آیا آلومینیوم 6061 می تواند ریخته گری شود؟ پاسخ واقعی

آیا آلومینیوم 6061 می تواند ریخته گری شود؟ پاسخ مستقیم

از نظر فنی، بله - اما در تولید عملی، آلومینیوم 6061 تقریباً هرگز در ریخته گری استفاده نمی شود ، و اکثر تاسیسات ریخته گری در برابر آن توصیه می کنند. دلیل آن به شیمی آلیاژ برمی گردد. 6061 یک آلیاژ آلومینیوم فرفورژه است، به این معنی که به طور خاص برای فرآیندهایی مانند اکستروژن، نورد، و آهنگری مهندسی شده است - نه برای تزریق در قالب های فولادی تحت فشار بالا. محتوای منیزیم و سیلیکون آن، در حالی که برای عملکرد ساختاری پس از عملیات حرارتی عالی است، مشکلات جدی را در محیط ریخته گری ایجاد می کند: سیالیت ضعیف، تمایل به ترک داغ، و مشکلات لحیم کاری قالب که نرخ ضایعات و هزینه های ابزار را افزایش می دهد.

آلیاژهای آلومینیوم که غالب هستند دایکستینگ صنعت برای این فرآیند هدفمند طراحی شده است. A380، A383، A360 و ADC12 اکثریت قریب به اتفاق قالب‌های ریخته‌گری آلومینیومی در سراسر جهان را تشکیل می‌دهند، دقیقاً به این دلیل که محتوای سیلیکون آنها - معمولاً بین 8٪ تا 12٪ - به آنها سیالیت مذاب، رفتار حرارتی و ویژگی‌های انجماد می‌دهد که نیازهای ریخته‌گری با قالب را دارند. 6061 تنها حاوی 0.4٪ - 0.8٪ سیلیکون است ، بسیار کمتر از آستانه مورد نیاز برای ریخته گری قابل اعتماد و با حجم بالا.

این مقاله توضیح می دهد که چرا 6061 در ریخته گری به روشی عمل می کند، چه جایگزین هایی وجود دارد، و در کدام سناریوها انتخاب یک آلیاژ متفاوت - یا کلاً یک فرآیند متفاوت - نتایج بهتری با هزینه کمتر ایجاد می کند.

آشنایی با آلومینیوم 6061: ترکیب آلیاژ و پیامدهای آن

آلومینیوم 6061 یک آلیاژ سری 6xxx است، به این معنی که عناصر آلیاژی اصلی آن منیزیم (Mg) و سیلیکون (Si) هستند. محدوده ترکیب استاندارد به شرح زیر است:

ترکیب منیزیم و Si تشکیل سیلیسید منیزیم (Mg2Si) را در طی عملیات حرارتی (T4 یا T6) رسوب می دهد، که همان چیزی است که به 6061-T6 استحکام کششی معروف آن تقریباً می دهد. 310 مگاپاسکال (45000 psi) . این پاسخ سخت شدن بارش یکی از بزرگترین مزایای آلیاژ است - اما یک مزیت پس از پردازش است، نه یک مزیت ریخته گری.

در مقابل، محتوای کم سیلیکون به این معنی است که آلیاژ مذاب دارای ویسکوزیته بالا و محدوده انجماد باریکی است. هنگامی که در قالب ریخته می شود یا تزریق می شود، به راحتی در دیواره های نازک یا هندسه های پیچیده جریان نمی یابد. نتیجه پر شدن ناقص، بسته شدن سرد و تخلخل است - عیوبی که به ویژه برای قطعات ریخته گری ساختاری یا فشار محکم مشکل ساز هستند.

چرا 6061 در فرآیند ریخته گری ضعیف عمل می کند؟

دایکاست یک فرآیند پرفشار و با سرعت بالا است. آلومینیوم مذاب در یک قالب فولادی با فشارهایی که معمولاً متغیر است تزریق می شود 10000 تا 30000 psi (69 تا 207 مگاپاسکال) ، در زمان های پر شدن که بر حسب میلی ثانیه اندازه گیری می شود. آلیاژ باید فوراً از طریق دونده ها و دروازه ها جریان یابد، بخش های نازک را به طور کامل پر کرده و به طور قابل پیش بینی جامد شود. 6061 چندین نقطه خرابی را در این محیط ایجاد می کند.

