A390
Werkstoffeinführung
A390 ist eine Aluminium-Gusslegierung mit extrem hohem Siliziumgehalt, die für außergewöhnliche Verschleißfestigkeit, extreme Härte und überlegene Maßhaltigkeit unter mechanischer Belastung entwickelt wurde. Mit einem Siliziumgehalt von etwa 16–18 % bildet A390 ein dichtes Netzwerk aus primären Siliziumpartikeln, was den Abriebwiderstand und die Tragfähigkeit im Vergleich zu Standard-Al-Si-Gusslegierungen drastisch erhöht. Diese einzigartige Mikrostruktur macht A390 ideal für Anwendungen mit hohem Druck, hohen Temperaturen oder Gleitkontakt, wie z. B. Motorkolben, Getriebekomponenten, kratzfeste Gehäuse, Kompressorteile und präzise Verschleißplatten. Bei der Herstellung durch Neways optimiertes Aluminium-Druckgussverfahren und kontrollierte thermische Erstarrung erzielt A390 extrem stabile Kornstrukturen, minimierte Verzugneigung und geringe Porosität, was zu einer außergewöhnlich langlebigen und dauerhaften Leistung in anspruchsvollen Automobil- und Industrieumgebungen führt.
Alternative Werkstoffoptionen
Für Anwendungen, die weniger extreme Härte, aber bessere Duktilität erfordern, bieten EN AC-43500 (AlSi10Mg) oder AlSi7Mg verbesserte Bruchdehnung und Bearbeitbarkeit. Wenn thermische Stabilität und Festigkeit bei erhöhten Temperaturen wichtiger sind als Verschleißfestigkeit, werden oft A380 oder EN AC-46000 gewählt. Für Bauteile, die eine hervorragende Fließfähigkeit für dünnwandige Konstruktionen erfordern, ist A383 / ADC12 eine starke Wahl. Für Situationen, in denen maximale Verschleißfestigkeit mit außergewöhnlich hoher Festigkeit oder Steifigkeit kombiniert werden muss, kann ein Wechsel außerhalb der Aluminiumfamilie hin zu Kupfer-Messing-Legierungen oder Hartmetall (Wolframkarbid) angemessen sein.
Internationale Äquivalente / Vergleichbare Güten
Land/Region | Äquivalente / Vergleichbare Güte | Kommerzielle Marken | Hinweise |
USA (AA) | AA A390.0 | Kaiser A390, Belmont A390 | Primäre Referenz für Gusslegierungen mit extrem hohem Siliziumgehalt. |
Europa (EN) | EN AC-48000 Klasse | Hydro AlSi17, Handtmann AlSi17 | Funktionales Äquivalent für verschleißkritische Gussteile. |
Deutschland (DIN) | G-AlSi17 / 3.2583 | TRIMET AlSi17 | Verwendet in Motorkolben und Verschleißplatten. |
Japan (JIS) | AC8A-Familie | UACJ AC8A, Daiki AC8A | Legierung mit hohem Siliziumgehalt für automobile Dynamikanwendungen. |
China (GB/T) | ZL109 | Chalco ZL109, Nanshan ZL109 | Häufigstes chinesisches Äquivalent für verschleißfeste Legierungen mit hohem Si-Gehalt. |
Konstruktionszweck
A390 wurde speziell formuliert, um extreme Verschleißfestigkeit, sehr hohe Härte und ausgezeichnete Maßhaltigkeit für Bauteile zu liefern, die Reibung, Schlagbelastung oder kontinuierlichen Gleitbelastungen ausgesetzt sind. Der erhöhte Siliziumgehalt erzeugt große primäre Siliziumkristalle und ein eutektisches Si-Netzwerk, die als abriebfeste Phasen wirken und es A390 ermöglichen, in verschleißintensiven Anwendungen die meisten Aluminiumlegierungen und sogar viele Eisengusswerkstoffe zu übertreffen. Das Design der Legierung minimiert auch die Wärmeausdehnung, was sie für präzise mechanische Systeme geeignet macht, die unter variierenden Temperaturen arbeiten. A390 wird häufig für Antriebsstränge, Fluidhandhabungssysteme und industrielle Systeme gewählt, bei denen eine lange Lebensdauer und Beständigkeit gegen Fressen, Kaltverschweißen oder abrasiven Verschleiß kritisch sind.
