Pressofusione automobilistica e fusione di leghe di alluminio

La lega di alluminio ha una serie di prestazioni eccellenti ed effetti di risparmio energetico e di protezione ambientale altamente efficienti, l'applicazione della lega di alluminio in automobili e motociclette è sempre maggiore e anche la proporzione nella struttura del materiale utilizzato aumenta di anno in anno. Ridurre la massa dell'auto è uno dei modi principali per espandere la sua applicazione. Per ridurre notevolmente il peso della vettura è necessario adottare materiali in lega di alluminio in sostituzione delle parti in acciaio quali carrozzeria (circa 30%), motore (circa 18%), sistema di trasmissione (circa 15%), sistema di funzionamento ( circa il 16%) e ruote (circa il 15%), ecc., che rappresentano gran parte del peso dell'auto.

Tra i leghe di alluminio utilizzato nelle automobili, pressofusione le leghe di alluminio e altre leghe di alluminio colato rappresentano circa l'80% e i materiali di alluminio lavorati (lastre, nastri, lamine, tubi, barre, profili, fili, pezzi fucinati, polveri e paste) rappresentano solo circa il 20% e con l'aumento nell'uso di piastre e nastri di alluminio per la carrozzeria, la percentuale rappresentata dai materiali in alluminio aumenterà di anno in anno, ma il tasso di aumento non sarà elevato. Nei prodotti di pressofusione con leghe di alluminio, la produzione di pressofusione rappresentava circa il 70% della produzione di prodotti di pressofusione, quindi la pressofusione di leghe di alluminio nell'alluminio automobilistico rappresentava il 55%, ovviamente, in ciascun paese nell'uso dell'alluminio in questa proporzione sarà diverso, ma sarà compreso tra 54% e 70%. Dal 2003 al 2008, i consumi di getti di alluminio e pressofusione in Giappone sono mostrati nella Tabella 1.

L'uso della lega di alluminio invece della produzione di ghisa nelle parti automobilistiche della storia può essere fatto risalire agli anni '1940, quando alcune fabbriche automobilistiche europee, come l'italiana Fiat, svilupparono tubi di aspirazione e testate in lega di alluminio e iniziarono a produrre un piccolo numero di . Negli anni '1950, l'Australia introdusse la società britannica colata a bassa pressione tecnologia per produrre getti di alluminio per automobili. Allo stesso tempo, la Repubblica Federale Tedesca ha apportato ulteriori miglioramenti alla tecnologia di fusione a bassa pressione per produrre pezzi in lega di alluminio con strutture complesse. La General Motors degli Stati Uniti iniziò anche la produzione in serie di pezzi fusi in alluminio per automobili, come testate dei cilindri raffreddate ad aria, basamenti, coperture del motore, ecc. Dopo gli anni '1960, grazie allo sviluppo della tecnologia di pressofusione ad alta pressione, le leghe di alluminio basate su l'applicazione dei metalli leggeri nell'automobile aumentò notevolmente, ponendo le basi affinché l'industria automobilistica moderna utilizzasse ampiamente i getti di alluminio per ridurre il peso dell'auto.

In quasi 20 anni, l'applicazione dei getti di alluminio nell'industria automobilistica mondiale ha aumentato, secondo le statistiche, la produzione totale mondiale di getti di alluminio ogni anno di oltre il 3% del tasso di crescita, e la produzione totale di getti di alluminio, del 60% ~ Il 70% dei getti di alluminio utilizzati nella produzione automobilistica, in modo che la produzione mondiale di getti di alluminio e l'applicazione dello sviluppo dell'industria manifatturiera automobilistica abbiano prodotto uno stretto legame. L'industria automobilistica nell'applicazione di getti di alluminio e lo sviluppo dei più importanti del Giappone. All'inizio degli anni '1970, molte aziende automobilistiche giapponesi portarono avanti e ampliarono l'applicazione della lega di alluminio nella ricerca sui motori automobilistici, iniziarono a utilizzare ampiamente getti di alluminio invece della ghisa per produrre tubi di aspirazione e testate dei cilindri, e iniziarono una piccola quantità di produzione di motori in alluminio. Negli ultimi anni, nello sviluppo di getti di alluminio e applicazioni in plastica, il Giappone è stato a livello mondiale avanzato, l'auto giapponese è sempre stata compatta, comoda, leggera, economica, sicura e affidabile e occupa una certa quota dei mercati europei e americani.

