Morire casting vs gravity casting: Componenti di fusione in alluminio

La tecnologia di fusione in alluminio offre più percorsi di produzione, con il casting da die vs gravità casting che rappresenta due dei metodi più ampiamente adottati.

Entrambi i processi trasformano l'alluminio fuso in precisione, forme funzionali, Ma differiscono significativamente nell'applicazione della pressione, design dello stampo, Risultati metallurgici, velocità di produzione, e idoneità economica.
Il casting muore in genere eccelle nel produrre a parete sottile, alto volume, e componenti intricatamente dettagliati con eccellente finitura superficiale e coerenza dimensionale.

La fusione a gravità, sia esso stampo permanente che in fusione di sabbia, produce generalmente parti con porosità inferiore, migliori microstrutture trattabili a calore, e migliorate prestazioni meccaniche per applicazioni strutturali o contenenti pressione.

1. Cos'è il casting da morire per i componenti in alluminio

Morire casting è un processo di produzione ad alta pressione in cui l'alluminio fuso, tipicamente riscaldato 650–700 ° C.—Inged in uno stampo in acciaio riutilizzabile (morire) sotto intensa pressione, generalmente 10–175 MPA (1,500–25.000 psi).
La pressione applicata forza il metallo fuso in intricate cavità dello stampo, garantire riempimento rapido entro 0.01–0,5 secondi e una replica altamente accurata dei dettagli.

Una volta che il metallo si solidifica, in genere all'interno 5–60 secondi, A seconda dello spessore del muro, si apre il dado, e la parte viene espulsa.
Questa combinazione di riempimento rapido e raffreddamento controllato consente la produzione di componenti con tolleranze strette, pareti sottili, e eccellenti finiture superficiali.

Varianti di processo:

• Casting da morire a casa calda -Utilizza un ugello sommerso per iniettare leghe a bassa eliminazione (come zinco o magnesio). Raramente applicato in alluminio perché l'alto punto di fusione dell'alluminio può danneggiare il sistema di iniezione.
• Casting da morire a freddo - Lo standard per l'alluminio. Il metallo fuso è sboffato in un separato, cilindro di iniezione non riscaldato prima di essere costretto alla matrice ad alta pressione.
  Ciò protegge i componenti della macchina dal degrado termico consentendo al contempo un controllo preciso sul volume e la pressione.

Leghe comuni:

Il casting da morire in genere utilizza leghe di alluminio formulate per l'elevata fluidità, restringimento minimo, e buone proprietà meccaniche. Le scelte popolari includono:

• A380 -La lega di fusione in alluminio più utilizzata, Offrire un'eccellente combinazione di forza, Resistenza alla corrosione, stabilità dimensionale.
• A383 - Simile a A380 ma con una migliore resistenza alla corrosione e un flusso migliore per forme complesse.
• ADC12 - Un equivalente giapponese ad A383, con buone proprietà meccaniche e lavorazione superiore.
• ALSI9CU3 - Comune nelle applicazioni europee; Buona resistenza all'usura e alta conducibilità termica.

2. Cos'è la fusione della gravità per i componenti in alluminio

Casting di gravità è un processo di fusione in metallo in cui l'alluminio fuso viene versato in uno stampo permanente o in uno stampo di sabbia Solo sotto la forza di gravità, senza pressione esterna.

Lo stampo è in genere preriscaldato a 150–250 ° C. Per garantire un flusso di metallo adeguato e ridurre lo shock termico.

I tempi di riempimento sono più lenti che nel casting 2–20 secondi—Il consentire il metallo fuso per alimentare naturalmente nella cavità e solidificarsi sotto pressione atmosferica.

La velocità di raffreddamento più lenta, Rispetto ai metodi ad alta pressione, generalmente produce a Struttura a grana più densa con meno pori di gas intrappolati, che migliora le proprietà meccaniche e la trattabilità termica.

Varianti di processo:

• Fusione di gravità stampo permanente - Utilizza uno stampo acciaio o ferro riutilizzabile; Adatto per volumi di produzione medio -alti con dimensioni coerenti e finitura superficiale.
• Casting di gravità di sabbia - Utilizza stampi sabbiato saggibili per più grandi, complesso, o parti a basso volume; offre flessibilità di progettazione ma richiede una lavorazione secondaria per la precisione.
• Inclinazione Versare la fusione di gravità - Lo stampo viene inclinato durante il versamento per controllare il flusso metallico e ridurre la turbolenza, ridurre al minimo l'ossidazione e l'intrappolamento del gas.

