一、 低空飞行器铝合金压铸核心牌号选型:按需求精准匹配,规避核心痛点
低空飞行器零部件按受力等级可分为承载关键件(机身主梁、起落架、电机壳体)、结构功能件(舱体、支架、连接件)、非承载辅助件(外壳、护罩),不同场景对应不同铝合金牌号,核心选型逻辑是「强度优先、兼顾成型性+耐环境性」,同时适配压铸工艺特性(流动性、铸造性能)。
(一) 核心牌号分类及适配场景(低空飞行器专用)
1.高硅系铝合金(压铸成型性最优,适配结构功能件)
核心牌号:ADC12(国标YL113)、ADC10(国标YL112)、A380(美标)
核心成分特点:硅含量10%~13%,流动性极强,填充性好,能成型复杂薄壁结构,缩孔缩松风险低,压铸合格率高,成本亲民。
力学性能:抗拉强度220260MPa,屈服强度110140MPa,伸长率1%3%,硬度HB80100,强度中等,耐疲劳性一般。
低空飞行器适配场景:非承载/低承载结构功能件,如无人机舱体外壳、电池仓壳体、设备支架、旋翼护圈、连接件、装饰件等。
(这类部件无需承受大载荷,核心需求是复杂结构成型、尺寸稳定、轻量化,ADC12/A380能最大化满足压铸效率和成本需求)
核心优势:压铸工艺适配性极强,不易粘模,成品率超95%;尺寸精度高(CT6~CT7级),无需复杂后加工。
注意事项:低温韧性较差,不适合低温服役场景;强度不足,严禁用于承载关键件。
2. 中硅高强系铝合金(强度+成型性平衡,适配次关键承载件)
核心牌号:ADC14(国标YL116)、A383(美标)、AlSi9Cu3
核心成分特点:硅含量7%9%,铜含量2%3%,相比ADC12,铜含量提升,强度显著增强,流动性略逊于高硅系,但仍满足复杂件压铸需求。
力学性能:抗拉强度260300MPa,屈服强度140180MPa,伸长率2%4%,硬度HB90110,耐疲劳性优于高硅系。
低空飞行器适配场景:次关键承载结构件,如小型无人机起落架连接件、电机端盖、旋翼轴座、舵机安装座等。
(这类部件需承受一定冲击载荷和持续应力,要求强度与成型性兼顾,ADC14能平衡工艺性和使用性能)
核心优势:强度比ADC12提升20%以上,耐冲击性更好;压铸填充性良好,适合中等复杂结构;性价比高,是次关键件首选。
注意事项:缩孔敏感性略高于ADC12,需优化压铸工艺控制补缩;耐腐蚀性一般,表面需做阳极氧化、喷塑等防护处理。
3. 高强韧系铝合金(强度+韧性双优,适配核心承载关键件)
核心牌号:AlSi7Mg(国标YL101A)、AlSi10Mg(压铸专用改性款)、AlSiCuMg系(定制化牌号)
核心成分特点:低硅(7%10%)+镁元素(0.2%0.6%),部分添加微量铜/锰,通过固溶时效处理可大幅提升强度,同时保持良好韧性,是低空飞行器承载关键件的核心选择。
力学性能(压铸+T6热处理后):抗拉强度320380MPa,屈服强度280340MPa,伸长率5%8%,硬度HB110130,耐疲劳性、低温韧性优异,能承受反复冲击和交变载荷。
低空飞行器适配场景:核心承载关键件,如低空载人飞行器机身主梁、主承力框架、起落架主体、大功率电机壳体、传动结构件等。
(这类部件直接决定飞行器飞行安全,需同时满足高强度、高韧性、耐疲劳,AlSi7Mg/AlSi10Mg是最优解)
核心优势:强度媲美部分锻铝,韧性远优于高硅系;耐环境性好,可适应-40℃~60℃低空服役温度区间;焊接性、机加工性优异,便于后续装配。
注意事项:压铸流动性较差,对模具设计和压铸工艺要求极高;缩孔缩松风险高,需精准控制浇注和补缩;需经T6热处理强化,增加工序成本;原材料价格高于ADC12。
4. 特殊需求牌号(适配极端场景)
耐腐蚀性需求(沿海低空飞行、潮湿环境):AlSi5ZnMg(压铸款),添加锌元素提升耐蚀性,适配沿海区域飞行器外壳、连接件。
高导热需求(电机壳体、散热部件):AlSi12Cu1(改性款),导热系数达150~170W/(m·K),兼顾成型性和导热性,适配电机散热壳体。
(二) 牌号选型核心原则(低空飞行器专属)
安全优先:承载关键件必须选用AlSi7Mg/AlSi10Mg等高强韧系,严禁用ADC12替代,避免飞行中结构失效;
工艺适配:优先选择与压铸工艺匹配的牌号,复杂薄壁件选高硅系,厚壁承载件选高强韧系;
环境适配:低温服役选AlSi7Mg(韧性好),潮湿/沿海选耐蚀牌号,高温散热选高导热牌号;
成本平衡:非关键件用ADC12控制成本,关键件用高强韧系保障安全,不盲目追求高端牌号。
二、 低空飞行器铝合金压铸适配工艺:针对性优化,解决核心痛点
低空飞行器零部件对尺寸精度(CT5~CT7级)、内部质量(无缩孔、疏松、气孔)、表面质量(无裂纹、夹杂)要求远高于普通压铸件,需结合牌号特性,从「模具设计-压铸参数-后处理」全流程优化,核心目标是提升成型质量、保障力学性能、适配飞行器服役需求。
(一) 通用基础工艺要求(适配所有牌号)
模具设计:采用热流道+顺序浇注系统,避免熔体紊流产生气孔;模具温度控制在180~280℃(高硅系取下限,高强韧系取上限),减少温差导致的应力裂纹;设置合理排气槽和溢流槽,排出气体和杂质;
