Pengecoran Mati Magnesium: Solusi Logam Ringan

1. Perkenalan

Die casting magnesium mewakili konvergensi unik antara performa ringan dan kemampuan manufaktur bervolume tinggi.

Sebagai logam struktural paling ringan, magnesium menawarkan manfaat yang signifikan di sektor dimana pengurangan berat badan, rasio kekuatan terhadap berat, dan kinerja termal sangat penting.

Apa Itu Die Casting?

Casting mati adalah proses pembentukan logam dimana logam cair disuntikkan dengan kecepatan dan tekanan tinggi ke dalam cetakan baja, memproduksi bagian berbentuk jaring dengan akurasi dimensi tinggi.

Magnesium, karena titik lelehnya yang rendah (~650°C), Castability yang sangat baik, dan fluiditas tinggi, cocok untuk proses ini.

Mengapa Magnesium?

• Kepadatan: ~1,78 gram/cm³ (≈33% lebih ringan dari aluminium, 75% lebih ringan dari baja)
• Rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi
• Peredam getaran dan pelindung elektromagnetik yang sangat baik

2. Paduan Magnesium untuk Die Casting

Paduan die casting magnesium dirancang khusus untuk menghasilkan kombinasi kinerja ringan, kemampuan cast, kekuatan mekanis, dan resistensi korosi.

Paduan magnesium yang paling umum digunakan dalam die casting adalah milik AM, ITU, dan seri AE, dengan paduan khusus lainnya yang dikembangkan untuk aplikasi industri suhu tinggi atau khusus.

Klasifikasi Paduan Magnesium Die Casting

Paduan magnesium dikategorikan berdasarkan unsur paduan utamanya. Konvensi penamaan biasanya mencerminkan Komposisi Kimia, Di mana:

• A = Aluminium
• Z = Seng
• M = Mangan
• E = Tanah Langka (MISALNYA., cerium, yttrium, neodymium)
• S = Silikon
• K = Zirkonium

Misalnya, AZ91D terutama terdiri dari aluminium (9%) Dan seng (1%), dengan sedikit tambahan mangan dan elemen lainnya untuk kehalusan dan stabilitas butiran.

Seri Paduan Magnesium Umum untuk Die Casting

3. Proses Pengecoran Die Magnesium

Magnesium die casting adalah teknik manufaktur presisi di mana paduan magnesium cair disuntikkan ke dalam cetakan baja di bawah tekanan tinggi untuk menghasilkan komponen berbentuk jaring atau hampir berbentuk jaring..

Ruang Panas vs. Die Casting Ruang Dingin

Die casting paduan magnesium menggunakan dua jenis mesin utama: ruang panas Dan ruang dingin sistem.

Masing-masing disesuaikan dengan karakteristik paduan yang berbeda, ukuran komponen, dan persyaratan produksi.

Die Casting Ruang Panas

Mesin ruang panas, sering disebut sebagai sistem leher angsa, adalah pilihan paling umum untuk magnesium karena titik leleh logam yang relatif rendah dan tidak reaktif dengan baja.

Metode ini sangat efisien untuk komponen berukuran kecil hingga sedang, biasanya menimbang Kurang dari 2 kg.

Dalam konfigurasi ini, itu tempat peleburan terintegrasi ke dalam unit injeksi.

Paduan magnesium cair berada di dalam pot ini, dan mekanisme pendorong menyuntikkannya melalui a saluran berbentuk leher angsa langsung ke dalam rongga cetakan.

Jalur pendek antara kolam cair dan cetakan meminimalkan kehilangan panas dan mempertahankan suhu injeksi yang konsisten, biasanya sekitar 640–680 °C—ideal untuk fluiditas magnesium.

Waktu siklus berkisar antara 10–30 detik, membuat pengecoran ruang panas sangat cocok untuk produksi volume tinggi pada bagian berdinding tipis atau rumit secara geometris seperti:

• Rumah perangkat seluler
• Bingkai kamera
• Penutup elektronik kecil

Namun, sistem injeksi leleh yang terintegrasi juga memiliki keterbatasan.

Paduan dengan titik leleh lebih tinggi atau lebih rentan terhadap korosi oksidasi dan kontaminasi (seperti aluminium atau komposisi yang kaya akan tanah jarang) adalah tidak kompatibel dengan proses ini.

Paparan logam cair ke udara secara terus-menerus meningkatkan risiko oksidasi, mengurangi kebersihan paduan seiring waktu.