Leghe comuni:

La fusione a gravità impiega spesso leghe di alluminio ottimizzate per forza, duttilità, e resistenza alla corrosione, Molti dei quali sono trattabili al calore:

• Alsi7mg (A356) - Eccellente resistenza alla corrosione, elevata duttilità, e ideale per il trattamento termico T6; ampiamente utilizzato nei componenti aerospaziali e automobilistici.
• Alsi9mg - Buona fluidità e proprietà meccaniche; Adatto per applicazioni strutturali di media resistenza.
• ALSI12 - Alto contenuto di silicio per eccellente resistenza all'usura e fluidità; comunemente usato per geometrie complesse.
• Alcu4timg (206) -ad alta resistenza, lega trattabile per calore per chiedere parti aerospaziali e militari.

3. Proprietà metallurgiche: Muori casting vs. Casting di gravità

Porosità e densità

• Pressofusione - Pressioni ad iniezione elevate possono intrappolare i gas (aria, idrogeno), Creare in genere livelli di porosità dispersi 3–8% in volume, Spesso concentrato vicino a sezioni spesse o strati di superficie.
  Sebbene accettabile per molti usi strutturali, Questa porosità può compromettere la messa a punto delle perdite nei sistemi idraulici o pneumatici.
• Casting di gravità - Lento, Il riempimento senza pressione riduce significativamente l'intrappolamento del gas, raggiungere i livelli di porosità di <2% in volume.
  La solidificazione controllata promuove la crescita del grano direzionale e una maggiore densità complessiva, rendere queste parti adatte Applicazioni di recupero a pressione come le testate cilindri, Blocchi del motore, e alloggiamenti di carburante.

Resistenza meccanica

• Pressofusione -Il raffreddamento rapido produce una microstruttura a grana fine, Fornire elevate resoconti tradizionali 200–300 MPA.
  Tuttavia, La porosità intrinseca limita la duttilità (allungamento 2-8%) e resistenza all'impatto, Rendere le parti più inclini alla fatica cracking in carichi dinamici.
• Casting di gravità -La resistenza alla trazione as-cast è generalmente inferiore (180–250 MPA), Ma trattamenti termici come T6 può aumentare la resistenza alla trazione a ~ 240 MPA e allungamento a 10–12%, Superando le leghe di fustine in generale resistenza alla tenacità e alla fatica.

Saldabilità e macchinabilità

• Pressofusione - Le leghe comuni come A380 hanno un alto contenuto di silicio, Quale, combinato con porosità, riduce l'affidabilità della saldatura dovuta all'espansione del gas durante il riscaldamento.
  La lavorabilità è eccellente, Con tassi di usura degli strumenti 10–15% inferiore che nei componenti della gravità a causa della multa, Microstruttura uniforme.
• Casting di gravità - La bassa porosità e le scelte in lega adeguate consentono forte, saldature affidabili: fermo spesso 80–90% di resistenza al metallo di base.
  La lavorabilità è buona ma richiede strumenti di taglio più nitidi e feed ottimizzati per gestire strutture di grano più grossolane.

4. Capacità geometrica & Regole di progettazione

In parte complessità

• Pressofusione - Capace di produrre Geometrie altamente intricate con spessori della parete bassi come 0.5–6 mm, incorporare caratteristiche fini come 0.5 costole mm O 1 buchi mm, così come sottosquadri complessi.
  L'elevata pressione di iniezione garantisce il riempimento completo di sezioni sottili e dettagliate, rendendolo la scelta preferita per Componenti di precisione come i corpi della valvola con passaggi interni, Alloggi elettronici, e staffe intricate.
• Casting di gravità - vincolato da più lento, Flusso di metallo privo di pressione, rendendo difficile riempire sottili (<3 mm) o sezioni altamente complesse.
  Meglio adatto per moderata complessità E a parete spessa parti (3–50 mm), come involucri di pompe, Alloggi per il cambio, o staffe del motore.

