El aluminio es uno de los metales más utilizados en el lanzamiento de inversiones. En la fundición de inversión (fundición a cera perdida), el aluminio y sus aleaciones se usan ampliamente en productos aeroespaciales, automotrices, electrónicos y de consumo debido a su peso ligero, alta conductividad térmica, resistencia a la corrosión y buena capacidad de castigo.
El siguiente es un análisis detallado de Suijin sobre las características clave del metal de aluminio en la fundición de inversión, aleaciones comunes, puntos de proceso y casos de aplicación:
I. Ventajas del metal de aluminio en fundición de inversiones
Ligero: el metal de aluminio tiene una baja densidad (aproximadamente 2,7 g\/cm³), que es adecuada para fabricar piezas livianas (como piezas estructurales de aviación, piezas del motor del automóvil).
La alta conductividad térmica y la conductividad eléctrica se utilizan en escenarios como radiadores y carcasas electrónicas que requieren una rápida conducción de calor.
La superficie del aluminio es fácil de formar una película de óxido denso (al₂o₃), que tiene una buena resistencia a la corrosión atmosférica y química.
Buena fluidez, contracción moderada (aproximadamente 6-8%), y un buen rendimiento de fundición son adecuados para molduras complejas de piezas de paredes delgadas.
El aluminio de chatarra se puede reciclar y reutilizar al 100%, en línea con las necesidades de desarrollo sostenible.
II. Aleaciones de aluminio comunes para el lanzamiento de inversiones
Sistema de aluminio-silicio (al-Si): mejor fluidez, baja contracción (como A356, A357).
Sistema de aluminio-cobre (al-cu): alta resistencia, pero pobre capacidad de castigamiento (como 2 0 1. 0, 204.0).
Sistema de aluminio-magnesio (al-mg): resistencia a la corrosión fuerte (como 514. 0, 52 0. 0).
Sistema de aluminio-zinc (al-zn): endurecimiento de envejecimiento natural (como 713. 0).
Iii. Puntos clave del proceso de fundición de inversión de aluminio
Derretirse y vertiendo
Control de temperatura: la temperatura del líquido de aluminio generalmente es 680-750 grado para evitar inclusiones de sobrecalentamiento y oxidación.
Tratamiento de desgasificación: introduzca el argón o use un delgase rotativo para reducir los poros de hidrógeno (el líquido de aluminio es fácil de absorber hidrógeno).
Velocidad de vertido: se requiere un relleno rápido para reducir el riesgo de ruptura de la película de óxido.
Diseño de molde y concha
Material de la carcasa: SOL SILICA o ALUMINOSILICA DE CERÁMICA, buena estabilidad de alta temperatura (temperatura de sinterización 900-1100 grado).
Espesor de la carcasa: las piezas complejas requieren recubrimiento de múltiples capas (5-8}) para garantizar un equilibrio entre la resistencia y la permeabilidad.
Postprocesamiento
Tratamiento térmico: el tratamiento con T6 (solución sólida + envejecimiento artificial) mejora significativamente la fuerza (como una resistencia {2}} T6 de hasta 345 MPa).
Tratamiento de la superficie: anodización, abarrotes de arena o electroplatación para mejorar la resistencia al desgaste y la estética.
IV. Desafíos y soluciones para el lanzamiento de la inversión de aluminio
1. Inclusiones de oxidación (defectos al₂o₃)
Durante el proceso de fundición y vertido, el líquido de aluminio reacciona fácilmente con oxígeno para formar una película de óxido de aluminio (Al₂o₃), lo que resulta en inclusiones dentro de la fundición, reduciendo las propiedades mecánicas y la calidad de la superficie. La protección de gas inerte es su solución. Durante la fundición, se introduce argón o nitrógeno para cubrir la superficie del líquido de aluminio (como el uso de un gas mixto degasser + AR rotativo). Utilice la tecnología de vertido de vacío (grado de vacío<10⁻² mbar) to completely isolate oxygen (such as aerospace precision castings). Add a NaCl-KCl composite flux layer to absorb oxides and form a protective barrier. Use a bottom pouring gate or a serpentine runner to reduce aluminum liquid turbulence (the probability of oxide film rupture is reduced by 50%).
