Otomobil Yapımında Alüminyum Döküm Alaşımları Silafont -36 Castasil -37 Magsimal -59 RHEINFELDEN ALLOYS
RHEINFELDEN ALLOYS Alüminyum döküm alaşımları RheInfelden Alloys GmbH & Co. KG kendini değişen pazar ihtiyaçlarına çabucak ayak uydurabilen yenilikçi bir üretici olarak görmektedir. Burada, alüminyum malzemeye değişik taleplerle gelen Avrupa döküm pazarının merkezi konumuyla sahibi tarafından yönetilen kurumda çalışanların uzun yıllara dayanan deneyimleri avantaj sağlamaktadır. Yeni malzeme geliştirilmesi her zaman için alüminyum dökümün verimli ve kaynak israfını önleyici kullanımına yöneliktir. RheInfelden Alloys, her zaman müşteri için özel olarak geliştirilen yüksek performanslı malzemelerle taşıt ağırlıklarının azaltılması, böylelikle de yakıt tasarrufuyla emisyonun düşürülmesi yönünde çaba harcamaktadır. Bu amaçla iyi donanımlı bir teknoloji merkezi hem müşteri hizmetlerine destek vermekte, hem de aşağıdaki amaçlar doğrultusunda yeni malzeme projeleri geliştirmektedir. Döküm alaşımlarının kullanıma uygunluğu ve mekanik özelliklerinin test edilebilmesi için tasarımcılarla işbirliği Kimyasal bileşimin mekanik özellik talebiyle döküm kolaylığını en iyi karşılayabilecek şekilde ayarlanması Yeni alaşım geliştirilmesinde döküm metodlarını göz önünde bulundurma Aşağıdaki sayfalarda Primer Aluminyum Döküm Alaşımları kataloğumuzdan alıntılar bulacaksınız. Bu alıntılarda özellikle (AlSi1MnMg), (AlSi9MnMoZr) ve Magsimal-59 (AlMg5Si2Mn) alaşımları ele alınmıştır. Aşağıdaki tabloda otomobil yapımında kullanılan primer alüminyum döküm alaşımlarıyla bunların özellikleri ve kullanım alanları görülmektedir. Alaşım Kimyasal Tanım Döküm yöntemi ve kullanım Kum Döküm Kokil Döküm Enjeksiyon Döküm Sıvanabilirlik Elektrik iletkenliği Eloksal yapılabilme Perçinlemeye uygunluk Uzama Döküm durumunda dayanım Sertlik Korozyon dayanımı İnce cidarlı tasarımlar için uygunluk Darbe dayanımı/süneklik Kaynak yapmaya uygunluk Döküm durumunda işlenebilirlik T6 ısıl işlemden sonra işlenebilirlik 2 C de ısıl dayanım Anticorodal-7 AlSi7Mg,3 Yapı elemanı ve şasi parçaları Silafont-9 Silafont-2 Unifont-94 Castadur-3 Magsimal-59 AlSi1MnMg AlSi9 AlSi11Mg AlSi9MnMoZr AlZn1Si8Mg AlZn3Mg3Cr AlMg5Si2Mn Alufont-52 AlCu4Ti Thermodur-72 AlMg7Si3Mn Anticorodal-71 AlSi7Mg,3 İletken parçalar Rotoren-Al 99.7 Al99,7 Castasil-21 AlSi8Fe Fevkalade Çok iyi İyi Yeterli Sınırlı Kullanılmaz 3
Silafont -36 Özelliklerinde sonsuz çeşitli Magnezyum oranının her bir müşteri, üretim ve üretilecek parça için çok hassas şekilde ayarlanabildiği bir alaşım ailesi. Enjeksiyon dökümde çok iyi kullanılabilirlik, akışı fevkalade, mekanik özellikleri daha da düzeltmek için stronsiyum ile modifikasyon. Üretimde en yüksek performansı olanaklı kılan, kompleks, ince yapılı, kesin şekilde tanımlanan koşulları yerine getirmesi beklenen parçalar için mükemmel bir alaşım. Belirgin özellikleri Döküm durumunda ve ısıl işlemden sonra çok iyi uzama. Çok iyi korozyon dayanımı, işlenebilirlik ve kaynak yapılabilme. Ayrıca iyi