压铸设备:选用高精度伺服压铸机(锁模力精度±1%),保障成型稳定性;厚壁承载件优先用真空压铸,减少内部气孔;
熔体处理:铝合金熔体精炼除气(氢含量≤0.12mL/100g)、除渣,避免内部夹杂;浇注温度控制在620720℃(高硅系620660℃,高强韧系680~720℃)。
(二) 不同牌号针对性适配工艺(核心重点)
高硅系(ADC12/ADC10/A380):侧重提升成型效率+尺寸稳定性
核心工艺优化:
模具温度180220℃,浇注温度620660℃,利用高流动性优势,快速填充薄壁型腔,缩短成型周期(15~30s/件);
无需复杂补缩,只需设置常规溢流槽,排出前端冷料;
压铸后无需热处理(热处理易导致变形),仅需去毛刺、表面清理,部分部件做阳极氧化提升耐蚀性;
核心解决痛点:避免薄壁件填充不足、尺寸偏差,保障批量生产稳定性,控制成本。
中硅高强系(ADC14/A383/AlSi9Cu3):侧重控制缩孔+提升强度一致性
核心工艺优化:
模具温度200250℃,浇注温度640680℃,平衡流动性和缩孔风险;
采用局部增压补缩(增压压力120~150MPa),针对厚壁部位(如连接件法兰)强化补缩,减少缩孔缩松;
可选T4热处理(固溶+自然时效),提升强度10%~15%,同时避免T6热处理的变形风险;
后处理增加无损检测(X射线检测内部缺陷),剔除缩孔超标的产品;
核心解决痛点:解决中厚壁件缩孔问题,保障强度一致性,满足次承载件的可靠性需求。
高强韧系(AlSi7Mg/AlSi10Mg):侧重消除缺陷+释放力学性能(核心难点)
这类牌号是低空飞行器承载关键件的核心,工艺复杂度最高,需全流程精准控制,核心围绕「减少内部缺陷+通过热处理最大化提升强度」展开:
模具设计:
采用真空压铸模具(真空度≤50mbar),大幅减少熔体卷入气体,降低气孔率(气孔直径≤0.2mm);
厚壁部位设置专用补缩浇道和溢流槽,优先填充厚壁区,避免后期补缩不足;
模具采用氮化处理,提升耐磨性,同时保障温度均匀性(温差≤±10℃),减少应力裂纹。
压铸参数优化:
模具温度250280℃,浇注温度680720℃,提升熔体流动性,避免填充不足;
压射速度分段控制:慢压射(0.30.5m/s)填充流道,快压射(35m/s)填充型腔,末端增压(150~180MPa),压实熔体,消除缩孔;
保压时间延长至35s(普通件12s),保障厚壁件充分补缩。
关键后处理:必须配套T6热处理(固溶+人工时效),释放高强性能
固溶处理:530540℃保温23h,让镁、硅元素充分溶解到铝基体中;
淬火:快速冷却(冷却速度≥100℃/min),避免析出相长大,保障强度;
人工时效:170180℃保温68h,析出细小的Mg₂Si强化相,最大化提升强度和韧性;
缺陷检测与修正:
内部检测:X射线检测(内部缩孔、疏松等级≤2级)、超声波检测(无内部裂纹);
表面检测:荧光渗透检测(无表面裂纹);
尺寸校正:热处理后可能出现变形,需通过精密机加工(CNC)修正,保障尺寸精度(公差±0.05mm)。
(三) 低空飞行器压铸件核心工艺痛点及解决方案
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核心痛点 |
产生原因 |
针对性解决方案 |
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内部气孔/缩孔(影响承载能力) |
熔体卷气、补缩不足、牌号流动性差 |
1. 高强韧件用真空压铸;2. 优化浇道+增压补缩;3. 严控熔体氢含量 |
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表面裂纹(影响耐疲劳性) |
模具温差大、冷却不均、牌号韧性不足 |
1. 稳定模具温度;2. 降低浇注温度;3. 高强韧件选AlSi7Mg牌号 |
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尺寸偏差(影响装配精度) |
模具变形、热处理变形、工艺不稳定 |
1. 模具做淬火处理;2. 热处理后CNC精密加工;3. 用高精度伺服压铸机 |
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力学性能不达标(强度/韧性不足) |
牌号选错、热处理不到位、内部缺陷多 |
1. 关键件选AlSi7Mg+T6热处理;2. 严控内部缺陷;3. 优化熔体处理 |
三、 核心总结:牌号与工艺的黄金匹配逻辑
结构功能件(无大载荷):ADC12/A380 + 常规压铸+无热处理,优先保障成型效率和成本;
次关键承载件(中等载荷):ADC14/AlSi9Cu3 + 增压压铸+可选T4热处理,平衡强度与工艺性;
核心承载件(高载荷/关乎安全):AlSi7Mg/AlSi10Mg + 真空压铸+T6热处理+精密机加工+全流程检测,极致保障强度、韧性和可靠性。
低空飞行器压铸的核心:牌号选对是前提,工艺适配是核心,检测把关是保障,三者缺一不可,才能满足飞行器轻量化、高可靠性的核心需求。
