Alumínium extrudálás vs alumíniumöntés: Melyik módszerrel kapunk erősebb alkatrészeket?

Gyakran készítek prototípusokat extrudálással és öntéssel is. Mindkét módszer más-más szilárdságot és teljesítményt biztosít.

Az extrudált alumínium a fémszemcséket az alkatrész hossza mentén igazítja, növelve az irányított szilárdságot. Az öntés összetett formákat tesz lehetővé, de belső porozitást is tartalmazhat.

Elemezzük mindkettőt, és értsük meg, mikor melyik módszer az erősebb.

Melyik módszer eredményez erősebb alkatrészeket: az extrudálás vagy az öntés?

Mindkét módszerrel készült alkatrészeken szilárdsági vizsgálatokat végeztem. Az extrudált változat mindig nagyobb terhelést viselt el a hajlítás vagy törés előtt.

Az extrudálással összehangolt szemcseszerkezetű és alacsony porozitású alkatrészeket állítanak elő. Az öntött alkatrészek jellemzően véletlenszerű szemeloszlásúak, és belső üregek alakulhatnak ki bennük.

Merüljön mélyebbre: Szerkezet, szemcseméret és szilárdság

Szemcseorientáció

• Extrudálás a felmelegített tuskót egy szerszámon keresztül tolja, az alumíniumszemcséket a profilhoz igazítja. Ez jobb szakító- és fáradási teljesítményt biztosít az alkatrészek hosszában.
• Casting olvadt fémet önt egy formába. A szemcsék véletlenszerűen alakulnak ki, és gáz- vagy zsugorodási zsebeket zárhatnak be.

Szakító és fáradási viselkedés

Az általam végzett fárasztási vizsgálatok során az extrudált alkatrészek több mint 500 000 ciklust éltek túl. Az öntött példányok 300 000 ciklusnál közelebb buktak meg az apró, repedésekké növekvő üregek miatt.

Mikroszerkezet és hibák

• Az extrudált szemcsék igazítása szintén segít elkerülni a feszültségfelhajtásokat.
• Az öntött alkatrészeknél röntgen- vagy festékvizsgálatra lehet szükség a pórusok kimutatásához.

Így az extrudálás általában erősebb alkatrészeket eredményez, különösen ciklikus terhelés esetén.

Kvízidő:

Hogyan hasonlíthatók össze a költségek az extrudálás és az öntés között?

A költségek a tervezéstől, a mennyiségtől és a kivitelezéstől függően változnak. Gyakran mindkét módszert beárazom a konzolok és házak esetében.

Az extrudálás alacsonyabb darabonkénti költséggel jár, és az egyszerűbb profilokhoz olcsóbb a szerszámkészítés. Az öntés többe kerül a szerszámok tekintetében, de alacsonyabb fajlagos költséget kínál a nagyon összetett vagy nagy volumenű alkatrészek esetében.

Merüljön mélyebbre: Költségszerkezet-összehasonlítás

Szerszámozási és beállítási költségek

• Extrudálás acélszerszámra van szükség. A szerszám költsége a bonyolultságtól és a mérettől függően $2,000 és $10,000 között mozog. A szerszámok több tízezer ciklust bírnak ki.
• Casting $10,000 és $50,000 vagy annál is drágább formákra vagy szerszámkészletekre van szüksége. A szerszámok idővel elhasználódnak és karbantartást igényelnek.

Alkatrészenkénti költségelemek

1. Anyaghasználat

   • Extrudálás: alacsony selejt, magas hozam.
   • Öntés: a futórendszerek hulladékot termelnek, amelyet le kell vágni és újrahasznosítani kell.

2. Munkaerő és megmunkálás

   • Az extrudált alkatrészek gyakran minimális megmunkálást igényelnek.
   • Az öntött alkatrészek általában több megmunkálást igényelnek a szűk tűrések eléréséhez vagy a kapuk eltávolításához.

3. Tételes gazdaságtan

   • A 10 000 darab feletti tételek esetében az extrudálás költsége alkatrészenként $8-12-re csökkenhet.
   • Az öntés elérheti az $6-10 darabonkénti értéket, ha a mennyiségek indokolják a szerszámköltségeket.

4. Rövid futások

   • Az 1000 darab alatti darabszámok esetében a megmunkált tuskó vagy a kis volumenű öntési technikák (például a homoköntés) költséghatékonyabbak lehetnek.

Összefoglaló költségtáblázat

Egy 5000 darabos konzolt áraztam be mindkét irányba. Az extrudálási szerszámok olcsóbbak voltak. Az öntőforma többe került, de a minimális megmunkálás miatt az alkatrészenkénti költségek kiegyenlítődtek.

Kvízidő:

Melyik technika biztosít nagyobb tervezési szabadságot?