Capacità di dimensioni

• Pressofusione - limitato dalla capacità della stampa; ottimale per la pesatura dei componenti 5 G - 10 kg.
  Producendo parti molto grandi (PER ESEMPIO., 50 Subframe automobilistici kg) diventa economicamente e tecnicamente impegnativo a causa dei requisiti di massa e forza di iniezione per utensili.
• Casting di gravità -Ben adatto per grande, componenti pesanti fino a 100 kg o più.
  Comunemente utilizzato per gli alloggiamenti di macchinari industriali, Hub di eliche marine, e grandi getti strutturali dove le dimensioni superano i requisiti.

5. Precisione dimensionale & Finitura superficiale

Tolleranze dimensionali

• Pressofusione - raggiunge Precisione dimensionale superiore Grazie a muore di acciaio rigido, condizioni termiche stabili, e solidificazione controllata.
  Le tolleranze tipiche sono ± 0,02-0,1 mm per 100 mm, anche per geometrie complesse.
  Questo livello di precisione consente molte funzionalità (discussioni, Groove di sigillatura, Individuare i boss) da prodotto a forma di rete, Ridurre o eliminare la post-lavorazione.
• Casting di gravità - mostre tolleranze più ranghi Di ± 0,1-0,5 mm per 100 mm, principalmente a causa di sabbia o espansione/contrazione permanente durante il riscaldamento e il raffreddamento.
  La variazione dimensionale aumenta con più grande, sezioni più spesse. La lavorazione è spesso necessaria per le superfici funzionali per soddisfare i requisiti di assemblaggio e tenuta.

Finitura superficiale

• Pressofusione - produce liscio, superfici di alta qualità con valori di rugosità tipici di RA 1,6-3,2 μm direttamente dallo stampo.
  Trame sottili, Loghi, e i dettagli decorativi possono essere integrati nel dado, rendendolo ideale per parti visibili o cosmetiche senza ulteriori finiture.
• Casting di gravità - La finitura superficiale dipende fortemente dal tipo di muffa:

• • Stampo di sabbia: RA 6,3-12,5 μm (Richiede la lavorazione o il colpo di colpi per le superfici cosmetiche).
  • Stampo permanente: RA 3.2-6,3 μm (Meglio, ma ancora non liscio come il casting).
    La porosità superficiale è generalmente inferiore rispetto alla fusione, che può migliorare l'adesione del rivestimento per le vernici e l'anodizzazione.

6. Tenuta pressione & Trattamento termico

Tenuta pressione

• Pressofusione -A causa dell'intrappolamento del gas durante l'iniezione ad alta velocità, Le parti in alluminio a est-est-cast contengono spesso Micro-porosità (3–8% in volume), che può compromettere l'integrità della pressione.
  Le parti standard di est-cast possono resistere fino a 20–35 bar senza perdite, Ma per pressioni più elevate (PER ESEMPIO., Collettori idraulici a >100 sbarra), impregnazione con le resine è spesso necessario.
  Eliminare pienamente la porosità è impegnativo senza sacrificare il tempo di ciclo o aumentare i tassi di rottami.
• Casting di gravità - Il lento, Il processo di riempimento laminare riduce notevolmente l'intrappolamento del gas, con il risultato di porosità sotto 2%.
  Questo rende i componenti della gravità-cast intrinsecamente più a tenuta di pressione, con molti design in grado di resistere >150 sbarra in condizione as-cast.
  Questa caratteristica è fondamentale per i blocchi del motore, testate, e componenti del sistema di alimentazione.

Capacità di trattamento termico

• Pressofusione -Leghe ad alto taglio del silicio (PER ESEMPIO., A380, ADC12) generalmente non può essere completamente trattato a calore su T6 A causa del rischio di vesciche da gas intrappolati.
  Alcuni getti a bassa porosità (Usando le stampi assistiti dal vuoto o la fusione) può essere curato a T5 per miglioramenti di proprietà moderati, Ma i guadagni di forza sono limitati (~ 10–15% di aumento).
• Casting di gravità - compatibile con pieno T6 Trattamento termico, che comporta il trattamento della soluzione, spegnimento, e invecchiamento artificiale.
  Per esempio, A356-T6 I getti a gravità possono raggiungere 240–280 forza di trazione MPa E 10–12% di allungamento, rendendoli adatti a applicazioni strutturali ad alto stress.

