Τα χαρακτηριστικά απόδοσης των χυτών αλουμινίου εννοούνται γενικά ως ένας συνδυασμός χαρακτηριστικών που είναι εμφανείς κατά τα στάδια πλήρωσης του καλουπιού-, κρυστάλλωσης και ψύξης. Αυτά περιλαμβάνουν τη ρευστότητα, τη συρρίκνωση, τη σφράγιση, το στρες χύτευσης και την αναπνοή. Αυτά τα χαρακτηριστικά των κραμάτων αλουμινίου εξαρτώνται από τη σύνθεση του κράματος, αλλά σχετίζονται επίσης με τους παράγοντες σφυρηλάτησης, τη θερμοκρασία θέρμανσης του κράματος, την πολυπλοκότητα του καλουπιού, το σύστημα αυλάκωσης και ανύψωσης και το σχήμα της πύλης.
1. Ρευστότητα: Η ρευστότητα αναφέρεται στην ικανότητα του τηγμένου κράματος να γεμίζει το καλούπι. Οι προδιαγραφές ρευστότητας καθορίζουν εάν το κράμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σφυρηλάτηση πολύπλοκων χυτών. Τα ευτηκτικά κράματα αλουμινίου έχουν γενικά καλύτερη ρευστότητα.
Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν τη ρευστότητα, συνήθως συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης, της θερμοκρασίας και της παρουσίας υδροξειδίου του νικελίου, μεταλλικών ενώσεων και άλλων μολυσματικών στερεών σωματιδίων στο τηγμένο κράμα. Ωστόσο, οι θεμελιώδεις εξωτερικοί παράγοντες είναι η θερμοκρασία έκχυσης και η πίεση έκχυσης (κοινώς γνωστή ως τάση έκχυσης).
Στην πραγματική παραγωγή, δεδομένης μιας σταθερής σύνθεσης κράματος, εκτός από την ενίσχυση της διαδικασίας τήξης (εξευγενισμός και αφαίρεση σκωρίας), είναι επίσης απαραίτητο να βελτιωθεί η διαδικασία χύτευσης (διαπερατότητα καλουπιού άμμου, εξαέρωση μεταλλικού καλουπιού και θερμοκρασία) και να αυξηθεί η θερμοκρασία έκχυσης χωρίς αλλαγή της ποιότητας χύτευσης για να διασφαλιστεί η ρευστότητα του κράματος.
2. Συρρίκνωση
Η συρρίκνωση είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά των χυτών κραμάτων αλουμινίου. Σε γενικές γραμμές, η διαδικασία ενός κράματος από την έκχυση υγρού στη στερεοποίηση και την ψύξη σε θερμοκρασία δωματίου μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια: συρρίκνωση υγρού, συρρίκνωση στερεοποίησης και συρρίκνωση στερεού. Η συρρίκνωση ενός κράματος έχει καθοριστική επίδραση στην ποιότητα των χυτών, επηρεάζοντας το πορώδες συρρίκνωσης, τη δημιουργία τάσεων, το σχηματισμό ρωγμών και τις αλλαγές διαστάσεων. Η συρρίκνωση χύτευσης γενικά χωρίζεται σε ογκομετρική συρρίκνωση και γραμμική συρρίκνωση. Στην πραγματική παραγωγή, η γραμμική συρρίκνωση χρησιμοποιείται γενικά για τη μέτρηση της συρρίκνωσης του κράματος.
Η προδιαγραφή συρρίκνωσης των κραμάτων αλουμινίου περιγράφεται γενικά ως ποσοστό, που ονομάζεται ρυθμός συρρίκνωσης.
(1) Ογκομετρική Συρρίκνωση
Η συρρίκνωση όγκου περιλαμβάνει τη συρρίκνωση υγρού και τη συρρίκνωση στερεοποίησης. Από τη χύτευση έως τη στερεοποίηση, το λιωμένο κράμα υφίσταται μακροσκοπική ή μικροσκοπική συρρίκνωση στις μεταγενέστερες περιοχές στερεοποίησης. Αυτό το μακροσκοπικό πορώδες συρρίκνωσης, που προκαλείται από τη συρρίκνωση, είναι ορατό με γυμνό μάτι και κατηγοριοποιείται σε πυκνό πορώδες συρρίκνωσης και διαπερατό πορώδες συρρίκνωσης. Το συμπυκνωμένο πορώδες συρρίκνωσης είναι μεγάλο και συγκεντρωμένο, κατανεμημένο στην κορυφή του χυτού ή σε παχιά, θερμά σημεία. Το διαπερατό πορώδες συρρίκνωσης είναι διασκορπισμένο και λεπτό, ως επί το πλείστον κατανεμημένο σε άξονες χύτευσης και θερμά σημεία. Το μικροσκοπικό πορώδες συρρίκνωσης είναι αόρατο με γυμνό μάτι και κατανέμεται κυρίως κάτω από τα όρια των κόκκων ή μεταξύ των δενδριτών.