2. Contracción y contracción (defectos de contracción de solidificación)
La tasa de contracción de solidificación de la aleación de aluminio es relativamente alta (6-8%), y las áreas de sección transversal gruesa y grande son propensas a los vacíos internos debido a la compensación insuficiente de contracción. La posición del elevador se puede optimizar a través del software de simulación (Procast\/Magmasoft) para garantizar que el área de pared gruesa se solidifique por última vez. Coloque el hierro frío de grafito en la zona caliente para acelerar el enfriamiento local (el volumen de contracción se reduce en un 40%). Spray de recubrimiento frío de óxido de circonio dentro de la carcasa (la velocidad de enfriamiento aumenta en 2-3 veces). Agregue Trace Strontium (SR) o Titanium (Ti) para refinar los granos (como un 356+0. 02% SR, la tasa de contracción se reduce en un 30%).
3. Grietas térmicas (agrietamiento por estrés de solidificación)
Las fundiciones complejas se enfrían de manera desigual debido a las diferencias en el grosor de la pared, y el estrés interno excede la resistencia a la tracción del material. La solución de Suijin es seleccionar aleaciones de bajo estrés y usar aleaciones al-Si (como A357). Un contenido de silicio del 7% puede mejorar la resistencia a las grietas. La temperatura de precalentamiento de la carcasa aumenta de 200 grados a 450 grados para reducir el gradiente de enfriamiento (la tasa de grietas se reduce en un 60%). Optimice la estructura, el diseño de la esquina redonda (r mayor o igual a 3 mm) para evitar la concentración de tensión, y la pendiente de la zona de transición de espesor delgado es menor o igual a 15 grados. Después de que la fundición se desembolse, aplique 20-50 Vibración mecánica Hz para liberar el estrés residual (el riesgo de grietas se reduce en un 70%).
4. Rugosidad de la superficie y precisión dimensional
The inner surface defects of the ceramic shell (such as slurry bubbles) are transmitted to the casting, affecting the accuracy (Ra>6.3 μm). Suijin recomienda la preparación de la concha de alta precisión, utilizando SOL de sílice nano a escala (tamaño de partícula<50nm) slurry, and the shell surface finish Ra<1.6μm. Using 3D printed ceramic shells (such as ExOne S-Max Flex), the resolution reaches 140μm and the dimensional error is ±0.1mm. Electrolytic polishing of castings (voltage 12V, time 5min), Ra can be reduced from 6.3μm to 0.8μm.
5. Las estructuras complejas de paredes delgadas son difíciles de formar
Aunque las aleaciones de aluminio tienen buena fluidez, son propensas al relleno incompleto o se cierran cuando el grosor de la pared es<1mm. Low-pressure/vacuum assisted pouring is required, and the pressure is controlled at 0.5-1.2 bar, and the filling speed is increased by 30% (suitable for thin-walled parts of drone frames). Optimize the permeability of the shell, add 30% mullite fiber to the ceramic slurry, and the permeability is increased from 15 cm³/(min·cm²) to 45 cm³/(min·cm²). Ultra-fine treatment of alloys, so that electromagnetic stirring + ultrasonic vibration can jointly refine the grains (grain size is reduced from 200μm to 50μm), and the fluidity is increased by 25%.
V. Tendencias futuras
Desarrollo de aleaciones livianas de alta resistencia
Materiales compuestos a base de aluminio nanouseados (como Al-Sic) para mejorar la resistencia al desgaste y al rendimiento de alta temperatura.
Optimización de procesos digitales
La simulación de fundición basada en IA predice la contracción y optimiza automáticamente el sistema de fundición.
Tecnología de casting verde
El molde de concha de cerámica con aglutinante a base biológica reduce las emisiones de carbono del tostado.
El metal de aluminio se ha convertido en un material central para la fabricación de alta gama en la fundición de inversión debido a su alta conductividad térmica ligera y su excelente rendimiento de fundición. A través de la optimización de aleación (como ALSI10mg), la innovación de procesos (fundición al vacío) y el fortalecimiento del procesamiento posterior (tratamiento térmico T6), las fundiciones de aluminio pueden cumplir con los estrictos requisitos de los campos aeroespaciales, automotrices y otros campos. En el futuro, con la integración de nuevos materiales y tecnologías digitales, la fundición de inversión de aluminio mejorará aún más la eficiencia y la sostenibilidad.