Leitfaden zur Optimierung von Aluminiumlegierungsverfahren

Aluminiumgusstechnik spielt seit Jahrzehnten eine bedeutende Rolle in der Automobil- und Luftfahrtindustrie und wurde Mitte der 1970er Jahre weit verbreitet.Aluminium-Silizium (Al-Si) -Systeme haben aufgrund ihrer überlegenen Gießmerkmale besondere Bedeutung gewonnen, häufig mit Kupfer- und/oder Magnesiumzusätzen für eine verbesserte Festigkeit verstärkt.

In Anwendungen des Schwerkraftgusses dominieren die Legierungen A319 und A356 den industriellen Einsatz.Während der A380 hauptsächlich für nicht-strukturelle Anwendungen wie Gehäuse und Abdeckungen dient, bietet A383 eine höhere Festigkeit für Strukturbauteile mit anspruchsvollen Leistungsanforderungen.

Der Drang, die Fahrzeuge leichter zu machen, hat die Entwicklung fortschrittlicher Legierungen wie AURAL-2, Silafont-36 und Magsimal-59 angetrieben.Diese Materialien erfüllen strenge Anforderungen an Bauteile, die eine hohe Festigkeit und Duktilität erfordern.Allerdings beschränken ihre strengen Eisengehaltseinschränkungen (< 0,2%) die Verwendung von Sekundärlegierungen, was zu höheren Kosten im Vergleich zu herkömmlichen A319- und A380-Legierungen führt.

Das am häufigsten verwendete Gusslegierungssystem bietet eine hervorragende Gießbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Diese Legierungen bieten eine hohe Festigkeit und eine gute Bearbeitbarkeit, weisen jedoch eine relativ schlechte Korrosionsbeständigkeit auf.

Sie zeichnen sich durch ihre außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Meeresumgebungen, aus.

Diese Legierungen weisen zwar eine hohe Festigkeit und Härte auf, zeigen jedoch eine geringere Verwerferfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit und erfordern oft spezielle Behandlungen.

Gegossenen Aluminiumlegierungen werden verschiedene Wärmebehandlungen unterzogen, darunter Homogenisierung, Lösungswärmebehandlung, Dämpfen und Temperen.Einige Bauteile verwenden das Verfahren "Gießen-Schneiden-Schiffen" (CTS) ohne Wärmebehandlung, insbesondere bei Druckgussverfahren.

Aluminiumlegierungen sind nach Stahl das zweithäufigste Strukturmetall und werden für ihre geringe Dichte, ihr hohes Gewichtsverhältnis und ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit geschätzt.Diese Eigenschaften machen sie ideal für die Luft- und Raumfahrt, Automotive, Marine und Leistungselektronik Anwendungen.

Das selektive Laserschmelzen (SLM) hat sich als vielversprechende additive Fertigungstechnologie für Aluminiumkomponenten entwickelt.Dieses Verfahren ermöglicht komplexe Geometrien mit feinen Mikrostrukturen und verbesserten mechanischen EigenschaftenNachbearbeitung ist jedoch weiterhin notwendig, um eine industriell hochwertige Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit zu erreichen.

Die Hersteller wählen aus vier Hauptgussmethoden:

• Sandguss (auf Schwerkraft)
• Gießereien (Schwerkraftguss in Keramikformen)
• Gravitationsguss von permanenten Formen
• Druckguss in Dauerformmetallen

Die Aluminiumgussindustrie hat erhebliche Fortschritte bei den Verarbeitungsmethoden erlebt, einschließlich verschiedener Verhärtungsabläufe und neuer Legierungszusammensetzungen.Etwa 20% der weltweiten Aluminiumproduktion werden für Gießanwendungen verwendet, mit einer relativ niedrigen Schmelztemperatur von Aluminium, aber einer signifikanten Schrumpfung während der Verfestigung (3,5% bis 8,5%), was eine sorgfältige Formgestaltung erfordert.

Als wichtigstes Guss-Aluminium-System verfügen Al-Si-Legierungen über ein einfaches eutextisches Phasendiagramm.Mikrostrukturverfeinerung durch schnelle Kühlung oder Modifikation (Zusatz von Natriumverbindungen) verbessert die mechanischen Eigenschaften erheblichDie Legierung mit Kupfer, Magnesium oder Nickel erhöht die Festigkeit und die Leistung bei hohen Temperaturen für anspruchsvolle Anwendungen wie Motorkomponenten.