Aluminium Aluminium Die Casting Bracket

1. Pengenalan

Kurungan adalah komponen di mana -mana yang mencari dan menyokong perhimpunan, menghantar beban dan berfungsi sebagai titik lampiran untuk sub-sistem.

Mati membolehkan geometri kurungan yang sangat bersepadu (tulang rusuk, bos, rongga dalaman, Klip Integral) yang mengurangkan kiraan bahagian dan masa pemasangan.

Aluminium mati pemutus, khususnya, disukai di mana pengurangan berat badan, Rintangan kakisan, konduktansi elektrik/terma dan ekonomi volum adalah keutamaan.

Cabaran Kejuruteraan adalah mengimbangi geometri dan ekonomi pengeluaran sambil memastikan prestasi statik dan keletihan yang diperlukan.

2. Apakah kurungan pemutus aluminium mati?

An aluminium pendakap mati adalah komponen yang dihasilkan dengan memaksa aluminium cair ke dalam acuan keluli yang boleh diguna semula (mati) Di bawah keadaan terkawal untuk membentuk pendakap bentuk berhampiran.

Kurungan yang dihasilkan oleh pemutus mati biasanya memerlukan pemprosesan sekunder yang minimum kecuali ciri -ciri mesin kritikal.

Mereka digunakan sebagai titik pemasangan, menyokong, Komponen perumahan dan antara muka dalam pelbagai industri.

Atribut menentukan kunci:

• Kerumitan bentuk berhampiran net (tulang rusuk bersepadu, bos, klip)
• Keupayaan dinding nipis (membolehkan pengurangan berat badan)
• Kawalan dimensi berulang untuk pengeluaran volum tinggi
• Tradeoff antara keliangan as-cast dan prestasi mekanikal yang boleh dicapai

3. Proses pembuatan yang menjadikan kurungan aluminium mati

Pilihan proses pemutus menentukan geometri yang boleh dicapai, integriti mekanikal, kualiti permukaan, irama kos dan pengeluaran unit.

Casting mati tekanan tinggi (HPDC)

Apa HPDC adalah: Aluminium Molten dipaksa menjadi keluli mati pada halaju tinggi dan tekanan tinggi menggunakan pelocok atau omboh.

Logam menguatkan permukaan mati dan bahagiannya dikeluarkan, dipangkas dan (jika diperlukan) machined.

Parameter proses tipikal (julat kejuruteraan):

• Suhu cair: ~ 650-720 ° C. (Bergantung pada aloi dan amalan)
• Mati suhu operasi: ~ 150-250 ° C. (kemasan permukaan dan bergantung kepada tekstur)
• Kelajuan suntikan/pukulan: ~ 10-60 m/s (berprofil)
• Tekanan rongga/pegangan: ~ 40-150 MPa (mesin dan bergantung sebahagian)
• Masa kitaran biasa: ~ 10-60 s setiap pukulan (Sangat pendek untuk bahagian nipis; penyejukan menguasai)
• Ketebalan dinding seperti yang biasa: 1.0-5.0 mm (optimum 1.5-4.0 mm)

Kekuatan

• Throughput dan kebolehulangan yang sangat tinggi untuk jumlah yang besar.
• Kemasan permukaan yang sangat baik dan kawalan dimensi (Selalunya minimum pasca-machining diperlukan melebihi wajah datum kritikal).
• Keupayaan untuk menghasilkan dinding yang sangat nipis dan ciri bersepadu yang kompleks (klip, tulang rusuk, bos).

Batasan / risiko

• Gas yang terperangkap dan keliangan pengecutan adalah perkara biasa jika gating, mati suhu, mencairkan kebersihan atau profil pukulan adalah suboptimal.
• Kos Peralatan Awal Tinggi (keluli keras mati) dan masa memimpin yang mati-matian.
• Bahagian tebal (>5-6 mm) terdedah kepada kecacatan pengecutan dan memerlukan ciri reka bentuk khas (coring, pengumpan) atau proses alternatif.