Die Casting Ruang Dingin

Sebaliknya, mesin ruang dingin direkayasa untuk bagian yang lebih besar dan lebih kompleks, sering kali membebani 25 kg atau lebih.

Metode ini memisahkan tungku peleburan dari sistem injeksi, menawarkan kontrol yang lebih besar terhadap kualitas paduan dan stabilitas suhu.

Sedang beroperasi, magnesium cair adalah disendok secara manual atau robot dari wadah eksternal ke dalam selongsong peluru.

Plunger hidrolik kemudian memaksa logam masuk ke dalam cetakan tekanan injeksi yang tinggi—biasanya di antara 50 Dan 150 MPa.

Pemisahan ini memungkinkan penanganan paduan yang sensitif terhadap siklus termal dan paparan udara dengan lebih baik.

Die casting ruang dingin biasanya digunakan dalam produksi:

• Otomotif komponen sasis
• Kurung struktural
• Rumah transmisi
• Pengecoran e-mobilitas besar

Meskipun waktu siklus lebih lama karena langkah penyeduhan ekstra dan periode pemadatan yang diperpanjang,

prosesnya lebih cocok untuk aplikasi yang menuntut kekuatan yang lebih tinggi, ketepatan dimensi, Dan bagian dinding yang lebih tebal.

4. Desain Cetakan dan Perkakas dalam Magnesium Die Casting

Pertunjukan, keandalan, dan efisiensi biaya die casting magnesium sangat bergantung pada cetakan (mati) desain dan strategi perkakas.

Cetakan yang dirancang dengan baik tidak hanya menjamin akurasi dimensi dan kemampuan pengulangan, namun juga memaksimalkan masa pakai alat dan meminimalkan cacat pengecoran seperti porositas., Warpage, atau pengisian tidak lengkap.

Bahan Mati dan Pelapis Permukaan

Mengingat tekanan injeksi yang tinggi (hingga 150 MPa) dan siklus termal yang cepat (dari ~650 °C magnesium cair hingga suhu mati ~200–250 °C), bahan cetakan harus dimiliki:

• Ketahanan lelah termal yang tinggi
• Resistensi keausan yang sangat baik
• Ketangguhan dan kemampuan polesan yang baik

Bahan Die Umum:

• Baja perkakas H13: Standar industri untuk cetakan die casting paduan magnesium; baja pengerasan udara dengan kandungan kromium dan molibdenum tinggi.
• Premium H11 atau H21: Dipilih ketika kekuatan atau ketangguhan panas tambahan diperlukan dalam geometri kompleks.

Perawatan permukaan:

Untuk memperpanjang umur cetakan dan mengurangi penyolderan (adhesi logam), perawatan permukaan diterapkan:

• Pelapis PVD/CVD (MISALNYA., Timah, Crn): Berikan gesekan rendah, permukaan dengan kekerasan tinggi.
• Nitriding: Meningkatkan kekerasan permukaan dan ketahanan aus.
• Boronisasi: Digunakan di daerah kritis yang rawan erosi.

Elemen Desain Kritis

• Sistem Pendingin: Sirkuit multi-saluran mengurangi waktu siklus hingga 25%.
• Gerbang dan Ventilasi: Ventilasi berdinding tipis (0.05–0,1 mm) meminimalkan porositas gas.
• Harapan Hidup Mati: 500,000–2 juta siklus, tergantung pada paduan dan pemeliharaan.

5. Sifat Paduan Magnesium

Paduan magnesium menawarkan kombinasi unik yang ringan, kekuatan mekanik yang baik, kemampuan cast, dan kinerja termal, menjadikannya ideal untuk aplikasi struktural dan elektronik.

Sifat Utama Paduan Die Casting Magnesium Umum

6. Perilaku Korosi dan Perlindungan Permukaan

Sementara magnesium dihargai karena ringan dan rasio kekuatan terhadap beratnya, perilaku korosinya menghadirkan tantangan teknis yang signifikan, terutama di tempat lembab, garam, atau lingkungan agresif secara kimia.

Kecenderungan Korosi Intrinsik Magnesium

Magnesium memiliki permukaan yang sangat reaktif dan berada pada posisi rendah pada seri galvanik, membuatnya rentan secara termodinamik terhadap oksidasi dan serangan elektrokimia.

Berbeda dengan aluminium, lapisan oksida alami magnesium (MgO) bersifat keropos dan tidak melekat, menawarkan perlindungan terbatas.