سیالیت ذوب ضعیف

سیالیت در آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم عمدتاً توسط محتوای سیلیکون کنترل می شود. سیلیکون نقطه ذوب را کاهش می دهد، پنجره دمای مایع-جامد را گسترده می کند و کشش سطحی در مذاب را کاهش می دهد. آلیاژهای دایکاست مانند A380 حاوی تقریباً 8.5 درصد سیلیکون هستند. 6061 حاوی کمتر از 1٪ است. در آزمایش‌های سیالیت (به عنوان مثال، آزمایش‌های سیالیت مارپیچی)، A380 به طور مداوم دو تا سه برابر طولی که یک مذاب 6061 در شرایط یکسان خواهد داشت، پر می‌کند. پر کردن قطعات دیوار نازک زیر 2 میلی متر اساساً غیرممکن است که به طور قابل اعتماد با 6061 پر شوند.

ترک داغ در طول انجماد

6061 دامنه انجماد گسترده ای دارد - فاصله بین مایع (~652°C) و Solidus (~582°C) تقریباً 70°C است. در طول این فاز نیمه جامد، آلیاژ در برابر پاره شدن داغ آسیب پذیر است: اسکلت نیمه جامد منقبض می شود، اما فلز مایع نمی تواند به اندازه کافی سریع در کانال های باقی مانده برای جبران جریان یابد. نتیجه ترک های داخلی است. آلیاژهای ریخته گری با سیلیکون بالا دارای محدوده انجماد باریکتری هستند این بدان معناست که فلز از مایع به جامد سریعتر و یکنواخت تر می شود و خطر ترک خوردگی داغ را به طور چشمگیری کاهش می دهد.

آسیب لحیم کاری و ابزار

لحیم کاری قالب زمانی اتفاق می افتد که آلومینیوم به سطح فولاد چسبیده شود. محتوای آهن موجود در قالب با آلومینیوم موجود در مذاب واکنش می دهد و ترکیبات بین فلزی آهن-آلومینیوم (Fe-Al IMCs) را در سطح قالب تشکیل می دهد. سیلیکون به عنوان یک بافر عمل می کند - ترجیحاً با آهن واکنش می دهد و فازهای Fe-Si را تشکیل می دهد که چسبندگی کمتری دارند و راحت تر آزاد می شوند. از آنجایی که 6061 سیلیکون کمی دارد، به مراتب بیشتر مستعد لحیم کاری روی قالب است. این باعث افزایش نیروهای جهشی، ایجاد عیوب سطحی در ریخته گری و تسریع فرسایش قالب می شود. مرگ مرگ برای 6061 در آزمایشات ریخته گری گزارش شده است به طور قابل توجهی کوتاه تر در مقایسه با آلیاژهای ریخته گری استاندارد.

عوارض گرما درمانی

یکی از جذابیت های اصلی 6061 پاسخ آن به عملیات حرارتی T6 است که استحکام کششی را از 125 مگاپاسکال (18000 psi) در حالت آنیل شده به حدود 310 مگاپاسکال (45000 psi) افزایش می دهد. با این حال، قطعات ریختگی قالب - حتی در آلیاژهای سازگار - بسیار دشوار است برای عملیات حرارتی، زیرا انجماد سریع در قالب تخلخل گاز را به دام می‌اندازد. هنگامی که یک قالب متخلخل در دمای حدود 530 درجه سانتیگراد تحت عملیات حرارتی محلول قرار می گیرد، گاز به دام افتاده منبسط می شود و باعث ایجاد تاول در سطح می شود. 6061 دایکستینگ با همین مشکل روبرو می‌شوند، در حالی که قبلاً در هنگام ریخته‌گری دچار مشکلات سیالیت و ترک خوردگی شده‌اند. نتیجه خالص این است که مزیت استحکام مفروض 6061 به هر حال نمی تواند به طور قابل اعتماد از طریق ریخته گری دایکاست.

چه آلیاژهای آلومینیومی واقعاً در ریخته گری استفاده می شود

صنعت دایکستینگ در فهرست کوتاهی از آلیاژهای آلومینیوم قرار گرفته است که به طور مداوم نتایج قابل اعتماد و باکیفیت ارائه می کنند. درک این جایگزین ها هنگام ارزیابی اینکه آیا باید ریخته گری را برای قطعه ای که در ابتدا در حدود 6061 طراحی شده بود دنبال کرد، ضروری است.