Bila hendak digunakan

• Kompleks, kurungan berdinding nipis yang dihasilkan pada jumlah tahunan yang sederhana hingga tinggi (biasanya beribu -ribu hingga berjuta -juta unit).

Tekanan rendah, Varian yang dibantu oleh tekanan dan vakum

Pemutus rendah/separuh tekanan

• Logam dimasukkan ke dalam mati dengan menggunakan agak rendah, tekanan terkawal di relau atau pelari (julat tipikal 0.03-0.3 MPa). Pengisian lebih perlahan dan lebih lembut daripada HPDC.
• Menghasilkan casting dengan keliangan yang lebih rendah dan memberi makan yang lebih baik dari bahagian yang lebih tebal; Masa kitaran lebih lama.

HPDC dibantu vakum

• Pam vakum mengalihkan udara dari sistem mati atau pelari sebelum/semasa mengisi.
• Faedah: keliangan udara yang sangat dikurangkan, Konsistensi mekanikal yang lebih baik, lebih sedikit lubang dan kebolehkalasan yang lebih baik.
• Sering digabungkan dengan profil pukulan terkawal dan mencairkan degassing untuk kurungan struktur.

Implikasi praktikal

• Pendekatan hibrid ini dipilih apabila integriti kurungan (terutamanya prestasi keletihan) penting tetapi geometri atau produktiviti HPDC masih dikehendaki.
  Mereka meningkatkan kerumitan modal/proses dan menambah kos per bahagian berbanding HPDC konvensional, tetapi dapat meningkatkan sifat mekanikal yang boleh digunakan secara substansial.

Graviti (Acuan kekal) dan pemutus mati tekanan rendah (LPDC)

Graviti / Pemutus acuan kekal

• Logam cair mencurahkan ke dalam acuan logam yang boleh diguna semula di bawah graviti. Penyejukan lebih perlahan; memberi makan dan gating pasif.
• Menghasilkan bahagian yang lebih padat dengan keliangan gas yang lebih rendah berbanding dengan HPDC standard.
• Masa kitaran biasa: ~ 30-120 s (lebih lama daripada HPDC).
• Lebih sesuai untuk kurungan yang agak kompleks dengan bahagian yang lebih tebal atau di mana keliangan yang lebih rendah diperlukan, tetapi tidak sesuai untuk dinding yang sangat nipis.

Casting mati tekanan rendah (LPDC) (berbeza dengan pengisian tekanan rendah yang diterangkan sebelum ini)

• Tekanan (Biasanya puluhan hingga beratus -ratus milibar sehingga ~ 0.3 MPa) digunakan dari bahagian bawah untuk menolak logam ke dalam mati; lebih perlahan, Pengisian laminar mengurangkan pergolakan dan penangkapan gas.
• LPDC mencapai gabungan ketumpatan dan geometri yang lebih baik daripada pemutus graviti dan sering digunakan untuk kurungan struktur yang memerlukan kehidupan keletihan yang lebih baik.

Bila memilih

• Pengeluaran volum sederhana di mana bahagian integriti dan keliangan yang lebih rendah diprioritaskan ke atas kelajuan kitaran mutlak HPDC.

Pemutus dan separa pepejal (Tuhan) Pemprosesan

Pemutus Pemutus

• Logam cair dicurahkan ke dalam mati tertutup dan kemudian dimampatkan (diperah) sambil menguatkan. Tekanan ini semasa pemejalan mengisi saluran makan dan menutup liang pengecutan.
• Menghasilkan kepadatan dan sifat mekanikal yang hampir dipalsukan dengan keliangan yang sangat rendah, Selalunya menghampiri persembahan seperti tempa.

Semi-pepejal / Pemprosesan Thixotropic

• Logam dilemparkan dalam keadaan buburan separa pepejal, yang menggabungkan serpihan pepejal dan cecair sehingga aliran lebih laminar dan kurang bergolak, meminimumkan keliangan dan acrainment oksida.
• Membolehkan bentuk rumit dengan sifat mekanik yang lebih baik berbanding dengan HPDC konvensional.