Egyszer terveztem egy hűtőbordát és egy összetett burkolatot. Az egyik extrudált, a másik csak öntött alkatrészként működött.

Az öntés támogatja a teljes 3D-s formákat, túlnyúlásokat, üregeket és felületi textúrákat. Az extrudálás állandó keresztmetszetre korlátozza az alkatrészeket, de a funkciókat később is hozzáadhatja.

Merüljön mélyebbre: Rugalmasság a tervezésben

Geometriai korlátozások

• Extrudálás: az alkatrész keresztmetszete hosszában állandó, ezért az alakváltozást utólagos megmunkálással kell elvégezni.
• Casting: közvetlenül egy szerszámban támogatja a túlnyúlásokat, belső üregeket, bordákat és a főnöki funkciókat. Nincs szükség hegesztésre vagy illesztésre.

Összetett alkatrészek integrálása

• Használja az öntvényt, ha integrált kiemelkedésekre, falvastagság-változásokra, belső csatornákra vagy beágyazott részletekre van szüksége.
• Ahol a keresztmetszet egyenletessége elfogadható, ott a sajtolt anyagot keretekhez, gerendákhoz, sínekhez használja.

Textúrák és márkajelzés

• Az öntött alkatrészek tartalmazhatnak logókat, textúrázást és texturált felületeket a formakészítés során.
• Az extrudált részek falai simaak; a textúrákat később marással vagy bevonattal lehet hozzáadni.

A szerszámozás hatása a tervezésre

• Az öntött öntőformák drágák lehetnek, de teljes geometria-ellenőrzést biztosítanak.
• Az extrudáló szerszámok olcsóbbak, de a tervezésnek a keresztmetszetre kell épülnie.

Egy példa: Extrudálást használtam egy hűtőborda-rostélysorozathoz, és öntést a burkolatához - olyan jellemzőkkel, amelyeket nem lehetett extrudálni.

Kvízidő:

Melyik kivitel jobb a szerkezeti alkalmazásokhoz?

A szerkezeti részek esetében a felületkezelés számít. Sajtolt és öntött alkatrészeket egyaránt elkészítettem, és különbségeket tapasztaltam az eredményekben.

Az extrudált alkatrészek nagyon jól tűrik az eloxálást, különösen a szerkezeti elemek esetében. Az öntvények is működnek, de több megmunkálást igényelhetnek a felületek előkészítéséhez. A porbevonat is működik, különböző előnyökkel és hátrányokkal.

Merüljön mélyebbre: Felületkezelés a szerkezeti szilárdságért

Eloxálás az erősségért

• Az extrudálások egyenletes vastagságúak. Az eloxálás kemény oxidréteget ad hozzá, amely vastag bevonatok nélkül növeli a kopást, a korróziót és a fáradási élettartamot.
• Az öntött alkatrészek alapos megmunkálást igényelnek az öntőforma nyomainak és a hézagok eltávolítása érdekében az eloxálás előtt; ellenkező esetben a bevonat elrejti, de nem erősíti.

Porszórás és festés

• Mindkét eljárás mindkét módszer esetében működik.
• A porfesték elfedi a hibákat, és védőréteget képez.
• A vastagság hézagokat képezhet vagy apró repedéseket fedhet el, ha az alkatrészek nincsenek jól előkészítve.

Megmunkálás és befejező hatás

• Az extrudált alkatrészek jellemzően kevesebb megmunkálást igényelnek, így a felületkezelés következetes és a vastagság kiszámítható marad.
• Az öntött felületek gyakran igényelnek felületmarást vagy megmunkálást az összeszerelés előtt; ez bonyolítja a befejezési folyamatot.

Szerkezeti integritás és ellenőrzés

• Az extrudált alkatrészek az eloxálás után általában hézagmentesek és erősek.
• Az öntött alkatrészeket a porozitás kimutatásához a terhelésvizsgálat vagy a szerkezeti felhasználás előtt át kell vizsgálni.

A bevonat után az extrudált gerendák nagyobb terhelést vittek elhajlás előtt, mint az azonos vastagságú és kivitelű öntött gerendák.

Kvízidő:

Következtetés

Az extrudálás erősebb, szemcsékkel összehangolt alkatrészeket biztosít, alacsonyabb hosszú távú költségekkel, egységes profilok esetén. Az öntés teljes geometriai szabadságot biztosít, de előfordulhat porozitás, és gondos ellenőrzést igényel. A szerkezeti hardverek gyakran előnyben részesítik a sajtolt és eloxált alkatrészeket, míg az öntvények akkor jeleskednek, ha a formák összetettek. Válasszon a mennyiség, az alak, a szilárdság és a kivitelezési igények alapján.