parlatılabilirlik özelliklerine sahip fevkalade bir enjeksiyon döküm alaşımı. EN 176 normundaki nümerik tanımı: AC-43 5 AlSi1MnMg alaşımının bileşimi (Ağırlık-%) Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Diğer 9,5 11,5,15,3,5,8,1,5,7,15 Sr FAT talimatına göre T7 için ölçüm sonuçları Rp,2 / Rm [ N / m m 2 ] 4 35 3 25 2 15 1 5 A R m R p,2 4 35 3 25 2 15 1 5 A [%] Mukavemet [ N / m m 2 ] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 için Wöhler diyagramı Dayanım oranı r = -1 4 mm cidar kalınlığı, frekans 117 Hz % 5, % 5, % 95 kırılma olasılığı % 95 % 5 % 5,1,1,1,1 1 1 1 Ortalama uzama hızı 1/s 1 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 Yük çevrimi sayısı [n] Akma Mukavemeti Rp,2 [ MPa] Mg yüksek T 5 F T 6 Mg düşük T 7 T 4 Yandaki şekilde için değişik ısıl işlem ve Mg oranları için mekanik özelliklerdeki varyasyon genişliği görülmektedir. F = Basıldığı gibi T4 = Çözeltiye alma, su verme ve 6 günden fazla doğal yaşlanma T5 = Kalıptan alındıktan sonra suyla soğutma ve suni yaşlandırma T6 = Çözeltiye alma, su verme ve suni yaşlandırma T7 = Çözeltiye alma, su verme ve aşırı yaşlandırma %,13,19 Mg: Olası bir kazada ön planda olan parçalar ve sıvama tekniği için %,18,28 Mg: Hem dayanım gerektiren, hem de olası bir kazada ön planda olan devamlı titreşim ve yorulma yükü altındaki emniyet parçaları için %,24,35 Mg: Çalışma şartlarında yüksek dayanım ve darbe dayanıklılığı gerektiren parçalar için Uzama A [%] %,28,35 Mg: Isıl işlemde çözeltiye alma safhasından sonra hava ile soğutulan parçalar için 4
Motosiklet gövdesi, T5 Dinamik yük altındaki bu parçaların seri üretimi, ergiyiğin kontrollü şekilde doldurulduğu (CF-die casting) enjeksiyon döküm makinalarında yapılmaktadır. Civata ile birleştirilmiş 83 48 54 mm Ağırlık: 1,4 kg İki parça halinde basılmış Yüksek dinamik yüke dayanıklı Cidar kalınlığı 6 ila 8 mm arası %,3 oranında Mg içeren ve T5 ısıl işlemli ile yüksek civata kopma dayanıklılığı Arazi motosikletleri için tekerlek göbeği, ortadaki delik döküm Bilya ile kumlanmış enjeksiyon döküm Ø 17 145 mm, ağırlık 1, kg Ø 13 11 mm, ağırlık,5 kg Ağırlık ve cidar kalınlığı optimizasyonu yapılmış Yüksek statik ve dinamik mekanik yüklere dayanıklı Bir önceki modele göre daha az ağırlık BMW Magnezyum motoru için motor taşıyıcı Enjeksiyon döküm 27 17 21 mm, ağırlık 1,5 kg Yüksek cidar kalınlığı farklılıklarında bile çok iyi dökülebilirlik Çok yüksek dinamik yüke dayanıklılık Mg-parçalarıyla temas halinde yüksek korozyon dayanımı Termostat gövdesi, sıvanmış Enjeksiyon döküm Ø 6 11 mm, ağırlık,1 kg Ø 6 5 mm, ağırlık,5 kg Sıvama kenarında yüksek deformasyon mümkün Yüksek kopma dayanımı Çok yüksek korozyon mukavemeti 5
