定制铝制铸造服务 | 高质量的铸件

1. 介绍

定制铝模具铸造是一个精确的制造过程，在高压下将熔融铝注入可重复使用的钢模具，以形成复杂的金属零件，具有出色的精度和可重复性.

在包括汽车在内的行业中广泛使用, 航天, 电子产品, 和消费品, 该技术在现代制造中起关键作用.

由于其出色的强度与重量比，铝特别受欢迎, 固有的耐腐蚀性, 高热电导率, 和可回收性.

该过程不仅可以使大规模生产，而且还支持全球推动轻巧和可持续性的推动.

本文提供了铝制铸造服务的全面技术概述,

涵盖该过程, 材料, 优势, 申请, 还有更多支持工程师, 设计师, 和采购专业人员做出明智的决定.

2. 什么是铝制铸造?

铝制铸造 是一种金属形成过程，熔融铝合金被迫进入钢模具 (或霉菌) 高速和压力.

该模具由两个硬化的工具钢组件（一个固定和一个可移动）组成，将熔融金属塑造成所需的形式，因为它固化.

结果是耐用的, 高精度组件具有细节细节和最少的后处理要求, 它是具有复杂几何形状零件的大量生产的理想选择.

3. 铝制铸造过程的概述

铝制铸造是一个高精度制造过程，它通过将金属在高压下注入可重复使用的钢模具将熔融铝转化为复杂形状的组件.

此过程是高度自动化的，并且为效率而设计, 可重复性, 和上尺寸控制. 该过程可以分为几个关键阶段:

死 (模具) 准备

在铸造开始之前, 钢模 - 由两半组成 (固定和可移动) - 预热至大约200–300°C (392–572°F) 避免热冲击并改善金属流动.

润滑剂 (通常是含有石墨或硅酮的水基溶液) 然后喷洒到空腔表面.

这有助于金属流, 防止焊接 (将铝粘在模具上), 并促进光滑的零件弹射.

熔融金属注入

熔融铝, 加热至大约660–720°C (1220–1328°F), 被转移到 冷室铸造机.

然后，液压或机械柱塞将熔融金属迫使封闭的模具施加到封闭的压力下 1,500 到 30,000 psi (10–200 MPA).

必须严格控制速度和压力，以确保在凝固之前填充模具, 特别是对于薄壁或复杂的几何形状.

凝固 (冷却和冷冻)

当熔融铝接触时，相对较凉的模具墙, 它迅速巩固.

冷却时间受部分几何形状的影响, 壁厚, 和合金导热率.

固化通常发生在 1 到 10 秒, 允许非常快的周期时间. 内部特征和厚部分通常使用保形冷却通道或寒意插件冷却.

开口和弹射

一旦铸造足够固化, 死亡打开, 和 喷出销 将零件推出霉菌腔.

射血必须是均匀的，以防止部分变形. 铸件通常包括多余的材料 (刺激, 跑步者, 和闪光灯), 在以下步骤中删除.

修剪和铸造后去除

修剪新弹出的铸件以删除闪光灯, 大门, 跑步者, 和溢出.

这通常是使用液压装饰压机完成的, CNC加工, 或机器人系统.

在大批量生产中, 此阶段是自动化的，以最大程度地降低人工成本并确保一致的质量.

过程周期时间和效率

完整的铝制铸造周期 (包括注射, 凝固, 弹射, 和霉菌制备) 通常范围从 30 到 60 秒, 取决于零件的复杂性和大小.

这使铝模具铸造理想 高体积生产 具有出色的可重复性.

4. 用于模具铸造的铝合金

铝制模具铸造利用了专门设计的各种合金，以提供最佳的强度平衡, 流动性, 耐腐蚀性, 和成本效益.

普通铝模铸造合金的比较图表

5. 铝制铸造的优点和局限性

铝制铸造的优势

轻量级，高强度比率

铝约为钢密度的三分之一, 然而，它的机械强度可以满足许多苛刻的结构应用.