7. Utensili: Costo, Durata, e flessibilità

Costo e complessità degli utensili

• Muore il casting muore: Sono richiesti investimenti iniziali elevati, in genere $50,000- $ 500.000+ dal, a seconda delle dimensioni e della complessità.
  Le stampi sono accusate di precisione acciaio per utensili induriti (PER ESEMPIO., H13) e incorporare canali di raffreddamento, Pin di espulsione, e caratteristiche di cavità complesse.
  Questo costo elevato è giustificato principalmente per produzione ad alto volume a causa dei rapidi tempi di ciclo e dei requisiti minimi di post-lavorazione.
• Stampi di fusione a gravità: Significativamente meno costoso, generalmente $10,000- $ 100.000, in quanto non richiedono sistemi di raffreddamento integrati ad alta pressione o integrati.
  Gli stampi sono comunemente realizzati da ghisa o acciaio dolce, che sono più facili da macchiare e modificare. Questo rende il lancio di gravità economicamente praticabile per Basso- alla produzione di medio volume.

Durata e manutenzione

• Muore il casting muore: Estremamente resistente, con 100,000–1.000.000 di cicli realizzabile per parti in alluminio.
  Tuttavia, Il mantenimento della precisione dimensionale richiede lucidatura regolare, Sostituzione dei pin di espulsione, e riparazione dei canali di raffreddamento. Un'usura elevata in sezioni sottili o intricate può aumentare la frequenza di manutenzione.
• Stampi di fusione a gravità: Durata più breve, in genere 50,000–300.000 cicli, a causa di Affaticamento termico dal riscaldamento e dal raffreddamento ripetuti.
  Sono, Tuttavia, più facile da riparare: le aree gestite possono spesso essere saldato o ricostruito—Pergando una maggiore flessibilità per i cambiamenti di progettazione o le iterazioni.

Tempo di consegna per gli strumenti

• Muore il casting muore: Lunghi tempi di consegna di 8–16 settimane A causa della lavorazione di precisione e dei requisiti di progettazione complessi, Rendere il casting di die meno adatto per prototipazione rapida o piccole corse di produzione.
• Stampi di fusione a gravità: Più veloce da produrre, Generalmente 4–8 settimane, che consente Time-to-Market più veloce per basso- ai componenti di medio volume e facilita le regolazioni del design prima della produzione su vasta scala.

8. Rischi di qualità & Controlli

Difetti di porosità e restringimento

• Pressofusione: L'elevata pressione di iniezione può intrappolare i gas e creare porosità, soprattutto vicino a pareti o angoli sottili.
  I livelli di porosità in genere vanno da 3–8% in volume, colpendo tenuta pressione e resistenza alla fatica. Le cavità di restringimento possono verificarsi anche in sezioni spesse se il raffreddamento è irregolare.
• Casting di gravità: Lento, Il riempimento senza pressione riduce l'intrappolamento del gas, con il risultato di Porosità inferiore (<2%).
  Tuttavia, difetti di restringimento può apparire in sezioni spesse a causa della solidificazione naturale, Richiedere alimentatori e alimentatori per la compensazione.

Difetti di superficie

• Pressofusione: Le questioni comuni includono Il freddo si chiude, linee di flusso, e muore saldatura, di solito causato da una temperatura di stampo improprio, velocità di iniezione, o temperatura del metallo.
  Questi difetti influenzano Finitura superficiale e precisione dimensionale.
• Casting di gravità: I difetti tipici sono misruns, inclusioni, e rugosità superficiale A causa di un riempimento incompleto di stampo o di una scarsa pulizia dei metalli.
  Questi possono spesso essere corretti da lavorazione o lucidatura, Ma le superfici critiche possono richiedere una finitura secondaria.

Test non distruttivi (Ndt) e controlli

• Pressofusione: Metodi NDT avanzati, ad esempio Ispezione a raggi X., Test ad ultrasuoni, e test penetranti coloranti, vengono utilizzati per rilevare la porosità interna e le crepe superficiali.
  I controlli di processo includono Monitoraggio della temperatura del dado, Degassing metallico, e ottimizzazione della pressione del tiro.
• Casting di gravità: Metodi NDT come radiografia, Test ad ultrasuoni, e test di pressione Garantire l'integrità strutturale.
  Uso di brividi, riser, e solidificazione controllata Aiuta a ridurre al minimo il restringimento e i difetti interni.