A380 به تنهایی تخمین زده شده است 60 درصد یا بیشتر از تمام ریخته گری های آلومینیومی تولید شده در آمریکای شمالی . ترکیبی از خواص مکانیکی خوب، ریخته‌گری‌پذیری عالی و هزینه مناسب، آن را به عنوان پیش‌فرض صنعت تبدیل می‌کند. زمانی که طراحان به آلومینیوم دایکست با قابلیت عملیات حرارتی با مقاومت بالاتر نیاز دارند، به طور فزاینده ای به آلیاژهایی مانند Silafont-36 یا Aural-2 روی می آورند که از ابتدا برای ترکیب رفتار خوب ریخته گری با قابلیت پاسخ به سخت شدن سن - چیزی که 6061 نمی تواند به شکل دایکاست ارائه کند، مهندسی شده است.

هنگامی که مهندسان 6061 را مشخص می کنند و چرا آنها سوئیچ می کنند

در بسیاری از سناریوهای توسعه محصول، مهندسان 6061 را در اوایل یک پروژه مشخص می کنند، زیرا با آن آشنا هستند یا به این دلیل که نمونه های اولیه از بیلت 6061 ماشین کاری شده اند. هنگامی که حجم تولید افزایش می یابد و ریخته گری برای کاهش هزینه ها جذاب می شود، این سوال که آیا 6061 حفظ شود یا خیر تبدیل به یک نقطه تصمیم گیری واقعی می شود. نتیجه معمولی تغییر به یک آلیاژ ریخته گری سازگارتر است، اما منطق ارزش بررسی دقیق را دارد.

الزامات خواص مکانیکی

مهندسان اغلب 6061-T6 را برای استحکام کششی آن تقریباً 310 مگاپاسکال و استحکام تسلیم 276 مگاپاسکال مشخص می کنند. سوال این است که آیا این ویژگی ها واقعاً مورد نیاز برنامه هستند یا اینکه آنها به طور محافظه کارانه بر اساس آشنایی انتخاب شده اند. دایکاست A380 به UTS حدود 317 مگاپاسکال، بسیار نزدیک به 6061-T6 و قدرت تسلیم تقریباً 159 مگاپاسکال دست می یابد. برای کاربردهایی که مقاومت تسلیم پارامتر حیاتی است - مانند براکت‌های ساختاری یا محفظه‌های باربر - A380 ممکن است کوتاهی کند، و مهندس دو گزینه دارد: طراحی هندسه با ضخامت دیواره اضافی برای جبران، یا تغییر به آلیاژ ریخته‌گری حرارتی مانند Silafont-36، که می‌تواند پس از عملیات T75T یا مقاومت بالاتر از T24 برسد.

مقاومت در برابر خوردگی

6061 برای مقاومت در برابر خوردگی خوب، به ویژه در محیط های دریایی و فضای باز شناخته شده است. A380 حاوی محتوای مس بالاتر (تا 3.5٪) است که مقاومت در برابر خوردگی آن را در مقایسه با 6061 کاهش می دهد. اگر قطعه ای نیاز به مقاومت در برابر پاشش نمک داشته باشد یا در یک محیط ساحلی بدون پوشش استفاده شود، A380 ممکن است نیاز به عملیات سطحی داشته باشد. A360 یک آلیاژ ریخته گری جایگزین با مس کمتر است که مقاومت در برابر خوردگی بهتری را ارائه می دهد و اغلب زمانی مشخص می شود که پوشش های آندایزینگ یا تبدیل کرومات بخشی از فرآیند هستند.

آندایزینگ و تکمیل سطح

6061 به خوبی آنودایز می کند. ترکیب کم آهن و مس کم، یک لایه اکسید آندی شفاف و ثابت تولید می کند. آلیاژهای ریخته گری دایکاست، به ویژه آنهایی که محتوای سیلیکون بالایی دارند، آنودایز ضعیفی دارند - ذرات سیلیکون بدون آنادایز باقی می مانند و به صورت لکه های خاکستری تیره یا سیاه در لایه اکسید ظاهر می شوند و آنودایز روشن تزئینی را تقریبا غیرممکن می کند. اگر قطعه به دلایل زیبایی شناختی نیاز به آنودایز شفاف یا رنگی داشته باشد، ریخته گری بدون در نظر گرفتن آلیاژ، فرآیند اشتباهی است. ریخته گری شن و ماسه یا ریخته گری قالب دائمی ثقلی با 6061 یا آلیاژهای مشابه با ترکیب فرفورژه، به دنبال تیمار T6، مسیر بهتری برای قطعات آنودایز شده در حجم های متوسط ​​است.

