierungen wächst die Si-Phase unter natürlichen Bedingungen zu blockigen oder flockigen, spröden Phasen heran, die die Matrix stark spalten und die Festigkeit und Plastizität der Legierung verringern, weshalb sie in eine günstige Form gebracht werden muss. Durch die Modifizierungsbehandlung wird das eutektische Si von einer groben, flockigen in eine feine, faserige oder lamellare Form umgewandelt, wodurch sich die Leistung der Legierung verbessert.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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