Castasil -37 Büyük yüzeylere uygun, yüksek ölçü hassasiyeti, döküm için harikulade Otomobillerdeki büyük yüzeyli yapı elemanları parçaları için oluşturulmuş bir enjeksiyon döküm alaşımı. Lamborghini, Gallardo Spyer in ilk serilerinde kullandı. Aradan geçen zaman içinde bir çok üretici bu alaşımın avantajlarını keşfetti: Yüksek ölçü hassasiyeti, ısıl işlem yapmadan kullanabilme, iyi şekil verilebilme ve kolayca kaynak yapılabilme. Örnek olarak doğa: Yanda görülen asma bıyığı gibi göneşe doğru kıvrılan, esnek, elastik, ama buna rağmen şaşırtıcı derecede sert ve sıkı. Belirgin özellikleri Harikulade dökülebilen bir enjeksiyon döküm alaşımı. Döküm durumunda çok yüksek uzama nedeniyle geniş bir kullanım alanı. Sünekliğini tek basamaklı ısıl işlemle artırmak mümkün. Çözeltiye alınarak yapılan bir ısıl işlem olmaması nedeniyle deformasyon ve kabarcık oluşumu yok; çok iyi korozyon dayanımı, iyi işlenebilir ve uzun vadeli bir malzeme yaşlanması söz konusu değil. AlSi9MnMoZr alaşımının bileşimi (Ağırlık-%) Si Fe Cu Mn Mg Zn Mo Zr Diğer 8,5 1,5,15,5,35,6,6,7,3,3 Sr FAT talimatına göre döküm durumu için ölçüm sonuçları Rp,2 / Rm [ N / m m 2 ] 4 35 3 25 2 15 1 5 R m A R p,2 4 35 3 25 2 15 1 5 A [%] Mukavemet [N/mm 2 ] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 için Wöhler diyagramı Dayanım oranı r = -1 4 mm cidar kalınlığı, form faktörü Kt = 1,2 % 5, % 5, % 95 kırılma olasılığı % 95 % 5 % 5,1,1,1,1 1 1 1 Ortalama uzama hızı 1/s 1 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 Yük çevrimi sayısı [n] Cidar kalınlığına bağlı olarak alaşımının döküm durumundaki (F) mekanik özellikleri Mg oranına göre döküm durumunda akma noktası. 12 C/1 h, deney plakası 22 6 3 mm; 18 C/3 h A 16 14 18 17 Artan yaşlanma 12 C 1 h Mukavemet [N/mm 2 ] R m R p,2 12 1 8 6 4 2 Kırılma uzaması [%] Akma noktası [N/mm 2 ] 16 15 14 13 18 C 3 h Döküm durumu 1 2 3 4 5 6 7 Cidar kalınlığı [mm] 12,3,2,4,6,8 Magnezyum oranı [%],1,12 6
Jaguar XK kapısı, iç taraf parçaları Enjeksiyon döküm 62 34 17 mm, ağırlık: 1,2 kg 7 34 17 mm, ağırlık: 2,1 kg Yüksek ölçü hassasiyeti Parçanın çözeltiye alındığı bir ısıl işlem yok Montajda yüksek proses emniyeti Döküm ve montajdan sonra çok az ıskarta Perçinleniyor VW EOS Cabrio için kapatma kolu Enjeksiyon döküm 51 1 8 mm, ağırlık,56 kg Çok iyi şekil verilebilir Korozyona dayanıklı Çok iyi boyanabilir AUDI A 8 Uzunlamasına destek ve eşik bağlayıcısı Enjeksiyon döküm 15 5 34 mm, ağırlık: 1,5 kg Bu döküm parçası 21 uluslararası enjeksiyon döküm yarışmasında ödül kazanmıştır Otomobil yapımında büyük yapı elemanı parçası Isıl işlemsiz Mekanik düzeltme yok Yüksek fonksiyonel entegrasyon Komşu parçalarla kaynak yapılıyor ve perçinleniyor Toplam parça sayısında azalma Düşük montaj maliyeti Ağırlık azalması 7
Magsimal -59 Telkari hafifliğe karşılık azami dayanıklılık Dayanıklılıklarını ve hassas formlarını uzun zaman muhafaza edebilen ince kesim parçalar için. İyi kaynak yapılabilme, yüksek dayanıklılık, neredeyse sınırsız kullanım alanı. Deniz suyuna karşı bile çok yüksek korozyon dayanımı. Belirgin özellikleri Harikulade dökülebilen bir enjeksiyon döküm alaşımı. Döküm durumunda çok yüksek uzama nedeniyle geniş bir kullanım alanı. Sünekliğini tek basamaklı ısıl işlemle artırmak mümkün. Çözeltiye alınarak yapılan bir ısıl işlem olmaması nedeniyle deformasyon ve kabarcık