Chemische Zusammensetzung
Element | Silizium (Si) | Magnesium (Mg) | Kupfer (Cu) | Eisen (Fe) | Mangan (Mn) | Zink (Zn) | Titan (Ti) | Aluminium (Al) |
Zusammensetzung (%) | 16–18 | 0,45–0,65 | ~4,0–4,5 | ≤1,0 | ≤0,5 | ≤1,0 | ≤0,20 | Rest |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Dichte | Schmelzbereich | Wärmeleitfähigkeit | Wärmeausdehnung | Elektrische Leitfähigkeit |
Wert | ~2,68 g/cm³ | ~560–620 °C | ~120–150 W/m·K | ~17–19 µm/m·°C | ~22–27 % IACS |
Mechanische Eigenschaften
Eigenschaft | Zugfestigkeit | Streckgrenze | Bruchdehnung | Härte | Verschleißfestigkeitsindex |
Wert (im Gusszustand) | ~260–310 MPa | ~170–220 MPa | ~1–3 % | ~120–140 HB | Extrem hoch (unter allen Aluminiumlegierungen) |
Wichtige Werkstoffmerkmale
Extrem hohe Härte durch primäre Siliziumpartikel.
Hervorragender Verschleiß- und Abriebwiderstand.
Geringe Wärmeausdehnung für Maßhaltigkeit.
Hohe Tragfähigkeit bei Gleitkontaktanwendungen.
Gute Korrosionsbeständigkeit trotz hohem Si-Gehalt.
Thermische Stabilität, geeignet für Motor- und Kompressorumgebungen.
Ausgezeichnete Langzeitbeständigkeit unter zyklischen oder Schlagbelastungen.
Gute Eignung für die Präzisionsbearbeitung mit Diamant- oder Hartmetallwerkzeugen.
Fertigbarkeit und Nachbearbeitung
Hochdruckdruckguss (HPDC): Wird für dünnwandige Gehäuse, Verschleißplatten und mechanische Enclosures verwendet. Eine präzise Steuerung der Werkzeugtemperatur ist entscheidend, um eine vorzeitige Siliziumkristallisation zu vermeiden.
Kokillenguss oder Schwerkraftguss: Ideal für Kolben, Laufbuchsen und stark verschleißbeanspruchte Komponenten, die eine kontrollierte Erstarrung und höhere mechanische Integrität erfordern.
Bearbeitung: Aufgrund der hohen Härte erfordert A390 diamantbeschichtete oder Hartmetallwerkzeuge sowie optimierte Vorschübe während der Nachbearbeitung. Das Erreichen einer kritischen Genauigkeit von ±0,02–0,05 mm erfordert eine geeignete Werkzeugstrategie.
Wärmebehandlung: Im Vergleich zu Legierungen mit niedrigem Si-Gehalt begrenzt, jedoch verbessern Stabilisierungszyklen die Maßkonsistenz und reduzieren Eigenspannungen.
Oberflächenvorbereitung: Teile können sich einem Trommeln und Mikropolieren unterziehen, um Gussgrate zu entfernen.
Inspektion: Verschleißkritische Komponenten erhalten Bohrungsprüfungen, Röntgeninspektionen und dimensionsgerechte Verifizierungen unter Verwendung von Neways Inspektionsgeräten.
Geeignete Oberflächenbehandlungen
Harteloxieren: Bietet zusätzlichen Verschleißwiderstand und Oberflächenhärte – ideal für Gleitflächen.
Plasma- oder Lichtbogeneloxieren: Industrielle Beschichtungen durch Lichtbogeneloxieren verbessern die Kratz- und Wärmebeständigkeit erheblich.
Festschmierstoffbeschichtungen: Molybdändisulfid und Trockenschmierstoffe reduzieren die Reibung für dynamische Komponenten.
Pulverbeschichtung: Pulverbeschichtung bietet einen dicken Schutzfilm für Gehäuse und Außenteile.
Konversionsbeschichtungen: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit und fördert die Haftung für Sekundärbeschichtungen.
Strahlen mit Glasperlen: Durch Sandstrahlen entstehen gleichmäßige Texturen und siliziumreiche Oberflächen werden für Beschichtungen freigelegt.
Häufige Branchen und Anwendungen
Automobilkolben, Zylinderlaufbuchsen und Getriebemodule.
Kompressorrotoren, Pumpenkomponenten und hydraulische Verschleißplatten.
Industriemechanismen, die langlebige, verschleißarme Oberflächen erfordern.
Präzisionsgehäuse, die Reibung oder Temperaturwechseln ausgesetzt sind.
Energie- und HLK-Maschinen mit Gleit- oder Rotationschnittstellen.
Hochbelastete mechanische Baugruppen, die extremen Verschleißwiderstand erfordern.
Wann Sie diesen Werkstoff wählen sollten
Wenn extremer Verschleißwiderstand in Gleit- oder abrasiven Umgebungen zwingend erforderlich ist.
Wenn Maßhaltigkeit unter Temperaturwechseln erforderlich ist.
Wenn eine lange Lebensdauer wichtiger ist als Duktilitätsanforderungen.
Wenn die Bearbeitung mit Diamant- oder Hartmetallwerkzeugen durchgeführt werden kann.
Für Kolben, Rotoren, Pumpenplatten und reibungsintensive Komponenten.
Wenn eine geringe Wärmeausdehnung die Systemgenauigkeit verbessert.
Für mechanische Teile mit hohem Druck oder hoher Belastung bei minimaler Verformungstoleranz.
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