Controlli di processo

• Pressofusione: I parametri chiave includono Temperatura del metallo (650–700 ° C.), velocità di iniezione, trattenere la pressione, e morire preriscaldamento.
  I sensori automatizzati e i sistemi di feedback aiutano a mantenere la coerenza tra grandi corse di produzione.
• Casting di gravità: Il controllo si concentra su Temperatura di versamento, Preriscaldamento della muffa, e design gating per garantire il riempimento completo e la solidificazione uniforme.
  Le velocità di raffreddamento più lente consentono Crescita del grano direzionale, Migliorare l'integrità meccanica.

9. Applicazione di componenti in alluminio: Muori casting vs. Casting di gravità

Dare applicazioni di casting

Il casting da morire è ideale per i componenti che richiedono alta precisione, geometria complessa, e finiture superficiali lisce.

La sua iniezione ad alta pressione consente pareti sottili, tolleranze strette, e caratteristiche intricate, rendendolo adatto per:

Industria automobilistica

• Componenti del motore: coperture valvole, collettori di aspirazione, parentesi
• Cali di trasmissione: leggero, ad alta resistenza, e dimensionalmente preciso
• Parti del veicolo elettrico: Alloggi per batterie e alloggiamenti a motore

Elettronica e prodotti di consumo

• Alloggi per smartphone e laptop
• Corpi della telecamera
• Dishins di calore per dispositivi elettronici

Componenti industriali e idraulici

• Corpi valvole, Alloggiamenti della pompa, Collettori idraulici
• Sistemi pneumatici e di controllo dei fluidi

Applicazioni di fusione a gravità

Il casting a gravità è più adatto per grande, a parete spessa, e componenti strutturalmente esigenti.

È lento, Il riempimento senza pressione produce bassa porosità, Microstrutture dense, e prestazioni meccaniche affidabili, Ideale per:

Macchinari automobilistici e pesanti

• Blocchi motore e testate per cilindri
• Alloggiamenti di trasmissione per camion e veicoli da costruzione
• Alloggi per pompa e custodie in cambio

Applicazioni aerospaziali e marine

• Componenti strutturali dell'aeromobile
• Hub e involucro dell'elica marina

Attrezzatura energetica e industriale

• Calcolo di cilindri idraulici e pneumatici
• Cornici di macchinari industriali e supporti strutturali

10. Matrix di selezione: Muori casting vs. Casting di gravità

11. Conclusione

Dise Casting vs Gravity Casting sono processi complementari, ognuno eccellendo in scenari specifici.

Il casting da morire domina ad alto volume, Applicazioni intricate in cui tolleranze strette e bassi costi per parte sono fondamentali, Nonostante la maggiore porosità.

La fusione a gravità è superiore per i volumi a basso-medio, Componenti a parete spessa, e applicazioni che richiedono una stretta di pressione, saldabilità, o trattabilità termica.

Allineando le capacità di processo con i requisiti delle parti: Volume, complessità, esigenze meccaniche, e budget: i produttori possono ottimizzare le prestazioni e i costi.

FAQ

Qual è la differenza principale tra il casting di die vs gravità casting?

La fusione della figura utilizza l'iniezione ad alta pressione per riempire uno stampo in acciaio, producendo precisi, a parete sottile, parti complesse.

La fusione a gravità si basa sul flusso naturale dell'alluminio fuso in uno stampo, producendo più spesso, più grande, e componenti strutturalmente robusti con costi di strumenti più bassi.

I componenti in alluminio in est-cast possono essere trattati con calore?

SÌ, L'alluminio per est-cast può sottoporsi al trattamento termico T5 o T6 per migliorare la resistenza.

I componenti a gravità in generale rispondono meglio al trattamento termico a causa della porosità inferiore e della microstruttura più grossolana.

Quale processo consente geometrie più complesse?

Die Casting eccelle a geometrie complesse, comprese pareti sottili, costolette, e intricati sottosquadri. Il casting a gravità è più adatto per moderatamente complesso, Parti strutturali a parete spessa.

Quale processo è più adatto alla saldatura?

L'alluminio gravità-cast è più adatto alla saldatura a causa della sua bassa porosità e di una maggiore duttilità.

Parti di fusteo, Soprattutto quelli con un alto contenuto di silicio, sono più inclini a cracking e richiedono accurate procedure di saldatura.

Entrambi i processi possono essere utilizzati per i componenti in alluminio di grandi dimensioni?

La fusione di gravità gestisce grandi componenti (fino a 100 kg o più) efficacemente.

Il casting da morire è generalmente limitato a componenti più piccoli (in genere sotto 10 kg) A causa di vincoli di macchine e morire.