这使其非常适合汽车和航空航天等行业, 减轻体重直接转化为能源效率和性能.

高维准确性和紧张的公差

铝制铸造提供了出色的维度稳定性, 对于复杂几何形状而言，通常达到±0.1 mm的公差.

用最少的后加工创建复杂形状的能力使其非常适合精确设计的零件.

优异的耐腐蚀性

铝自然形成一个保护性氧化物层，该氧化物抵抗生锈和环境降解.

诸如A360和AlSI9CU3之类的合金提供了湿度优异的抗性, 海军陆战队, 或化学裸露的环境.

高温和电导率

铝合金具有较高的热导率 (高达150–180 W/m·K), 这是耗散耗散应用（例如LED外壳）的理想选择, 发动机组件, 和散热器.

出色的表面表面和美学

压铸铝制零件通常带有光滑的表面和细节直接从模具中.

这最大程度地减少了对广泛的精加工的需求，并启用了广泛的涂料 (例如。, 阳极氧化, 粉末涂料, 绘画).

有效的质量生产

快速周期时间 (15–60秒) 可重复使用的模具可在建立工具后，可重复的模具以一致的质量和低单位成本的高量生产运行.

可回收性和可持续性

铝是 100% 可回收而不会失去其机械性能. 超过 75% 在所有生产的铝中，仍在使用, 使其成为最可持续的工业材料之一.

铝制铸造的局限性

高初始工具成本

铝制模具铸件中使用的精确钢模具在设计和制造上很昂贵.

这使得该过程对于大批量生产而言更加经济，但对于低速项目的成本较高.

孔隙度和内部空隙

注射阶段的空气夹带会导致孔隙率, 降低机械强度并使焊接或压力密封等过程复杂化.

设计功能和真空辅助可以减轻但不能消除此问题.

厚度可变性有限

模具铸件最适合具有均匀壁厚的零件 (通常1.5–4.0毫米). 过度变化会导致收缩, 翘曲, 或在铸造过程中不完整的填充.

不太适合高温应用

尽管铝热良好, 它在升高温度下失去了明显的机械强度 (>300°C), 限制其在某些引擎或高热结构环境中的使用.

与某些合金的复杂死亡维护和更短的寿命

一些铝合金 (例如。, 硅含量高的B390) 高度磨碎并减少死亡. 这增加了运营和维护成本.

限于低熔点的金属

定制的铝模具铸造受到相对较低熔点的非有产性合金的约束 (〜660°C). 它不适用于不锈钢或钛等材料.

6. 铝制铸造的设计注意事项

为铝制铸造设计需要一种多学科的方法，以平衡结构完整性, 可铸性, 和制造性.

工程师必须考虑熔融铝的流体行为, 固化动力学, 磨损, 以及大量生产的经济学.

壁厚优化

• 推荐范围: 1.5 MM TO 4.0 毫米
  保持均匀的壁厚可减少差分冷却, 最小化扭曲和内部压力.
• 薄壁: A380之类的合金允许将薄壁铸造为 1.0 在某些应用中的MM, 有助于减轻体重和材料的使用.
• 厚的部分: 厚度过剩 (>6 毫米) 可能导致收缩孔隙度. 这些应该被芯出来或重新设计.

草稿角

• 目的: 轻松从模具中射出并减少工具表面的磨损.
• 典型的草稿: 1外墙的每侧°–3°; 内部空腔最多5°.
• 纹理考虑: 质地严重的表面需要更大的草稿角度以防止粘附和表面撕裂.

圆角半径和角落

• 压力减少: 尖角充当应力集中器并妨碍熔融流动.
• 最小半径: 内部圆角≥0.5毫米; 外角≥1.0毫米.
• 益处: 平稳过渡改善材料流动, 减少湍流, 并延长生命.