Tabella 2 per Nord America, Unione Europea e Giappone nel 2002, 2006 e 2009, la produzione di componenti chiave in lega di alluminio per veicoli leggeri; e la percentuale del contenuto globale di alluminio dei veicoli leggeri è mostrata nella Figura 1 [1].

1 Proporzione dei vari materiali in alluminio per il settore automobilistico

Nella produzione automobilistica contemporanea sono stati utilizzati tutti i tipi di alluminio, in particolare la pressofusione e la fusione della lega di alluminio più utilizzata, in particolare la più grande quantità di lega di alluminio riciclata, la produzione annua mondiale di lega di alluminio pressofuso pari a circa l'80% utilizzata nella produzione di automobili. pressofusione e altri getti. 2003 ~ 2008 L'industria automobilistica giapponese ha rappresentato la percentuale della domanda di alluminio e varie varietà di alluminio nella tabella 3. 2003 ~ 2008 in 6 anni, pressofusione e fusione di leghe di alluminio e percentuale di alluminio nell'industria automobilistica. Dal 2003 al 2008, la percentuale media di pressofusione e fusione è stata del 79.1% in 6 anni, ma con il tempo la percentuale di pressofusione e utilizzo della pressofusione è leggermente diminuita, ad esempio, nel 1983, questa proporzione era dell'88.4%, nel 1993, è sceso all'81.9%, e nel 2003 è stato ridotto al 79.1%, e poi nel 2008 è quasi invariato, e poi il calo sarà un po' più grande.

Le spedizioni di leghe di alluminio pressofuso negli Stati Uniti dal 2000 al 2008 sono mostrate nella Tabella 4, mentre la Figura 2 mostra negli Stati Uniti nel 2008 la proporzione dei vari tipi di pressofusi di alluminio spediti. Da questi dati, la pressocolata delle leghe di alluminio negli Stati Uniti rappresenta una percentuale molto inferiore a quella del Giappone, circa 25 punti percentuali o più, ma mostra ancora una tendenza al rialzo, la proporzione dei secondi anni del nuovo secolo rispetto ai primi anni della proporzione di alcuni più alti.

Le spedizioni dell’industria dell’alluminio nordamericana (Stati Uniti e Canada) verso l’industria automobilistica dal 2000 al 2008 sono mostrate nella Tabella 5.

2 Leghe di alluminio fuse e pressofuse

Tra l'alluminio utilizzato nelle automobili, i prodotti di fusione (pressofusione e fusione) rappresentano dal 74% all'80%, di cui il Giappone è il più alto, quello della Germania il più basso e la Cina e altri paesi e regioni sono nel mezzo, mentre la pressofusione in i prodotti di fusione rappresentano dal 53% al 70%, di cui il Giappone è il più alto con il 70% e debole, gli Stati Uniti sono bassi con il 55% e la Cina e altri paesi e regioni sono nel mezzo.

2. 1 Composizione della lega di alluminio pressofusa della Cina

Secondo lo standard GB/T 15115-2009, la composizione chimica della lega di alluminio pressofusa della Cina è mostrata nella Tabella 6.

2.1.2 Prestazioni e altre caratteristiche

La valutazione delle prestazioni e delle altre caratteristiche di ciascuna lega di alluminio per pressofusione nello standard GB /T 15115-2009 è mostrata nella Tabella 7, in cui le leghe YL101, YL104, YL112 e YL113 hanno prestazioni globali migliori, mentre le altre leghe hanno prestazioni più scadenti.