Risiko korosi utama:

• Korosi galvanik ketika bersentuhan dengan logam yang lebih mulia (MISALNYA., baja, tembaga)
• Korosi pitting di lingkungan yang mengandung klorida (MISALNYA., garam jalan, air laut)
• Korosi filiform dan celah di bawah lapisan atau pada sambungan yang rapat
• Evolusi hidrogen, yang dapat memperburuk retakan mikro dan porositas

Kinerja Korosi berdasarkan Paduan

Paduan magnesium yang berbeda menawarkan tingkat ketahanan korosi yang berbeda-beda:

• AZ91D: Resistensi sedang; cocok untuk lingkungan dalam ruangan atau agak korosif.
• AM60B: Sedikit lebih baik karena kandungan aluminiumnya lebih rendah.
• AE44 / QE22: Peningkatan ketahanan terhadap korosi karena unsur tanah jarang, bahkan pada suhu tinggi.

Strategi Perlindungan Permukaan

Karena keterbatasan film oksida asli magnesium, perawatan permukaan pasca pengecoran hampir selalu diperlukan, Terutama dalam otomotif, Aerospace, atau aplikasi kelautan.

Pelapis Konversi Kromat (CCC)

• Metode tradisional, seringkali berwarna kuning atau warna-warni
• Memberikan perlindungan korosi sedang
• Kromat heksavalen sedang dihapuskan karena peraturan lingkungan

Anodisasi (Magokhid, Dow 17, HAE)

• Menghasilkan lapisan oksida yang lebih tebal untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi
• Kurang efektif dibandingkan anodisasi aluminium; sering digunakan sebagai bahan dasar cat

Oksidasi Busur Mikro (Mao) / Oksidasi Elektrolit Plasma (ORANG)

• Lapisan permukaan seperti keramik tingkat lanjut
• Stabilitas termal yang sangat baik, ketahanan aus dan korosi
• Cocok untuk aplikasi kelas atas (MISALNYA., Aerospace, militer, baterai EV)

Pelapis Organik & Sistem Cat

• Pelapis epoksi atau poliester diaplikasikan melalui pelapisan bubuk atau pelapisan listrik (mantel elektronik)
• Harus digunakan dengan pretreatment yang sesuai (MISALNYA., konversi fosfat atau zirkonium)
• Efektif dalam memberikan perlindungan multi-tahun dalam layanan otomotif

Pelapisan Nikel Tanpa Listrik

• Memberikan ketahanan terhadap korosi dan aus
• Cocok untuk komponen presisi yang membutuhkan stabilitas dimensi

8. Aplikasi Magnesium Die Casting

Industri otomotif

Magnesium banyak digunakan dalam industri otomotif untuk mengurangi bobot kendaraan dan meningkatkan efisiensi dan kinerja bahan bakar.

Ketika produsen otomotif mengejar target emisi CO₂ yang lebih ketat, mobilitas listrik semakin meningkat, Relevansi magnesium berkembang pesat.

Komponen Otomotif Umum:

• Inti roda kemudi
• Balok silang dasbor
• Rumah transmisi
• Rangka kursi dan mekanisme kursi malas
• Dukungan panel instrumen
• Kotak transfer dan penutup girboks
• Rumah kopling
• Penutup baterai (untuk EV)

Dirgantara dan Pertahanan

Dalam aplikasi luar angkasa, permintaan akan material ringan dengan kekuatan tinggi dan peredam getaran menjadikan paduan magnesium sangat berharga.

Rasio kekuatan terhadap beratnya yang unggul dan kemampuan mesin yang baik bermanfaat dalam penerbangan militer dan komersial.

Komponen Aerospace:

• Rumah transmisi pesawat rotor
• Perlengkapan badan pesawat dan panel akses
• Rumah avionik
• Braket dan penyangga interior
• Komponen ruang kargo dan penutup kokpit

Elektronik dan telekomunikasi

Pengecoran die magnesium banyak digunakan dalam industri elektronik, di mana kompatibilitas elektromagnetik (EMC) dan manajemen termal sangat penting.

Magnesium memberikan dukungan mekanis dan pelindung terhadap interferensi elektromagnetik (EMI).

Suku Cadang Elektronik Umum:

• Penutup laptop dan tablet
• Bingkai ponsel pintar
• Badan kamera
• Bingkai TV dan monitor
• Hard disk drive (HDD) casing
• Rumah proyektor
• Penutup peralatan server dan telekomunikasi

Perkakas Industri dan Listrik

Untuk alat genggam atau portabel, bobot magnesium yang rendah dan kekuatan lelah yang tinggi menawarkan keuntungan ergonomis yang signifikan.