Το πορώδες συρρίκνωσης και η χαλαρότητα είναι σημαντικά ελαττώματα στα χυτά, που προκαλούνται από τη συρρίκνωση υγρού που υπερβαίνει τη συρρίκνωση του στερεού. Η παραγωγή έχει δείξει ότι όσο χαμηλότερο είναι το εύρος στερεοποίησης του χυτού κράματος αλουμινίου, τόσο πιο επιρρεπές είναι σε πυκνό πορώδες συρρίκνωσης. Όσο μεγαλύτερο είναι το εύρος στερεοποίησης, τόσο πιο επιρρεπές είναι σε διαπερατό πορώδες συρρίκνωσης. Επομένως, ο σχεδιασμός πρέπει να διασφαλίζει ότι το χυτό κράμα αλουμινίου συμμορφώνεται με την αρχή της διαδοχικής στερεοποίησης, πράγμα που σημαίνει ότι η συρρίκνωση όγκου της χύτευσης από το υγρό στο στάδιο στερεοποίησης πρέπει να αντισταθμίζεται από το τηγμένο κράμα έτσι ώστε το πορώδες συρρίκνωσης και η χαλαρότητα να συγκεντρώνονται στους εξωτερικούς ανυψωτήρες της χύτευσης. Για χυτά από κράμα αλουμινίου που είναι επιρρεπή στο πορώδες, χρειάζονται περισσότεροι ανυψωτήρες από ό,τι για το συμπυκνωμένο πορώδες συρρίκνωσης και θα πρέπει να τοποθετούνται ψύκτες σε περιοχές επιρρεπείς σε πορώδες για να αυξηθεί η ταχύτητα ψύξης και να επιτρέπεται η ταυτόχρονη ή ταχεία στερεοποίηση.
(2) Γραμμική συρρίκνωση: Η γραμμική συρρίκνωση επηρεάζει άμεσα την ποιότητα της χύτευσης. Όσο μεγαλύτερη είναι η γραμμική συρρίκνωση, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση για ρωγμές και τάσεις στη χύτευση αλουμινίου. τόσο μεγαλύτερη είναι η αλλαγή στις διαστάσεις και το σχήμα του χυτού μετά την ψύξη.
Διαφορετικά κράματα αλουμινίου έχουν διαφορετικούς ρυθμούς συρρίκνωσης σφυρηλάτησης. Ακόμη και για το ίδιο κράμα, διαφορετικά προϊόντα χύτευσης θα έχουν διαφορετικούς ρυθμούς συρρίκνωσης. Στην ίδια χύτευση, οι ρυθμοί συρρίκνωσης για μήκος, πλάτος και ύψος θα διαφέρουν επίσης. Το κατάλληλο ποσοστό θα πρέπει να καθοριστεί με βάση την πραγματική κατάσταση.
3. Θερμή ρωγμή: Οι θερμές ρωγμές στα χυτά αλουμίνια εμφανίζονται κυρίως επειδή η τάση συρρίκνωσης υπερβαίνει την αντοχή συγκόλλησης μεταξύ των μεταλλικών κόκκων. Οι περισσότερες ρωγμές σχηματίζονται κατά μήκος των ορίων των κόκκων. Η παρατήρηση της επιφάνειας θραύσης της ρωγμής αποκαλύπτει ότι το μέταλλο στη ρωγμή συνήθως οξειδώνεται και χάνει τη μεταλλική του λάμψη. Οι ρωγμές εκτείνονται κατά μήκος των ορίων των κόκκων, έχουν οδοντωτό σχήμα, είναι ευρύτερες στην επιφάνεια και στενότερες εσωτερικά, και μερικές ακόμη περνούν από ολόκληρη την ακραία όψη του χυτού. Διαφορετικά χυτά από κράμα αλουμινίου παρουσιάζουν ποικίλες τάσεις ρωγμών. Αυτό συμβαίνει επειδή όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας στην οποία αρχίζει να σχηματίζεται ένα πλήρες κρυσταλλικό πλαίσιο κατά τη διαδικασία στερεοποίησης και της θερμοκρασίας στερεοποίησης, τόσο μεγαλύτερη είναι η συρρίκνωση του κράματος και τόσο ισχυρότερη είναι η τάση για ανάπτυξη θερμών ρωγμών. Ακόμη και για το ίδιο κράμα, η τάση για ανάπτυξη θερμών ρωγμών μπορεί να διαφέρει λόγω παραγόντων όπως η αντοχή στο καλούπι, η δομή χύτευσης και η διαδικασία χύτευσης. Στην παραγωγή, συχνά χρησιμοποιούνται μέτρα όπως η χρήση καλουπιών-τύπου ανάκρουσης ή η βελτίωση του συστήματος πύλης των χυτών αλουμινίου για την αποφυγή ρωγμών. Η μέθοδος δακτυλίου θερμής ρωγμής χρησιμοποιείται γενικά για την ανίχνευση θερμών ρωγμών σε χυτά αλουμίνια.
4. Απόδοση στεγανοποίησης Η απόδοση στεγανοποίησης των χυτών αλουμινίου αναφέρεται στο επίπεδο υδατοστεγανότητας σε χυτές αλουμινίου τύπου κοιλότητας- υπό την επίδραση αερίου ή υγρού υψηλής-πίεσης. Η απόδοση σφράγισης αντικατοπτρίζει ουσιαστικά την πυκνότητα και τη σαφήνεια της εσωτερικής δομής του χυτού.
Η απόδοση στεγανοποίησης των χυτών αλουμινίου σχετίζεται με τις ιδιότητες του κράματος. Όσο χαμηλότερο είναι το εύρος στερεοποίησης του κράματος, τόσο χαμηλότερη είναι η τάση ανάπτυξης πορώδους και τόσο χαμηλότερος είναι ο σχηματισμός καταβυθισμένου πορώδους, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη απόδοση σφράγισης. Η αεροστεγανότητα του ίδιου κράματος χύτευσης αλουμινίου σχετίζεται επίσης με τη διαδικασία χύτευσης. Για παράδειγμα, η μείωση της θερμοκρασίας χύτευσης, η χρήση ψύξης για την επιτάχυνση της ψύξης και η στερεοποίηση υπό πίεση μπορούν όλα να βελτιώσουν την αεροστεγανότητα των χυτών αλουμινίου. Η αεροστεγανότητα των χυτών μπορεί επίσης να βελτιωθεί με τη χρήση εμποτισμού για τη στεγανοποίηση διαρροών.
