Alumiinivalujen suorituskykyominaisuudet ymmärretään yleensä muotin-täyttö-, kiteytys- ja jäähdytysvaiheiden aikana esiin tulevien ominaisuuksien yhdistelmäksi. Näitä ovat juoksevuus, kutistuminen, tiivistys, valujännitys ja hengittävyys. Nämä alumiiniseosten ominaisuudet riippuvat metalliseoksen koostumuksesta, mutta liittyvät myös taontatekijöihin, seoksen kuumennuslämpötilaan, muotin monimutkaisuuteen, portti- ja nousujärjestelmään sekä portin muotoon.
1. Sujuvuus: Sujuvuus viittaa sulan seoksen kykyyn täyttää muotti. Sujuvuuseritelmät määräävät, voidaanko seosta käyttää monimutkaisten valukappaleiden takomiseen. Eutektisilla alumiiniseoksilla on yleensä parempi juoksevuus.
Monet tekijät vaikuttavat juoksevuuteen, mukaan lukien tyypillisesti koostumus, lämpötila ja nikkelihydroksidin, metalliyhdisteiden ja muiden epäpuhtauksien kiinteiden hiukkasten läsnäolo sulassa seoksessa. Keskeisiä ulkoisia tekijöitä ovat kuitenkin kaatolämpötila ja kaatopaine (tunnetaan yleisesti kaatojännityksenä).
Varsinaisessa tuotannossa, kun otetaan huomioon kiinteä seoskoostumus, on sulatusprosessin vahvistamisen (jalostus ja kuonanpoisto) lisäksi tarpeen parantaa valuprosessia (hiekkamuotin läpäisevyys, metallimuotin tuuletus ja lämpötila) ja nostaa valulämpötilaa valulaatua muuttamatta lejeeringin juoksevuuden varmistamiseksi.
2. Kutistuminen
Kutistuminen on yksi valettujen alumiiniseosten pääominaisuuksista. Yleisesti ottaen lejeeringin prosessi nesteen kaatamisesta kiinteytymiseen ja jäähdyttämiseen huoneenlämpötilaan voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen: nesteen kutistuminen, jähmettymiskutistuminen ja kiinteä kutistuminen. Seoksen kutistuminen vaikuttaa ratkaisevasti valukappaleiden laatuun, mikä vaikuttaa kutistumisen huokoisuuteen, jännityksen muodostumiseen, halkeamien muodostumiseen ja mittamuutoksiin. Valukutistuminen jaetaan yleensä tilavuuskutistumiseen ja lineaariseen kutistumiseen. Varsinaisessa tuotannossa käytetään yleensä lineaarista kutistumista mittaamaan seoksen kutistumista.
Alumiiniseosten kutistumisspesifikaatio kuvataan yleensä prosentteina, jota kutsutaan kutistumisnopeudeksi.
(1) Tilavuuskutistuminen
Tilavuuden kutistuminen sisältää nestekutistumisen ja kiinteytyskutistumisen. Valusta jähmettymiseen sula metalliseos kutistuu makroskooppisesti tai mikroskooppisesti myöhemmillä jähmettymisalueilla. Tämä kutistumisen aiheuttama makroskooppinen kutistumishuokoisuus on nähtävissä paljaalla silmällä ja se luokitellaan keskittyneeseen kutistumishuokoisuuteen ja läpäisevään kutistumishuokoisuuteen. Tiivistetty kutistumishuokoisuus on suuri ja keskittynyt, jakaantuu valun yläosaan tai paksuihin, kuumiin kohtiin. Läpäisevä kutistumishuokoisuus on hajanainen ja pieni, enimmäkseen jakautunut valutappiin ja kuumiin kohtiin. Mikroskooppinen kutistumishuokoisuus on näkymätöntä paljaalla silmällä ja jakautuu enimmäkseen raerajojen alapuolelle tai dendriittien väliin.