ماشین کاری

6061 برای ماشین کاری لذت بخش است. تراشه‌های تمیز تولید می‌کند، تحمل‌های محکمی دارد و نخ و ضربه زدن را به خوبی می‌پذیرد. آلیاژهای دایکاست معمولاً به دلیل محتوای سیلیکون ساینده‌شان در ابزارهای برش سخت‌تر هستند، اگرچه A380 طبق استانداردهای دایکاست کاملاً قابل ماشین‌کاری است. اگر بعد از ریخته‌گری به ماشین‌کاری قابل توجهی نیاز باشد - به عنوان مثال، سوراخ‌های دقیق سوراخ‌کاری، درج‌های رزوه‌شده یا تحمل‌های صافی محکم - این باید در مقایسه هزینه فرآیند کلی بین ریخته‌گری با دایکست با A380 و فرآیندهای جایگزین با استفاده از 6061 لحاظ شود.

فرآیندهای تولید جایگزین برای آلومینیوم 6061

از آنجایی که 6061 برای ریخته گری به خوبی مناسب نیست، مهندسانی که به خواص مواد 6061 نیاز دارند باید فرآیندهای تولید زیر را در نظر بگیرند، که هر کدام از نظر قابلیت هندسه، پرداخت سطح، هزینه و مقیاس پذیری حجم، معاوضه های خاص خود را دارند.

ماشینکاری CNC از بیلت یا اکستروژن

برای حجم های کم تا متوسط - معمولاً کمتر از 1000 قطعه در سال - ماشینکاری 6061 بیلت یا استوک اکستروژن اغلب مقرون به صرفه ترین رویکرد است. ماشین های 6061 در سرعت های بالا با عمر ابزار عالی. یک فروشگاه CNC با صلاحیت می تواند تلورانس های 0.025± میلی متر (0.001± اینچ) را به طور معمول نگه دارد. محدودیت، ضایعات مواد (نسبت خرید به پرواز برای قطعات پیچیده می‌تواند بالا باشد) و زمان چرخه برای هندسه‌های پیچیده است. برای تولید با حجم بالا، هزینه هر قطعه ماشینکاری به سرعت از هزینه ریخته گری فراتر می رود.

ریخته گری شن و ماسه و ریخته گری قالب دائمی

6061 را می توان با ماسه ریخته گری یا با گرانش در قالب های دائمی تغذیه کرد. این فرآیندها شامل فشار تزریق کمتری نسبت به ریخته گری دایکاست که به آلیاژ زمان می دهد تا قالب را پر کند. ریخته گری شن و ماسه 6061 در صنایع هوافضا و دفاعی انجام می شود ، جایی که الزامات گواهی مواد، ترکیب آلیاژ و پاسخ عملیات حرارتی را به جای اجازه جایگزینی با آلیاژ ریخته گری استاندارد الزامی می کند. استحکام تسلیم ریخته‌گری‌های شن و ماسه 6061 با تیمار T6 معمولاً در محدوده 220 تا 260 مگاپاسکال قرار می‌گیرد که تا حدودی کمتر از رقم فرفورژه است، اما برای بسیاری از کاربردهای ساختاری کافی است. هزینه‌های ابزار برای ریخته‌گری شن و ماسه کم است (در بسیاری از موارد زیر 5000 دلار)، که آن را در حجم‌هایی از یک نمونه اولیه تا چندین هزار قطعه در سال قابل دوام می‌کند.