Tradeoffs

• Peralatan dan kos proses yang lebih tinggi, Masa kitaran yang lebih lama dan kawalan proses yang lebih mencabar daripada HPDC.
• Digunakan semasa kitaran tugas kurungan memerlukan integriti tertinggi (Keselamatan Mounts, ahli struktur, kurungan yang berkaitan dengan kemalangan).

Ringkasan Panduan Pemilihan Proses

4. Pemilihan Bahan untuk Aluminium Die Casting Bracket

Aloi biasa dan panduan aplikasi

Sifat bahan wakil (tipikal, bergantung kepada proses)

Nilai berbeza dengan kimia aloi, amalan cair, porositas dan pemprosesan pasca. Gunakan ini sebagai titik permulaan kejuruteraan; Mengesahkan kupon ujian dan pensampelan pengeluaran.

• Ketumpatan: ≈ 2.72-2.80 g/cm³
• Modulus keanjalan: ≈ 68-71 GPA
• A380 (as-cast tipikal): UTS ≈ 280-340 MPa, hasil ≈ 140-180 MPa, pemanjangan ≈ 1-4%
• A356 (T6 tipikal, dirawat haba): UTS ≈ 260-320 MPa, hasil ≈ 200-240 MPa, pemanjangan ≈ 6-12%
• Kekonduksian terma (Casting Alloyed): tipikal 100-150 w/m · k (aloi dan keliangan bergantung)
• Kekerasan (as-cast): ~60-95 Hb (berbeza dengan keadaan aloi dan panas)

Implikasi reka bentuk: Sekiranya fungsi kurungan menuntut kemuluran/prestasi keletihan yang lebih tinggi atau kekuatan suhu tinggi, Pilih aloi yang boleh dianggap haba atau proses alternatif yang mengurangkan keliangan.

5. Reka bentuk untuk pemutus mati: Peraturan geometri untuk kurungan

Ketebalan dinding

• Julat sasaran:1.0-5.0 mm, dengan 1.5-4.0 mm Menjadi tempat manis praktikal untuk banyak kurungan HPDC.
• Simpan dinding sebagai seragam yang mungkin. Apabila bahagian tebal tidak dapat dielakkan, Gunakan coring atau tulang rusuk tempatan untuk mengurangkan jisim dan pengecutan.

Draf, fillet dan sudut

• Draf sudut: luaran 0.5° -2 °, dalaman 1° -3 ° bergantung pada kedalaman dan tekstur.
• Fillet dalaman: disyorkan ≥0.5-1.5 × Ketebalan dinding. Radii besar mengurangkan kepekatan tekanan dan meningkatkan aliran logam.

Tulang rusuk dan pengukuh

• Ketebalan tulang rusuk: lebih kurang 0.4-0.6 × Ketebalan dinding nominal untuk mengelakkan membuat zon pengecutan keratan tebal.
• Ketinggian tulang rusuk: biasanya ≤ 3-4 × Ketebalan dinding; berikan fillet yang mencukupi di pangkalan.
• Gunakan tulang rusuk untuk meningkatkan kekakuan tanpa ketebalan seksyen yang terlalu meningkat.

Bos, lubang dan benang

• Ketebalan asas bos: Mengekalkan bahan minimum di bawah bos yang sama dengan ketebalan dinding nominal; Tambahkan gusset untuk pemindahan beban.
• Elaun Mesin untuk Lubang Kritikal/Permukaan Datum:0.5-1.5 mm bergantung pada saiz ciri dan ketepatan yang diperlukan.
• Strategi Threading: lebih suka benang pasca mesin atau dimasukkan/helicoil Penyelesaian untuk Aplikasi Tork/Kehidupan Tinggi.

Toleransi Dimensi dan Elaun CNC

• Toleransi As-Cast yang tipikal: ±0.1-0.3 mm (bergantung kepada kelas ciri dan toleransi).
• Tentukan datum awal; Kurangkan bilangan permukaan pasca mesin untuk mengawal kos.