门控和通风系统设计

• 门控: 将熔融铝有效地引导到空腔中. 门控差会导致冷闭合和湍流.
• 排气: 注射过程中去除空气和气体至关重要. 适当的排气位置可防止孔隙度和燃烧痕迹.
• 溢出井: 收集多余的金属和杂质, 防止主要部分缺陷.

弹出系统计划

• 喷出销位置: 应该在较厚或更强化的区域，以避免表面标记或失真.
• 平衡的弹出: 通过施加弹出力来防止翘曲和破裂.
• 底切: 应最小化或消除; 如果需要, 使用侧芯或幻灯片来解决它们.

通过设计避免常见缺陷

• 预防孔隙率: 避免较厚的部分, 确保适当的排气, 和平滑流道的设计.
• 冷关: 保持适当的壁厚和门尺寸以允许不间断的金属流动.
• 死亡焊接: 使用最佳的死亡温度和合金选择来最大程度地减少对墙壁的粘附.

加工和组装的设计

• 加工津贴: 在预计CNC加工后包括额外的材料 (例如。, ±0.3 mm).
• 固定功能: 整合老板, 肋骨, 和机械组装需要的孔. 确保围绕这些功能统一的墙壁支撑.
• 公差: 铸造可以达到尺寸公差±0.1 mm, 但是更紧密的规格可能需要加工.

表面饰面和美学考虑

• 顺序完成: 适用于非颜色零件或计划涂层的地方.
• 表面类别: 从 32 到 125 微型 (RA); 次级整理可以取得类似镜面的结果.
• 涂层兼容性: 阳极氧化的设计, 粉末涂料, 或绘画, 包括掩蔽和安装区域.

设计师的摘要提示

7. 定制铝模具铸造的后铸造服务

铝制铸造通常只是多步生产之旅的开始.

达到所需的功能, 尺寸, 和审美结果, 各种各样 后铸造服务 应用.

修剪和毛刺

• 目的: 去除多余的材料 (闪光) 在分开线形成, 跑步者, 和铸造过程中的通风口.
• 方法:

• • 机械修剪 使用修剪模具或液压压机.
  • 机器人的毛刺 用于精确和自动化.
  • 手动打磨 用于复杂的几何形状.

• 影响: 改善外观, 维数, 和安全.

CNC加工以进行严格公差

• 需要: 模具铸造提供近网的形状, 但是高精度功能 (例如。, 螺纹孔, 密封表面) 通常需要次要加工.
• 过程:

• • 铣削, 转身, 钻孔, 旋转, 窃听.
  • 5-复杂表面的轴加工.

• 公差: CNC允许±0.01毫米或更紧密, 取决于几何.
• 材料: 由于其硅含量，A380和ADC12机器等合金很好.

热处理 (选修的)

热处理可用于改善铝制压铸零件的机械性能. 铝合金的两个常见的热处理过程是T5和T6.

• T5热处理: 这涉及溶液热处理，然后是人工衰老.
  该零件被加热到特定的温度, 持续一段时间, 然后快速冷却.
  在那之后, 它在较低的温度下老化. T5热处理可以增加零件的强度和硬度, 使其适用于需要更高机械性能的应用.
• T6热处理: T6热处理类似于T5，但包括更扩展的溶液进行热处理过程.
  与T5相比，这会导致更高的强度和硬度.
  高压力应用中使用的零件, 例如汽车悬架组件, 经常接受T6热处理以确保它们可以承受机械载荷.

表面饰面

增强零件的外观和功能性能.

粉末涂料

• 耐用的, 制服, 和耐腐蚀的饰面.
• 提供多种颜色和纹理.

阳极氧化

• 电化学工艺增稠自然氧化物层.
• 改善耐腐蚀性并允许着色.
• 在下硅铝等级（如A356）上更常见.

电镀

• 提供金属饰面 (铬合金, 镍, 锌).
• 由于铝的被动氧化物层需要预处理.

绘画

• 适用于需要品牌或环境保护的零件.
• 需要表面清洁，有时需要使用底漆.