آهنگری

6061 یکی از متداول ترین آلیاژهای آلومینیوم آهنگری است. آهنگری ساختار دانه را در امتداد خطوط تنش قطعه تراز می کند و خواص مکانیکی را بیشتر از قطعات ریخته گری و ماشینکاری شده ایجاد می کند. فورج 6061-T6 می تواند به استحکام کششی دست یابد 330-350 مگاپاسکال و قدرت تسلیم 295-310 مگاپاسکال - به طور معنی داری بالاتر از مشخصات استاندارد ورق فرفورژه است. اجزای ساختاری هوافضا، قطعات دوچرخه، و قطعات تعلیق خودرو اغلب از 6061 ساخته می‌شوند. نقطه ضعف این است که قالب‌های آهنگری گران هستند (اغلب 20000 تا 80000 دلار در هر مجموعه قالب) و این فرآیند برای قطعاتی با هندسه نسبتاً ساده و بدون زیربری مناسب است.

اکستروژن

اکستروژن احتمالاً فرآیند اصلی 6061 است. آلیاژ از طریق یک قالب جریان می یابد تا پروفیل های مقطع طولانی و ثابت را با سرعت بالا تولید کند. قالب های اکستروژن برای پروفیل های ساده 500 تا 3000 دلار هزینه دارد که این فرآیند را حتی در حجم های کم نیز قابل دسترسی می کند. مقاطع پیچیده با محفظه های توخالی قابل دستیابی هستند. عملیات ثانویه مانند اره کردن به طول، پانچ کردن، سوراخ کردن، و خمش 6061 اکسترود شده را به اجزای ساختاری نهایی تبدیل می کند. محدودیت این است که سطح مقطع باید در طول یکنواخت باشد - اکستروژن نمی تواند پیچیدگی سه بعدی را ایجاد کند که ریخته گری به آن دست می یابد.

Thixocasting و Rheocasting (فرآوری نیمه جامد)

پردازش فلز نیمه جامد (SSM) یک گزینه مهم اما مرتبط است. در تیکسو کاستینگ، یک بیلت مخصوص 6061 با ساختار تیکسوتروپیک در محدوده نیمه جامد گرم شده و به داخل قالب تزریق می شود. از آنجایی که این ماده تا حدی جامد است، به طور قابل پیش بینی تر، با تلاطم کمتر و تخلخل کمتر نسبت به ریخته گری معمولی جریان دارد. مطالعات تحقیقاتی نشان داده است که thixocast 6061-T6 می تواند به استحکام کششی 280-310 MPa دست یابد. ، بسیار نزدیک به معیار فرفورژه است. محدودیت هزینه است: فرآیند آماده‌سازی بیلت (روش‌های SIMA یا MHD) هزینه را اضافه می‌کند، و پنجره فرآیند باریک است و به کنترل دقیق دما نیاز دارد. پردازش SSM 6061 در قطعات خودرو و هوافضا استفاده می شود که در آن عملکرد مکانیکی و هندسه پیچیده باید در کنار هم وجود داشته باشند، اما این یک فرآیند تولید اصلی نیست.

ریخته گری فشار بالا در مقابل فرآیندهای فشار پایین و گرانشی: تأثیر بر دوام 6061

ارزش تمایز بین خانواده های مختلف فرآیند ریخته گری را دارد، زیرا چالش های 6061 بسته به فشار و سرعت پر شدن به طور قابل توجهی متفاوت است.

• ریخته گری فشار بالا (HPDC) : فشار تزریق 10000-30000 psi، زمان پر شدن 10-100 میلی ثانیه. 6061 کاملا نامناسب است. ترکیبی از سیالیت کم، حساسیت به ترک داغ و لحیم کاری، تولید قابل اعتماد را در مقیاس تجاری غیرممکن می کند.
• ریخته گری فشار پایین (LPDC) : فشارهای 5-15 psi (0.03-0.1 مگاپاسکال)، سرعت پر شدن بسیار کندتر. قیمت 6061 اینجا بهتر است. LPDC برای ساخت چرخ و برخی ریخته گری های ساختاری خودرو استفاده می شود. پر شدن کندتر تلاطم را کاهش می دهد و به برخی از آلیاژهای با سیالیت کمتر اجازه می دهد تا عملکرد قابل قبولی داشته باشند. 6061 را می توان با مدیریت دمای مناسب با فشار کم ریخته گری کرد، اگرچه نیاز به کنترل دقیق فرآیند دارد.
• قالب دائمی جاذبه (GPM / ریخته گری سرد) : بدون فشار اعمالی. فلز با نیروی جاذبه پر می شود. از نظر سازگاری با آلیاژ، این بخش‌پذیرترین فرآیند ریخته‌گری برای 6061 است. ریخته گری های GPM در 6061 می توانند به طور قابل اعتماد T6 عملیات حرارتی شوند و به خواص ساختاری مفیدی دست یابند. پرداخت سطح و قوام ابعادی پایین‌تر از HPDC است، اما این فرآیند برای این آلیاژ بسیار قابل دسترس‌تر است.
• ریخته گری به کمک خلاء : گونه ای از HPDC که در آن یک خلاء قبل از تزریق روی حفره قالب کشیده می شود تا تخلخل را کاهش دهد. در حالی که کمک خلاء چگالی قطعه را بهبود می بخشد و عملیات حرارتی را در آلیاژهای ریخته گری استاندارد امکان پذیر می کند، سیالیت اساسی یا مسائل مربوط به ترک داغ مرتبط با 6061 را در زمینه HPDC حل نمی کند.