2.1.3 Caratteristiche e applicazioni delle leghe di alluminio da pressofusione

GB /T 15115-2009 sotto forma di appendice informativa alle caratteristiche di ciascuna lega di alluminio pressofuso per una breve descrizione ed esempi delle sue tipiche applicazioni pratiche (Tabella 8), decine di parti di automobili e motociclette, come ruote, cambi , testate, parti del motore, pulegge, pistoni, alloggiamenti della pompa dell'olio, ecc. vengono pressofusi con questo tipo di lega (Figura 3, Figura 4).

2.2 Leghe di alluminio pressofuso giapponesi

La composizione chimica delle leghe di alluminio pressofuso giapponesi è mostrata nella Tabella 9 (JIS H-2118), mentre le principali designazioni delle leghe di alluminio pressofuso per diversi paesi sono mostrate nella Tabella 10.

2. 3 Colata di leghe di alluminio in Cina

Secondo lo standard GB /T 1173-1995, il codice della lega di alluminio pressofuso con le lettere "Z" e "L" (sono "fusione" e "alluminio" nel primo pinyin cinese). Il codice della lega di alluminio pressofuso consiste delle lettere “Z”, “L” (sono rispettivamente le prime lettere di “fuso” e “alluminio” nel pinyin cinese) e i tre numeri arabi che seguono. il primo numero dopo ZL indica la serie della lega, di cui 1, 2, 3 e 4 indicano rispettivamente le leghe delle serie Al-Si, Al-Cu, Al-Mg e Al-Zn, e il secondo e il terzo numero dopo ZL indicare il numero progressivo.

Il secondo e il terzo numero dopo ZL indicano il numero progressivo. Le leghe di alta qualità hanno la lettera "A" aggiunta ai numeri.
Metodo di fusione della lega, codice di trattamento metamorfico per.
S – fusione in sabbia
J: fusione in stampi metallici
R — Colata in conchiglia
K: fusione in conchiglia
B – Trattamento metamorfico.
Le designazioni dello stato della lega sono.
F: come lanciato; T1: invecchiamento artificiale; T2: invecchiamento artificiale; T3: invecchiamento artificiale
T1: invecchiamento artificiale; T2: ricottura; T3—ricottura; T4: ricottura
T2: ricotto; T4—Trattamento con soluzione solida più invecchiamento naturale; T5—Trattamento con soluzione solida più invecchiamento naturale
T4—trattamento in soluzione solida con invecchiamento naturale
T5: trattamento con soluzione solida più invecchiamento artificiale incompleto; T6: trattamento con soluzione solida più invecchiamento artificiale
T6—-Trattamento con soluzione solida più invecchiamento artificiale completo; T7—-Trattamento con soluzione solida più invecchiamento artificiale; T8—-Ricottura; T9—-Ricottura
T7—-Trattamento in soluzione solida più stabilizzazione; T8—-Trattamento in soluzione solida più invecchiamento artificiale; T9—Trattamento con soluzione solida più invecchiamento artificiale
T8 — trattamento con soluzione solida più trattamento ammorbidente.

2. 3 Composizione chimica

La composizione chimica della lega di alluminio fuso è mostrata in GB/T1173-1995 e il contenuto consentito di impurità è mostrato in GB/T1173-1995.

Le leghe Al-Si che devono essere densificate vengono trattate con sodio (contenente sale di sodio) e sono consentiti altri agenti densificanti o metodi di densificazione senza ridurre le prestazioni delle leghe. Se utilizzato in ambiente marino, w(Cu) nella lega ZL101 ≤0.1%. Il contenuto di silicio della lega ZL203 può essere w(Si) = 3.0% durante la colata con uno stampo metallico.