Bahan ini juga meningkatkan penyerapan guncangan dan konduktivitas termal di lingkungan tugas berat.

Aplikasi Perkakas:

• Rumah bor listrik
• Casing gergaji bundar
• Badan kunci pas dampak
• Penutup alat baterai
• Unit pendingin dan rangka motor

Pasar Berkembang dan Tren Masa Depan

Seiring dengan berkembangnya teknologi, magnesium menemukan peran baru dalam aplikasi disruptif—khususnya yang melibatkan robotika ringan, sistem otonom, dan mobilitas listrik.

Aplikasi yang muncul:

• Drone dan badan pesawat UAV
• Rangka e-bike dan modul baterai
• Rumah sensor kendaraan otonom
• Komponen perangkat medis (MISALNYA., Prosthetics, kurung)
• Transportasi berkelanjutan (e-skuter, platform mobilitas mikro)

9. Kelebihan dan Kekurangan Magnesium Die Casting

Die casting magnesium semakin disukai dalam manufaktur modern karena karakteristik bobot dan kinerjanya yang luar biasa.

Keuntungan dari Magnesium Die Casting

Logam Struktural Paling Ringan

Magnesium memiliki kepadatan 1.74 g/cm³, sekitar 35% lebih ringan dari aluminium Dan 75% lebih ringan dari baja,

menjadikannya ideal untuk aplikasi di mana pengurangan berat badan sangat penting (MISALNYA., Aerospace, EV, alat genggam).

Castability yang sangat baik

Paduan magnesium menunjukkan karakteristik aliran yang unggul, memungkinkan casting berdinding tipis, kompleks, Dan geometri yang sangat detail dengan porositas minimal atau cacat penyusutan.

Rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi

Banyak paduan magnesium (MISALNYA., AZ91D, AE44) memberikan kinerja mekanis yang mengesankan dibandingkan dengan massanya, menawarkan kekuatan tarik di 200–280MPa jangkauan.

Kemampuan Mesin yang Unggul

mesin magnesium lebih cepat dan dengan lebih sedikit keausan alat daripada aluminium, mengurangi waktu produksi dan pemeliharaan alat. Keripiknya mudah pecah dan membawa panas dari zona pemotongan.

Pelindung Elektromagnetik

Magnesium menawarkan efektif Pelindung EMI/RFI, membuatnya sangat cocok untuk penutup elektronik, telekomunikasi, dan unit kontrol otomotif.

Kapasitas redaman

Bahan ini memiliki sifat peredam getaran yang sangat baik, membantu mengurangi kebisingan, terkejut, dan kelelahan dalam komponen otomotif dan perkakas listrik.

Daur ulang

Paduan magnesium adalah 100% dapat didaur ulang dengan degradasi sifat yang minimal, mendukung manufaktur sirkular dan inisiatif keberlanjutan.

Kekurangan Magnesium Die Casting

Kerentanan korosi

Magnesium adalah sangat reaktif dan rentan terhadap korosi galvanik dan pitting, terutama di lingkungan yang kaya klorida atau lembab. Perlindungan Permukaan (MISALNYA., lapisan, Anodisasi) biasanya wajib.

Kekuatan Suhu Tinggi Terbatas

Most commercial magnesium alloys soften at elevated temperatures, limiting their use above 120–175 °C. Specialized alloys like AE44 and QE22 offer modest improvements.

Biaya Tinggi

The raw material cost of magnesium is generally 30% higher than that of aluminum.

Selain itu, the processing of magnesium alloys requires specialized equipment and handling due to the metal’s reactivity, increasing overall production costs.

Oksidasi dan Mudah Terbakar

Molten magnesium can ignite if not handled properly. This necessitates strict foundry protocols, protective atmospheres (MISALNYA., SF₆ substitutes), and safety equipment.

Daktilitas Lebih Rendah dari Aluminium

Although magnesium alloys like AM60B offer decent elongation, most alloys are more brittle than their aluminum counterparts, which may limit deformation in crash zones or forming applications.

Keterbatasan Pengelasan

Magnesium adalah difficult to weld, especially using conventional methods. Pengelasan aduk gesekan dan pengelasan laser menawarkan alternatif tetapi menambah kompleksitas dan biaya.