نکته عملی این است که اگر دایکستینگ به طور خاص به معنای HPDC است - که در بیشتر مکالمات صنعتی انجام می شود - باید از 6061 اجتناب شود. اگر فرآیندهای کم فشار یا گرانش در محدوده باشد، 6061 به یک گزینه مناسب تبدیل می شود، به ویژه برای قطعات ساختاری که نیاز به عملیات حرارتی T6 دارند.

مقایسه هزینه: ریخته گری دایکست با A380 در مقابل فرآیندهای جایگزین با 6061

هزینه یکی از رایج‌ترین محرک‌های پشت این سوال است که آیا دایکاست 6061 باید انجام شود یا خیر – معمولاً، یک طراح خواص مواد 6061 را می‌خواهد، اما صرفه اقتصادی هر قطعه ریخته‌گری را می‌خواهد. مقایسه زیر از یک بخش ساختاری مسکن با پیچیدگی متوسط ​​به عنوان مرجع استفاده می کند.

داده ها نشان می دهد که HPDC با A380 یا آلیاژ ریخته گری ساختاری کمترین هزینه هر قطعه را در حجم های بالا ارائه می دهد، اما مستلزم پذیرش ماده ای است که 6061 نیست. اگر 6061 واقعاً مورد نیاز باشد - به عنوان مثال، به دلیل مشخصات مواد هوافضا یا الزامات گواهی خوردگی خاص، پس پذیرش گرانش یک مسیر اقتصادی بالاتر است. هزینه هر قطعه در ازای آلیاژ صحیح

جایگزین های در حال ظهور: آلیاژهای ریخته گری با ترکیب فرفورژه

صنعت تقاضا برای آلومینیوم دایکاست با خواص نزدیک به 6061 را نادیده نگرفته است. چندین سازنده آلیاژ و متخصصان ریخته گری آلیاژهایی را معرفی کرده اند که برای پر کردن شکاف بین آلیاژهای ریخته گری استاندارد و ترکیبات سری فرفورژه طراحی شده اند. اینها برای مهندسانی که در حال ارزیابی گزینه های خود هستند ارزش دانستن دارد.

Castasil-37 (Al-Si-Mg، آهن کم)

Castasil-37 که توسط Rheinfelden Alloys ساخته شده است، حاوی تقریباً 9-11٪ سیلیکون با آهن بسیار کم (زیر 0.15٪) و منیزیم کنترل شده است. مقدار کم آهن آن به طور چشمگیری تمایل لحیم کاری قالب را در مقایسه با آلیاژهای استاندارد کاهش می دهد و می توان آلیاژ را برای تولید مقاطع نازک و پیچیده ریخته گری کرد. این با پاسخ عملیات حرارتی کامل 6061 مطابقت ندارد، اما خواص آن به عنوان ریخته گری با بسیاری از کاربردهایی که در غیر این صورت 6061 را در نظر می گیرند، قابل رقابت است.

Aural-2 و Aural-5

اینها آلیاژهای آلومینیوم اولیه هستند که به طور خاص برای ریخته گری ساختاری با یکپارچگی بالا توسعه یافته اند، به ویژه در بخش خودرو که عملکرد تصادف به استحکام بالا و شکل پذیری بالا نیاز دارد. Aural-2 به مقادیر کشیدگی 10-15٪ در شرایط T7 دست می یابد که با 6061-T6 قابل مقایسه است. این آلیاژها را می‌توان با استفاده از HPDC به کمک خلاء ریخته‌گری کرد و سپس بدون ایجاد تاول‌های قابل توجه تحت عملیات حرارتی قرار داد، که نشان‌دهنده نزدیک‌ترین تقریب موجود به ویژگی‌های 6061 در قالب قالب‌گیری است.

