Технология термообработки HardALU с псевдосжиженным слоем

HardALU

Растущий объем литых алюминиевых деталей для автомобильной трансмиссии, подвески и конструкционных применений привел к ряду других изменений в операциях металлообработки, в последнее время в требованиях к термообработке этих отливок. Стремление автопроизводителей к проектированию и производству более легких автомобилей обусловило их выбор различных алюминиевых сплавов для таких применений, но многие такие сплавы требуют упрочнения (то есть термической обработки), чтобы удовлетворить требования этих новых применений.

Термообработка этих деталей является обязательной операцией технологии литья под высоким давлением (HPDC), используемой для их производства. Следующая проблема связана с установкой эффективного процесса термообработки, который удовлетворяет требованиям высокой производительности. Литье под высоким давлением очень продуктивно и производит качественные сложные детали, но обычная атмосферная термообработка для деталей HPDC невозможна, поскольку растворенные в них газы могут привести к «вздутию». Чтобы исправить ситуацию, спонсируемый ЕС исследовательский проект разработал и внедрил новый процесс с псевдосжиженным слоем для гомогенной термической обработки по всей поверхности отливки, с отклонением температуры поверхности не более чем на 3ºC.

Блоки цилиндров двигателей являются выдающимся примером алюминиевых деталей HPDC, и в настоящее время эти отливки подвергаются термообработке с использованием обычного двухступенчатого процесса: отливки охлаждаются воздухом, а затем повторно нагреваются в высокотемпературных печах, после чего закаливаются в низкотемпературных печах.

Термообработка деталей HPDC улучшат их механические свойства и позволят использовать материалы и конструкции, которые легче, чем сопоставимые чугунные отливки.

Интерес ЕС к проекту направлен на поддержку усилий по сокращению выбросов CO2 на 2%, путем замены чугунных отливок в пассажирских транспортных средствах, а также на снижение выбросов CO2, связанных с потреблением газа в альтернативных процессах термообработки, на 30%.

Основной концепцией системы термообработки HardALU является псевдосжиженный слой: отвердевающий технологический газ проталкивается через слой мелких частиц песка, инициируя поведение жидкости в этой среде. Затем детали HPDC погружаются в смесь (процесс «закалки»), так что вся поверхность детали полностью контактирует с песком в псевдоожиженном слое. Это обеспечивает однородность, отмеченную выше.

По словам разработчиков, температура 490–540°C может быть достигнута за 7–10 минут для больших блоков двигателей со скоростью теплопередачи, которая в три-четыре раза выше, чем обеспечивают обычные методы принудительной воздушной закалки.

«Это псевдосжижение песка оказалось самой большой проблемой проекта, что привело ко многим испытаниям и модификациям», — вспоминает руководитель проекта HardALU Жауме Торт. «В конечном счете, мы получили песок для правильного псевдосжижения при поддержке Университета Карлоса III в Мадриде».

Проект также сотрудничал с испанским промышленным исследовательским центром IK4 Azterlan, где были проверены компоненты системы и испытаны термообработанные детали.

Разработчики утверждают, что благодаря технологии детали HPDC, которые не могли быть подвергнуты термообработке, теперь могут быть эффективно закалены. Это позволяет уменьшить толщину стенок отливок и, следовательно, общий вес, что приводит к снижению расхода топлива автомобилем, что, в свою очередь, снижает выбросы CO2.

Кроме того, время термообработки сокращается по сравнению с альтернативными процессами, что приводит к снижению промышленного потребления электроэнергии.

Система была установлена ​​и продолжает работать в промышленной зоне, где продолжаются испытания. Он доступен для демонстрации потенциальным клиентам.

«Что особенно впечатляет в будущем, так это то, что технология способствует более широкому росту производства алюминиевого литья под давлением для конструкционных деталей, таких как амортизатор подвески автомобиля», — говорит Торт. «Это прорыв, потому что сложные детали, подобные этим, очень тонкие и поэтому зависят от эффективной термической обработки, чтобы оставаться прочными и надежными».

Источник: www.foundrymag.com