10. Mengapa Magnesium Die Casting Lebih Mahal?

Tingginya biaya die casting paduan magnesium dapat disebabkan oleh beberapa faktor.

Pertama, biaya bahan baku magnesium lebih tinggi dibandingkan dengan logam die-casting yang lebih umum digunakan seperti aluminium.

Produksi magnesium memerlukan proses yang lebih intensif energi, Hal ini disebabkan karena harganya yang relatif mahal.

Kedua, paduan magnesium lebih reaktif dan memerlukan penanganan dan peralatan khusus selama peleburan, pengecoran, dan tahapan pengolahan.

Hal ini mencakup penggunaan atmosfir pelindung selama peleburan untuk mencegah oksidasi, yang menambah biaya operasional.

Selain itu, kebutuhan akan perawatan permukaan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi semakin meningkatkan biaya keseluruhan komponen die-cast magnesium dibandingkan dengan beberapa logam lain yang mungkin memerlukan perawatan yang tidak terlalu ekstensif.

11. Perbandingan dengan Material Die-Casting Lainnya

Die casting magnesium sering dibandingkan dengan material umum lainnya, seperti aluminium Dan seng, karena penggunaannya yang luas dalam komponen presisi.

Setiap bahan menawarkan keseimbangan sifat yang unik, biaya, dan kemampuan proses.

Parameter Komparatif Utama

12. Kesimpulan

Magnesium die casting telah berkembang menjadi a teknologi manufaktur yang penting untuk industri yang diprioritaskan kekuatan ringan, akurasi dimensi, dan throughput produksi yang tinggi.

Meskipun dilengkapi dengan materi, perkakas, dan tantangan perlindungan permukaan, -nya keunggulan kinerja—khususnya di bidang transportasi dan elektronik—terus membenarkan penggunaannya.

Seiring dengan pergeseran global ke arah elektrifikasi, keberlanjutan, dan rekayasa ringan berakselerasi, die casting magnesium akan menjadi lebih penting dalam desain modern dan strategi manufaktur.

Layanan Die Casting Kustom oleh DIE

INI menawarkan kualitas tinggi kebiasaan layanan die casting disesuaikan untuk memenuhi spesifikasi persis Anda.

Dengan pengalaman bertahun-tahun dan peralatan canggih, kami mengkhususkan diri dalam memproduksi komponen logam presisi menggunakan aluminium, seng, Dan magnesium paduan.

Apa yang kami tawarkan:

• OEM & Solusi Die Casting ODM
• Dukungan untuk produksi skala kecil hingga skala besar
• Desain cetakan khusus dan dukungan teknik
• Toleransi dimensi yang ketat dan penyelesaian permukaan yang sangat baik
• Operasi sekunder, termasuk Pemesinan CNC, perawatan permukaan, Dan perakitan

FAQ

Apakah magnesium mudah dituang?

Magnesium relatif mudah dituang karena fluiditasnya yang sangat baik dan titik lelehnya yang rendah (~650°C).

Namun, reaktivitas kimianya yang tinggi memerlukan atmosfer yang terkendali dan peralatan khusus untuk mencegah oksidasi dan memastikan hasil coran berkualitas tinggi.

Bagaimana cetakan magnesium dibuat?

Cetakan magnesium biasanya dibuat dari baja perkakas berkekuatan tinggi seperti H13, yang diberi perlakuan panas untuk kekerasan dan daya tahan.

Mereka sering kali menyertakan saluran pendingin dan pelapis permukaan yang tepat (seperti PVD atau CVD) untuk menahan kelelahan termal dan keausan selama siklus pengecoran berulang.

Logam apa yang terbaik untuk die casting?

Logam terbaik tergantung pada aplikasinya: magnesium menawarkan bobot paling ringan dan kekuatan yang baik; aluminium menyeimbangkan kekuatan, resistensi korosi, dan biaya; seng unggul dalam resolusi detail dan suhu leleh rendah.

Seleksi didasarkan pada kinerja, biaya, dan persyaratan desain.

Mengapa menggunakan magnesium daripada aluminium?

Magnesium lebih disukai daripada aluminium ketika pengurangan berat sangat penting karena sifatnya yang penting 35% lebih ringan.

Ia juga menawarkan kemampuan mesin yang unggul dan stabilitas dimensi yang baik, menjadikannya ideal untuk suku cadang otomotif dan ruang angkasa di mana meminimalkan massa akan meningkatkan efisiensi dan kinerja bahan bakar.