آلیاژهای سری 6xxx-Hpdc بهینه شده (مرحله تحقیق)

گروه‌های تحقیقاتی دانشگاهی و صنعتی در حال توسعه آلیاژهای اصلاح‌شده سری 6xxx با افزودنی‌های سیلیکونی بالا بوده‌اند که به منظور بهبود عملکرد ریخته‌گری با دایکاست و در عین حال برخی از واکنش سخت‌شدگی سن را حفظ می‌کنند. اینها هنوز به صورت تجاری در مقیاس ایجاد نشده اند، اما نتایج تولید آزمایشی منتشر شده در مجلاتی مانند Journal of Materials Processing Technology نشان می دهد که آلیاژهایی با 3-5٪ سیلیسیم و افزوده های متعادل Mg می توانند پس از عملیات T5 از HPDC به استحکام کششی 280-300 MPa دست یابند. این یک منطقه فعال توسعه باقی می ماند به جای یک گزینه تولید آماده

راهنمای تصمیم گیری عملی: انتخاب بین 6061 و آلیاژهای ریخته گری قالب

چارچوب تصمیم زیر برای کمک به مهندسان و طراحان محصول در شناسایی سریع مسیر درست برای موقعیت خاص خود در نظر گرفته شده است.

• اگر حجم سالانه شما بیشتر از 5000 قطعه و پیچیدگی هندسی بالا است، ریخته گری با A380 یا یک آلیاژ ساختاری تقریباً به طور قطع فرآیند درستی است - مجدداً ارزیابی کنید که آیا ویژگی های 6061 واقعاً مورد نیاز هستند یا به سادگی آشنا هستند.
• اگر آندایزینگ تزئینی برای قسمت تمام شده مورد نیاز باشد، ریخته گری قالب کاملاً فرآیند اشتباهی است. از اکستروژن یا ماشین کاری 6061 با عملیات سطح مناسب استفاده کنید.
• اگر استحکام تسلیم بالای 200 مگاپاسکال از قطعه ریخته گری مورد نیاز است، قبل از متوسل شدن به فرآیند ریخته گری گرانشی با 6061، HPDC با کمک خلاء را با Silafont-36 یا Aural-2 ارزیابی کنید.
• اگر مشخصات آلیاژ توسط مشتری، نهاد نظارتی یا استاندارد هوافضا با استناد به 6061 ثابت شده است، جایگزین نکنید. از ریخته گری گرانشی، ریخته گری شن و ماسه یا آهنگری استفاده کنید.
• اگر حجم کمتر از 1000 قطعه در سال باشد و هندسه اجازه دهد، ماشین‌کاری CNC از استوک 6061-T6 بهترین خواص مکانیکی را با کمترین سرمایه‌گذاری ابزارآلات ارائه می‌دهد.
• اگر صرفه جویی در وزن و راندمان ساختاری محرک های اصلی هستند، در نظر بگیرید که آیا 6061 فورج قابل توجیه است یا خیر - آهنگرها می توانند وزن قطعه را 15 تا 30 درصد در مقایسه با قطعه ریخته گری معادل کاهش دهند زیرا نسبت استحکام به وزن برتر اجازه می دهد تا مقاطع نازک تری داشته باشد.

هیچ پاسخ واحدی برای هر محصول مناسب نیست. اما اجماع صنعت مداوم روشن است: اگر هدف نتایج قابل اعتماد و با کیفیت تولید است، ریخته گری فشار بالا با آلومینیوم 6061 را انجام ندهید. عدم تطابق متالورژیکی بین ترکیب 6061 و نیازهای فرآیند ریخته گری یک چالش مهندسی نیست که بتوان از طریق بهینه سازی فرآیند بر آن غلبه کرد - این یک مسئله اساسی انتخاب مواد است که با انتخاب آلیاژ مناسب برای فرآیند مناسب از ابتدا به بهترین وجه حل می شود.