Екструдиране на алуминий срещу леене на алуминий: Кой метод дава по-здрави части?

Често създавам прототипи, като използвам както екструзия, така и леене. Всеки метод осигурява различна здравина и ефективност.

Екструдираният алуминий подрежда металните зърна по дължината на детайла, като повишава насочената якост. Леенето позволява сложни форми, но може да включва вътрешни пори.

Нека анализираме и двата метода и да разберем кога всеки от тях е по-силен.

Кой метод дава по-здрави части: екструдирането или леенето?

Проведох тестове за якост на частите и по двата метода. Екструдираната версия винаги понасяше по-голямо натоварване, преди да се огъне или счупи.

При екструдиране се получават части с подравнена зърнена структура и ниска порьозност. Отлятите детайли обикновено имат произволно разпределение на зърната и могат да имат вътрешни кухини.

Потопете се по-дълбоко: Структура, поток на зърното и здравина

Ориентация на зърното

• Екструзия прокарва нагрята заготовка през матрица, като подравнява алуминиевите зърна с профила. Това осигурява на детайлите по-добри характеристики на опън и умора по цялата им дължина.
• Кастинг излива разтопен метал в калъп. Зърната се образуват на случаен принцип и могат да задържат газ или джобове на свиване.

Поведение при опън и умора

При тестовете за умора, които направих, екструдираните части издържаха повече от 500 000 цикъла. Отлятите не успяха да се справят по-близо до 300 000 поради малки кухини, които прераснаха в пукнатини.

Микроструктура и дефекти

• Изравняването на зърната на екструдиране също помага да се избегнат напреженията.
• За откриване на пори може да са необходими рентгенови тестове или тестове с багрило.

Така че екструдирането обикновено дава по-здрави части, особено при циклично натоварване.

Време за викторина:

Как се сравняват разходите за екструдиране и леене?

Цената варира в зависимост от дизайна, обема и довършителните работи. Често определям цените и по двата метода за скоби и корпуси.

Екструдирането има по-ниска цена на детайл при голям обем и по-евтини инструменти за прости профили. Отливането струва повече за инструментална екипировка, но предлага по-ниска цена на единица изделие при много сложни или високообемни части.

Потопете се по-дълбоко: Сравнение на структурата на разходите

Разходи за инструментална екипировка и настройка

• Екструзия изисква стоманена матрица. Цената на матрицата варира от $2,000 до $10,000 в зависимост от сложността и размера. Издръжливостта на матриците е десетки хиляди цикли.
• Кастинг се нуждае от матрици или комплекти инструменти на стойност от $10,000 до $50,000 или повече. Формите се износват с течение на времето и се нуждаят от поддръжка.

Компоненти на разходите за всяка част

1. Използване на материали

   • Екструдиране: малко отпадъци, висок добив.
   • Отливане: системите с поточни линии произвеждат отпадъци, които трябва да бъдат изрязани и рециклирани.

2. Труд и механична обработка

   • Екструдираните части често се нуждаят от минимална механична обработка.
   • Отлятите части обикновено изискват повече механична обработка за постигане на тесни допуски или премахване на вратичките.

3. Икономика на партидите

   • За партиди над 10 000 единици разходите за екструдиране на детайл могат да спаднат до $8-12.
   • Леенето може да достигне $6-10 на част, ако обемите оправдават разходите за инструментална екипировка.

4. Кратки пробези

   • За серии под 1000 единици обработката на заготовки или техниките за леене в малък обем (като леене в пясък) могат да бъдат по-рентабилни.

Обобщена таблица на разходите

Определих цена на скоба от 5000 единици в двете посоки. Инструментите за екструдиране бяха по-евтини. Формата за леене струваше повече, но разходите за всяка част се изравниха поради минималната механична обработка.

Време за викторина:

Коя техника дава по-голяма свобода на проектиране?

Веднъж проектирах радиатор и сложен корпус. Единият работеше като екструзия, а другият - само като отлята част.

Отливането поддържа пълни 3D форми, надвеси, кухини и текстури на повърхността. Екструдирането ограничава частите до постоянно напречно сечение, но можете да добавяте характеристики по-късно.

Потопете се по-дълбоко: Гъвкавост на дизайна

Геометрични ограничения

• Екструзия: напречното сечение на детайла е постоянно по цялата му дължина, така че промяната на формата трябва да се извърши с последваща обработка.
• Кастинг: поддържа надвеси, вътрешни кухини, ребра и елементи на главата директно в една форма. Не е необходимо заваряване или съединяване.

Интегриране на сложни части

• Използвайте леене, когато се нуждаете от интегрирани глави, промени в дебелината на стената, вътрешни канали или вградени детайли.
• Използвайте екструдиране за рамки, греди, релси, където е приемлива равномерността на напречното сечение.

Текстури и брандиране

• Отлятите части могат да включват лога, текстури и текстурирани повърхности по време на изработката на матрицата.
• Екструдираните изделия имат гладки стени; текстури могат да се добавят по-късно чрез фрезоване или покритие.

Въздействие на инструментите върху дизайна

• Леярските форми могат да бъдат скъпи, но осигуряват пълен контрол на геометрията.
• Цената на матриците за екструдиране е по-ниска, но дизайнът трябва да бъде ориентиран към напречното сечение.

Един пример: Използвах екструдиране за масив от ребра на радиатор и леене за корпуса му - с характеристики, които не можеха да бъдат екструдирани.

Време за викторина:

Кое покритие е по-добро за структурни приложения?

Финишното покритие е от значение за конструктивните части. Завършвал съм както екструдирани, така и леярски компоненти и забелязах разлики в резултатите.

Екструдираните части се поддават много добре на анодиране, особено структурните компоненти. Леенето също работи, но може да се нуждае от повече механична обработка за подготовка на повърхностите. Праховото боядисване също работи, но с различни плюсове и минуси.

Потопете се по-дълбоко: Повърхностно покритие за структурна здравина

Анодиране за здравина

• Екструзиите са с еднаква дебелина. Анодирането добавя твърд оксиден слой, който подобрява износването, корозията и умората без дебели покрития.
• Отлятите части се нуждаят от цялостна механична обработка, за да се отстранят следите от матрицата и да се отстранят уплътненията преди анодиране; в противен случай покритието скрива, но не укрепва.

Прахово покритие и боядисване

• И двата процеса работят и за двата метода.
• Праховото боядисване покрива дефектите и добавя защитна бариера.
• Дебелината може да създаде пропуски или да покрие малки пукнатини, ако частите не са подготвени добре.

Въздействие на обработката и финишното покритие

• Екструдираните детайли обикновено изискват по-малко механична обработка, така че финишните покрития остават постоянни, а дебелините - предвидими.
• Често се налага челно фрезоване или механична обработка на отливаните повърхности преди сглобяване; това усложнява процеса на завършване.

Структурна цялост и проверка

• След анодиране екструдираните части обикновено са без празнини и здрави.
• Отлятите части се нуждаят от сканиране, за да се открие порьозност преди изпитване на натоварване или структурна употреба.

След нанасяне на покритието екструдираните греди понасят по-голямо натоварване, преди да се деформират, отколкото отливаните греди със същата дебелина и покритие.

Време за викторина:

Заключение

Екструдирането осигурява по-здрави, изравнени по зърно детайли с по-ниски дългосрочни разходи за еднакви профили. Леенето дава пълна свобода на геометрията, но може да страда от порьозност и се нуждае от внимателна проверка. Структурният хардуер често предпочита екструдирани и анодизирани части, докато леенето блести, когато формите са сложни. Избирайте в зависимост от обема, формата, здравината и нуждите от финишно покритие.