Kutistumishuokoisuus ja löysyys ovat merkittäviä valukappaleiden virheitä, jotka johtuvat kiinteän kutistumisen ylittävästä nestekutistumisesta. Tuotanto on osoittanut, että mitä alempi valetun alumiiniseoksen jähmettymisalue on, sitä alttiimpi se on keskittyneelle kutistumishuokoisuudelle; Mitä laajempi jähmettymisalue on, sitä alttiimpi se on läpäisevälle kutistumishuokoisuudelle. Siksi suunnittelussa on varmistettava, että valettu alumiiniseos noudattaa peräkkäisen jähmettymisen periaatetta, mikä tarkoittaa, että valun tilavuuden kutistuminen nesteestä jähmettymisvaiheeseen tulee kompensoida sulalla metalliseoksella siten, että kutistumisen huokoisuus ja löysyys keskittyvät valun ulkoisiin nousuputkiin. Huokoisuudelle alttiissa alumiiniseosvaluissa tarvitaan enemmän nousuputkia kuin tiivistettyä kutistuvaa huokoisuutta varten, ja huokoisuudelle alttiille alueille tulisi sijoittaa jäähdytykset jäähdytysnopeuden lisäämiseksi ja samanaikaisen tai nopean kiinteytymisen mahdollistamiseksi.
(2) Lineaarinen kutistuminen: Lineaarinen kutistuminen vaikuttaa suoraan valun laatuun. Mitä suurempi lineaarinen kutistuminen on, sitä suurempi on taipumus halkeamiin ja jännityksiin alumiinivalussa; sitä suurempi on valun mittojen ja muodon muutos jäähdytyksen jälkeen.
Eri alumiiniseoksilla on erilainen taontakutistumisaste. Jopa samalla seoksella eri valukappaleilla on erilainen kutistumisaste. Samassa valussa myös pituuden, leveyden ja korkeuden kutistumissuhteet vaihtelevat. Sopiva korko olisi määritettävä todellisen tilanteen perusteella.
3. Kuumasäröily: Kuumahalkeamia alumiinivaluissa esiintyy pääasiassa siksi, että kutistumisjännitys ylittää metallirakeiden välisen sidoslujuuden. Useimmat halkeamat muodostuvat raerajoille. Halkeaman murtumispinnan tarkkailu paljastaa, että halkeaman kohdalla metalli yleensä hapettuu ja menettää metallisen kiillonsa. Halkeamat ulottuvat raerajaa pitkin, ovat muodoltaan sahalaitaisia, pinnasta leveämpiä ja sisältä kapeampia, ja osa kulkee jopa valun koko päätypinnan läpi. Erilaiset alumiiniseosvalut osoittavat vaihtelevia halkeamia. Tämä johtuu siitä, että mitä suurempi ero lämpötilan, jossa täydellinen kiteinen runko alkaa muodostua jähmettymisprosessin aikana, ja jähmettymislämpötilan välillä, sitä suurempi on seoksen kutistuminen ja sitä voimakkaampi on taipumus kehittää kuumia halkeamia. Jopa samalla seoksella taipumus kehittää kuumahalkeamia voi vaihdella johtuen sellaisista tekijöistä kuin muotinkestävyys, valurakenne ja valuprosessi. Tuotannossa käytetään usein toimenpiteitä, kuten rekyyli{8}}tyyppisten muottien käyttöä tai alumiinivalujen suojausjärjestelmän parantamista, estämään halkeilua. Kuumahalkeilurengasmenetelmää käytetään yleensä kuumahalkeamien havaitsemiseen alumiinivaluista.
4. Tiivistyskyky Alumiinivalujen tiivistyskyky viittaa vesitiiviystasoon onkalo-tyyppisissä alumiinivaluissa korkeapaineisen kaasun tai nesteen vaikutuksesta. Tiivistyskyky heijastaa olennaisesti valun sisäisen rakenteen tiheyttä ja selkeyttä.
Alumiinivalujen tiivistyskyky liittyy seoksen ominaisuuksiin. Mitä pienempi lejeeringin jähmettymisalue on, sitä pienempi on taipumus kehittää huokoisuutta ja sitä pienempi on saostuneen huokoisuuden muodostuminen, mikä johtaa parempaan tiivistyskykyyn. Saman alumiinivalulejeeringin ilmatiiviys liittyy myös valuprosessiin. Esimerkiksi valulämpötilan alentaminen, jäähdytysten käyttö jäähdytyksen nopeuttamiseksi ja paineen alaisen jähmettymisen salliminen voivat kaikki parantaa alumiinivalujen ilmatiiviyttä. Valukappaleiden ilmatiiviyttä voidaan parantaa myös käyttämällä kyllästystä vuotojen tiivistämiseen.