6. Rawatan permukaan, Post-machining, dan tanggam

Penamat permukaan, Strategi pemesinan dan penyertaan sekunder adalah penting untuk menjadikan pemutus mati dekat menjadi pendakap yang sesuai untuk tujuan.

Rawatan haba

• Aloi HPDC (Keluarga A380/ADC12): secara amnya tidak sangat panas-dirawat dengan tahap yang sama seperti aloi yang dibuang.
  A380 boleh berumur buatan (T5) untuk keuntungan kekuatan sederhana; Penyelesaian penuh (T6) Rawatan terhad oleh kimia aloi dan mikrostruktur HPDC biasa.
• A356 dan aloi yang lain: Sokongan T6 (penyelesaian + Penuaan Buatan) dan memberikan hasil yang lebih baik dan prestasi keletihan - pilih ini jika anda memerlukan kemuluran/kekuatan yang lebih tinggi dan jika proses yang dipilih (acuan kekal, LPDC atau memerah) Menempatkan rawatan haba.

Post-machining: Permukaan, Tarikh, dan Parameter Proses

Post-machining mengubah aluminium hampir net yang mati menjadi komponen ketepatan dengan permukaan berfungsi, Toleransi terkawal, dan geometri perhimpunan berulang.

Permukaan mana ke mesin

• Datum kritikal, wajah pemasangan, membalut dan lubang ketepatan - Sentiasa merancang pemesinan sekunder.
• Pergi elaun pemesinan minimum pada permukaan as-cast: elaun biasa 0.3-1.5 mm, Bergantung pada ketepatan pemutus dan saiz ciri. Untuk datum ketepatan tinggi, Gunakan hujung yang lebih besar dari julat itu.

Contoh pemotongan parameter

Pilihan penamat permukaan

Pengedap keliangan dan penyebaran lanjutan

Impregnasi vakum

• Tujuan: Isi porositas dan lompang yang berkaitan dengan permukaan dengan resin kelikatan rendah untuk membuat castings bocor-ketat dan meningkatkan kemasan kosmetik.
• Kes penggunaan biasa: kurungan cecair yang membawa, perumahan, panel yang kelihatan dengan keliangan, bahagian yang akan dianodakan atau dicat.
• Ringkasan proses: Bahagian diletakkan di dalam ruang vakum dengan resin; vakum menarik resin ke dalam liang; Tekanan membantu penembusan; Resin berlebihan dikeluarkan dan sembuh.
• Nota reka bentuk: Impregnasi vakum adalah langkah pemulihan - jangan gunakannya untuk mengimbangi gating/reka bentuk yang lemah yang menghasilkan keliangan yang berlebihan.

Menekan isostatik panas (Hip)

• Keupayaan: boleh menutup liang pengecutan dalaman dan meningkatkan kepadatan dan sifat mekanikal.
• Kepraktisan: berkesan tetapi mahal dan tidak biasa digunakan untuk kurungan HPDC standard; lebih kerap digunakan dalam casting struktur bernilai tinggi jika dibenarkan.

Memasukkan dan pengikat

• Sisipan berulir: Sisipan tembaga/keluli (ditekan atau dilemparkan) Untuk kekuatan pengikat tinggi-pull-keluar kekuatan 2-3x die-cast benang.
• Pengikat: Aluminium, keluli, atau bolt keluli tahan karat (bahan perlawanan ke aloi kurungan untuk mengelakkan kakisan galvanik).
• Kaedah Joinery: Kimpalan (Tig/mig untuk kurungan aluminium), ikatan pelekat (Untuk perhimpunan ringan), atau pengapit mekanikal.

7. Kualiti, Pemeriksaan, dan kecacatan biasa untuk kurungan

Kecacatan biasa

• Keliangan gas: Hidrogen/gas yang terikat menghasilkan keliangan sfera.
• Keliangan pengecutan: berlaku tebal, Zon yang tidak diberi makan.
• Menutup sejuk / salah: dari suhu cair rendah atau gangguan aliran.
• Keretakan panas / air mata panas: dari ketegangan tegangan semasa pemejalan di kawasan terkawal.
• Flash dan permukaan kecacatan: Kerana tidak sepadan atau pelincir berlebihan.