Per la lega ZL105 w(Fe) > 0.4%, la frazione in massa di manganese dovrebbe essere più della metà del ferro. Quando le leghe ZL201 e ZL201A vengono utilizzate per parti che funzionano ad alte temperature, è necessario aggiungere w(Zr) = dallo 0.05% allo 0.20%.

Per migliorare le proprietà meccaniche, le leghe ZL101 e ZL102 possono contenere ittrio w ( Y ) = 0.08% ~ 0.20%; Le leghe ZL203 possono avere w (Ti) = 0.08% ~ 0.20%. In questo caso il loro contenuto di ferro w(Fe) ≤ 0.3%.

Leghe di alluminio a contatto con alimenti: non è ammesso il berillio; w(As) ≤0.015%; w(Zn) ≤0.3%; w(Pb) ≤0.15%.

Quando si utilizza la somma delle impurità per esprimere il contenuto di impurità, la frazione di massa di ciascun elemento non elencato non deve essere superiore allo 0.05% se non specificato.

2. 3 Proprietà meccaniche

Le proprietà meccaniche della fusione della lega di alluminio sono mostrate nello standard GB /T1173-1995, le proprietà meccaniche sono testate su un singolo campione di fusione, il diametro del campione è (12 ± 0.25) mm e la distanza di marcatura è cinque volte il diametro, oppure il provino può essere testato tagliando 1-3 provini fondamentali dallo stesso forno di colata.

2. 3 Trattamento termico di solubilizzazione di leghe di alluminio pressofuso

Le specifiche per il trattamento della soluzione solida della lega di alluminio pressofuso sono riportate nella Tabella 11.

Durante il trattamento con soluzione solida, la temperatura di carico è generalmente inferiore a 300 ℃ e la velocità di aumento della temperatura (fino alla temperatura della soluzione solida) è 100 ℃/h. Se è necessario mantenere la fase durante il trattamento con soluzione solida, la temperatura deve essere mantenuta a un livello costante. Il trattamento con soluzioni solide, come la necessità di isolamento dello stadio, tra i due stadi non può rimanere fresco e deve raggiungere direttamente la temperatura del secondo stadio. Dopo il trattamento con soluzione solida, controllo del tempo di trasferimento della tempra in 8 s ~ 30 s (a seconda del tipo di lega e delle parti), temperatura media dell'acqua di tempra dal produttore in base alla lega e al tipo di parti, l'invecchiamento è completato mezzo di raffreddamento per la stanza temperatura dell'aria.

2. 3 La composizione chimica della lega di alluminio fusa giapponese e tedesca della composizione chimica della lega di alluminio giapponese è elencata nella Tabella 4 (JISH12).
3. 4 Lega di alluminio fusa per autoveicoli ad alta resistenza

La leggerezza automobilistica è una questione importante nello sviluppo delle automobili contemporanee, i suoi requisiti di base sono: garantire che la qualità e il funzionamento dell'auto non vengano influenzati con la premessa di ridurre al minimo la qualità di parti e componenti, ridurre il consumo di carburante, ridurre le emissioni inquinamento; nell'automobile per ridurre la qualità del consumo di carburante ridotto, ridurre le emissioni allo stesso tempo e sforzarsi di ricercare l'elevata potenza di uscita, l'elevata reattività, la bassa rumorosità, le basse vibrazioni, la buona manovrabilità, l'elevata affidabilità e l'elevato comfort, ecc.; Allo stesso tempo, nell'automobile leggera, il prezzo è meglio diminuire o rimanere a un livello ragionevole, con competitività commerciale, cioè la tecnologia leggera dell'auto deve tenere conto della qualità, delle prestazioni e del prezzo.

La pratica ha dimostrato che, per quanto possibile, l'utilizzo di leghe di alluminio ad alta resistenza per la produzione di parti automobilistiche significa ottenere una delle misure efficaci delle caratteristiche delle leghe di alluminio di fusione automobilistiche leggere e ad alta resistenza, come mostrato nella Tabella 13.