oluşumu yok; çok iyi korozyon dayanımı, iyi işlenebilirlik. EN 176 normundaki nümerik tanımı: AC-51 5 AlMg5Si2Mn alaşımının bileşimi (Ağırlık-%) Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Be 1,8 2,6,2,3,5,8 5, 6,,7,2,4 Parçaların cidar kalınlığına göre Magsimal-59 alaşımının döküm durumundaki (F) mekanik özellikleri Mukavemet [ N / m m 2 ] 4 35 3 2 18 16 14 25 12 2 R m 1 15 1 5 A R p,2 8 6 4 2 2 4 6 8 1 12 14 Cidar kalınlığı [mm] Uzama A [%] Mukavemet [ N / m m 2 ] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 1 4 1 5 Magsimal-59 için Wöhler diyagramı Dayanım oranı r = -1 4 mm cidar kalınlığı % 5, % 5, % 95 kırılma olasılığı % 95 % 5 % 5 1 6 1 7 1 8 Yük çevrimi sayısı [n] Magsimal-59, 3 mm cidar kalınlığında çeşitli suni yaşlandırma sürelerinde akma sınırı FAT talimatına göre Magsimal-59 döküm durumu için ölçüm sonuçları Akma sınırı Rp,2 [ N / m m 2 ] 3 25 2 15 1 5 25 C 35 C 38 C Rp,2 / Rm [ N / m m 2 ] 4 35 3 25 2 15 1 5 R m R p,2 A 4 35 3 25 2 15 1 5 A [%] 1 2 3 4,1,1,1,1 1 1 1 1 Suni yaşlandırma süresi [dakika] Ortalama uzama hızı [1/s] 8
Porsche G1 Panamera kapısı Magsimal-59, döküm durumunda Enjeksiyon döküm, cidar kalınlığı 2 mm 114 69 155 mm, ağırlık: 4,1 kg Bu döküm parçası 21 uluslararası enjeksiyon döküm yarışmasında ödül kazanmıştır Büyük yapı elemanı parçası Isıl işlem yok Düşük ağırlık Yüksek mekanik özellikler Porsche G1 Panarema için süspansiyon kulesi Magsimal-59, döküm durumunda Enjeksiyon döküm, cidar kalınlığı 3 mm 59 45 34 mm, ağırlık 3, kg Isıl işlem gerekmiyor Yüksek statik, mekanik yüklere ve yorulma dayanımına uygun yapı Yüksek fonksiyonel entegrasyon Porsche Cayenne ve VW Touareg için süspansiyon çatalı Magsimal-59, döküm durumunda Enjeksiyon döküm, cidar kalınlığı 6 mm 34 37 6 mm, ağırlık,9 kg Isıl işlem yok Parça yüksek dinamik yüklerle karşı karşıya Sadece yükün az olduğu yerlerde düğüm noktalarının olduğu bir yapı BMW 4 çeker için çapraz taşıyıcı Magsimal-59, döküm durumunda Enjeksiyon döküm 9 45 22 mm, ağırlık: 7,6 kg Müşterimiz KSM Casting GmbH firmasına teşekkür ederiz Isıl işlem yapılan bir enjeksiyon döküm parçasının yerini aldı Ekstrüzyon profile kaynak yapılabilir Parça yüksek dinamik yüklerle karşı karşıya Sadece yükün az olduğu yerlerde düğüm noktalarının olduğu bir yapı 9
Enjeksiyon döküm ve seri üretim için Rheinfelden ALLOYS un önerileri AlSi1MnMg Isıl işlem ve Mg oranına göre büyük bir kullanım aralığı (F, T5, T6, T7) Dökümü kolay ve kompleks tasarımlar için uygun Kaynak yapmaya uygun ve yüksek korozyon dayanımı AlSi9MnMoZr Magsimal-59 AlMg5Si2Mn AlSi alaşımları içinde döküm durumunda en iyi uzama Yorulma yaşlanması söz konusu değil Sıkı bir iç yapı Korozyona dayanıklı Dökümü kolay ve kompleks tasarımlar için uygun Modern birleştirme tekniklerine uygun Döküm durumunda çentik darbe dayanımı, akma sınırı ve uzama ile 6 mm nin altında yorulma dayanımı mükemmel Çok yüksek korozyon dayanımı Çözeltiye alarak ısıl işlem gerekmiyor Harikulade kaynak yapılabilme özelliği Aşağıdaki diyagram, enjeksiyon