Kaedah pemeriksaan

• Visual + dimensi: baris pertama (Cmm, pengukuran optik).
• Pengimbasan X-ray/CT: mengesan keliangan dan pengecutan dalaman (Pelan pensampelan pengeluaran).
• Ujian tekanan/kebocoran: untuk kurungan tertutup atau yang membawa cecair.
• Ujian mekanikal: tegangan, kekerasan, Sampel Keletihan dari Pengeluaran Berjalan.
• Metallography: Mikrostruktur, fasa intermetallic dan kuantifikasi keliangan.

Mengawal kecacatan

• Penangkapan kritikal: Dioptimumkan Gating/Venting, Membantu vakum, mencairkan degassing, Suhu mati yang dikawal, dan geometri dinding/tulang rusuk yang sesuai.

8. Prestasi mekanikal aluminium mati kurungan

Tingkah laku statik

• Beban reka bentuk harus disahkan oleh FEA pada geometri as-cast dan dengan menguji bahagian pelakon wakil.
  Pengiraan Reka Bentuk Tipikal Gunakan kekuatan tegangan/hasil yang diukur aloi yang diperbetulkan untuk keliangan dan faktor keselamatan yang diukur sesuai dengan perkhidmatan (1.5-3 × bergantung pada kritikal).

Prestasi keletihan

• Kehidupan keletihan sangat sensitif terhadap keadaan permukaan, kepekatan tekanan dan keliangan.
• Kekuatan keletihan aloi HPDC biasanya lebih rendah daripada yang dirawat haba, aluminium tempa kerana keliangan ast-cast.
  Untuk perkhidmatan dinamik, Tentukan ujian keletihan pada casting pengeluaran atau pilih proses yang meminimumkan keliangan (Vacuum HPDC, Pemutus Pemutus).

Contoh nombor kejuruteraan (ilustrasi)

• Untuk pendakap yang diperbuat daripada A380 as-cast dengan UTS ~ 320 MPa dan hasil ~ 160 MPa, Faktor keselamatan statik reka bentuk biasanya berkisar 1.5-2.5 untuk bahagian bukan kritikal; lebih tinggi untuk lampiran kritikal keselamatan.
  Pengesahan Keletihan harus termasuk ujian S-N ke sekurang-kurangnya 10 kitaran yang berkenaan.

9. Kakisan, Haba, dan pertimbangan elektrik

Kakisan

• Aluminium membentuk oksida pelindung tetapi terdedah kepada pitting dalam persekitaran klorida dan Kakisan galvanik Apabila disambungkan ke logam katodik (keluli, Tembaga).
  Gunakan salutan, pengasingan korban (pencuci, lengan baju) atau pilih pengikat yang serasi.

Tingkah laku terma

• Ketumpatan yang lebih rendah aluminium dan kekonduksian terma yang lebih tinggi berbanding dengan keluli (kekonduksian terma untuk aloi biasanya 100-150 w/m · k) menjadikannya berkesan untuk kurungan pemisahan haba.
  Berhati -hati dengan perbezaan pengembangan haba ketika mengawan dengan bahan lain.

Pertimbangan elektrik

• Aluminium konduktif elektrik dan boleh berfungsi sebagai jalan atau jalan EMI.
  Dalam persekitaran dengan medan magnet bergantian, Arus eddy dalam kurungan pepejal yang besar boleh menghasilkan pemanasan - reka bentuk dengan slot atau laminasi jika diperlukan.