dökümün, kaynak yapmaya ve ısıl işleme uygunluğa kadar giden 8 aşamasını göstermektedir. Tüm bu hedef basamaklarında, kalıp içindeki gaz veya hava tahliyesi, ergiyik temizliği, muamelesi ve nakliyesi ile kalıp yağlarının kullanımı konusundaki teknikler ve yöntemler gösterilmiştir. Hedef Basamakları Ölçü Hafif ve ince Yüksek akma dayanımı Sıvama Perçin Yüksek dinamik yük Kaynak Çözeltiye alma Kuru piston yağlayıcıları Kalıp ayırıcının en aza indirilmesi Modern kalıp yağları Kalıp ayırıcı Kontrollu ergiyik taşınması Birinci faz az türbülanslı Ergiyik temizliği Ergiyik Gerekli enjeksiyon döküm üretim adımları AlSi9Cu3 ( Fe ) ve diğerleri AlSi12 ( Fe ) ve diğerleri Uygun enjeksiyon döküm alaşımları Magsimal-59 AlSi1Mg ( Fe ) T5 Mg >,3 % AlSi9 Vakum < 5 hpa Vakum Çil blok ile hava tahliyesi Hava ceplerinin etkili şekilde yerleştirilmesi (Simulasyon) Magsimal-59 AlSi9 Magsimal-59 Magsimal-59 Hava 1
Literatür ve kaynaklar Koch H., Hielscher U., Sternau H., Franke A. J.,, the new low-iron high-pressure die casting alloy, TMS, Light Metals 1995, 111 118 Koch H., Hielscher U., Sternau H., Franke A. J., Magsimal-59, an AlMgMnSi-Type Squeeze- Casting Alloy designed for temper F, TMS, Light Metals 1996, 933 937 Wiesner S.,, Economic Production of ductile and weldable aluminium castings, CASTING Plant and Technology International, 2/26, Seite 22 27 Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik: Vergleichende Charakterisierung von Aluminium Gusslegierungen unter statischer und dynamischer Beanspruchung, Fraunhofer Institut IWM 26 IWM-Bericht W 1/27, FAT-Richtlinien dynamische Werkstoffkennwerte für die Crashsimulation Rheinfelden ALLOYS: Hüttenaluminium-Gusslegierungen, Rheinfelden 21 Internet portalımızda ( www.rheinfelden-alloys.eu ) geniş bir yayın paletini içeren arşivimiz yanında RHEINFELDEN ALLOYS ve sektörden güncel haberleri bulabilirsiniz. Ayrıca web sayfamızdaki Alloy Toy yardımıyla mekanik özellik değerlerinden hareket ederek size gerekli olan alaşımı kolayca seçmeniz mümkün. Bu yayındaki tüm bilgiler, yapılan makul derecedeki testler sonucunda elde edilmiştir. Her türlü kullanım teknikleri ile ilgili tüm tavsiyeler gibi bunlar da bir sözleşme yükümlülüğünün dışında (üçüncü tarafların hakları ile ilgili olarak da) hiç bir sorumluluk kabul etmediğimiz bağlayıcı olmayan bilgilerdir. Bu bilgiler, özellik garantisi değildir ve kullanıcıyı, gönderdiğimiz malzemeyi öngörülen kullanım amacı doğrultusunda gereken testlerden geçirme sorumluluğundan muaf tutmaz. Tekrar basım, çeviri ve çoğaltma kısmen veya alıntı olarak dahi- açık iznimize bağlıdır. Bundan sonra alaşımlardaki yeni gelişmeler ve teknik ilerlemeler, ileride yapılacak yeni baskılarda dikkate alınacaktır. 1. Baskı 8 / 213 11
www.rheinfelden-alloys.eu Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG Bir Aluminium Rheinfelden Group kuruluşu Satış ve müşteri servisi Friedrichstraße 8 D-79618 Rheinfelden Tel + 49. 76 23. 93-49 Fax + 49. 76 23. 93-546 alloys @ rheinfelden-alloys.eu