10. Kelebihan kurungan pemutus aluminium

• Pengurangan berat badan: Ketumpatan aluminium (~ 2.72-2.80 g/cm³) vs keluli (~ 7.85 g/cm³) hasil ≈ 35% jisim keluli untuk jumlah yang sama - iaitu., ~ 65% penjimatan berat badan untuk geometri yang sama, membolehkan perhimpunan ringan dan penjimatan bahan api/tenaga.
• Kompleks, geometri bersepadu: mengurangkan bahagian kiraan dan masa pemasangan.
• Rintangan kakisan yang baik: oksida semula jadi ditambah lapisan.
• Kekonduksian terma dan elektrik: berguna dalam pengurusan terma dan asas.
• Recyclabality: Skrap aluminium sangat boleh dikitar semula dan kitar semula menggunakan sebahagian kecil daripada tenaga pengeluaran primer.
• Kecekapan Kos Jilid Tinggi: HPDC Peralatan dilunaskan menjadikan kos unit sangat kompetitif pada skala.

11. Aplikasi utama kurungan aluminium

• Automotif & EV: motor gunung, kurungan penghantaran, Pek bateri menyokong, Sensor/sistem penyesuaian.
• Elektronik kuasa & e-mobiliti: struktur pemasangan inverter/motor di mana pelesapan haba dan ketepatan dimensi adalah penting.
• Telekomunikasi & Infrastruktur: antena gunung, kurungan peralatan luaran.
• Jentera Perindustrian: Kotak gear dan pam menyokong, sensor mounts.
• Peralatan & Elektronik Pengguna: casis dan kurungan sokongan dalaman dengan menuntut keperluan kosmetik/sesuai.
• Perubatan & Aeroangkasa (komponen terpilih): Di mana proses pensijilan dan integriti yang lebih tinggi (vakum, LPDC, memerah) digunakan.

12. Kurungan aluminium vs. Kurungan keluli

13. Kesimpulan

Kurungan aluminium die-casting adalah penyelesaian yang meluas apabila ringan, volum tinggi, Komponen kompleks geometri diperlukan.

Kejayaan memerlukan pendekatan sistem: Pilih aloi yang betul dan proses pemutus untuk kes beban dan jumlah pengeluaran; Reka bentuk dengan dinding seragam, tulang rusuk/bos yang sesuai dan draf;

Kawalan mencairkan kebersihan dan mati suhu; dan merancang pemeriksaan dan pemprosesan selepas (pemesinan, pengedap, salutan).

Untuk statik, Kurungan bukan keletihan HPDC A380/ADC12 Kelas Alloys sering mencukupi; untuk struktur, Aplikasi sensitif keletihan, Gunakan proses vakum/tekanan rendah, aloi yang boleh dirawat haba atau memerah pemutus dan sahkan dengan keletihan dan pensampelan NDT.

Soalan Lazim

Ketebalan dinding apa yang harus saya nyatakan untuk kurungan HPDC?

Matlamat untuk 1.5-4.0 mm Untuk kebanyakan kurungan HPDC. Simpan dinding seragam dan elakkan perubahan ketebalan yang mendadak; teras zon tebal di mana mungkin.

Adakah kurungan mati memerlukan pemesinan?

Muka pemasangan kritikal, Bore diameter dan benang umumnya memerlukan pasca-machining. Merancang 0.5-1.5 mm Elaun pemesinan untuk datum.

Bagaimana keliangan dapat diminimumkan?

Gunakan pemutus dibantu vakum, Dioptimumkan Gating/Venting, suhu cair yang ketat dan terkawal di mati; Pertimbangkan kaedah pemutus alternatif untuk keliangan ultra-rendah.

Adakah kurungan aluminium die-cast sesuai untuk aplikasi keletihan tinggi?

Mereka boleh, Tetapi prestasi keletihan mesti ditunjukkan pada casting pengeluaran.

Lebih suka vakum/lpdc atau memerah pemutus dan gunakan peningkatan permukaan (menembak peening, pemesinan) untuk memperbaiki kehidupan.

Berapa lebih ringan adalah pendakap aluminium berbanding dengan pendakap keluli dengan jumlah yang sama?

Diberikan kepadatan tipikal, kurungan aluminium adalah kasar 35% Berat pendakap keluli volum yang sama-i.e., ≈65% lebih ringan, membolehkan penjimatan massa peringkat sistem yang ketara.