射击 / 沙子爆破

• 去除氧化物和次要表面缺陷.
• 准备绘画或粉末涂料的表面.

泄漏测试 (用于压力密度组件)

• 应用于铸件，例如住房, 泵, 和外壳.
• 方法: 空气衰减, 压降, 或氦泄漏检测.
• 确保没有内部孔隙度或缺陷折衷密封.

组装和子组件集成

• 一些服务提供商提供 增值组装, 将压铸零件与垫圈相结合, 紧固件, 电子产品, 或插入.
• 确保下游制造效率并减少总交货时间.

浸渍 (选修的)

• 目的: 密封内部孔隙度，可能导致流体或气体泄漏.
• 过程: 真空压力循环用于用树脂填充内部空隙.
• 用于: 液压/气动组件或流体处理外壳.

检查和质量控制 (结束)

• 维度检查: 使用CMM (协调测量机), 卡尺, 和仪表.
• 表面评估: 视觉检查, 光泽度测量, 粗糙度 (RA).
• 功能测试: 线程, 适合, 和耐受性验证.

8. 质量保证和检查

常见的铸造缺陷: 孔隙率, 冷关, 收缩

孔隙率:

如前所述, 孔隙率是自定义铝模具铸造中最常见的缺陷之一. 它可能是由于注射过程中的气体夹带而发生的.

多孔零件可能会降低强度, 压力紧张, 和较低的疲劳生活.

可以使用非 - 非破坏性测试方法（例如X射线检查）检测到内部孔隙率, 虽然在视觉检查期间可以看到表面孔隙率.

冷关:

在熔融铝无法完全合并的部分中，冷闭合是一个不完整的关节.

这种缺陷可能是由低铝温度引起的, 缓慢的注入速度, 门控设计不当, 或发泄不足.

冷关闭会削弱零件，并可能导致负载下的故障. 通常可以通过视觉检查或染料渗透剂测试来识别它们.

收缩:

收缩发生在固体过程中熔融铝冷却和收缩.

如果没有补偿, 它可能导致表面上的水槽标记或零件内的内部空隙.

通过适当的门控和立管设计可以最大程度地减少收缩, 以及通过控制凝固率.

尺寸检查和X射线检查可以帮助检测收缩缺陷.

检查方法

• X射线或CT扫描: 检测内部空隙.
• 染料渗透剂测试: 揭示表面裂缝.
• 超声测试: 评估厚部分的内部缺陷.
• 维度检查: CMM (协调测量机) 宽容的公差.
• SPC & 六西格玛: 确保一致的生产质量.

9. 自定义铝制铸造的应用

铝制铸造已成为跨各种行业精确组件制造的基石.

多亏了其高强度比率, 维度的准确性, 以及出色的热和腐蚀性,

自定义铝模具铸造使工程师能够设计出满足严格性能和成本要求的复杂零件.

汽车行业

汽车行业是铝压铸零件的最大消费者.

常见组件:

• 传输外壳
• 发动机块
• 石油锅
• 阀盖
• 交流发电机和启动器电动机外壳
• 底盘支架
• 控制臂
• 转向柱外壳
• 电动汽车电池围墙

消费电子产品

袖珍的, 热敏感电子设备受益于铝的出色热导率和电磁屏蔽.

常见组件:

• 笔记本电脑和智能手机外壳
• 相机框架
• 散热器
• 连接器外壳
• 安装支架

航空航天和防御

在航空航天, 减轻体重而不损害强度至关重要. 铝制铸件支持这一需求.

常见组件:

• 执行器外壳
• 结构支架
• 雷达和天线框架
• 液压和气动外壳
• 电子外壳套管

工业设备

铝模具铸件由于其耐用性和可表征性而广泛用于机械中.

常见组件:

• 气动和液压泵外壳
• 压缩机组件
• 运动壳体
• 变速箱盖
• 歧管

照明和电气系统

LED照明系统和动力传输设备通常利用铝铸件进行热性能和结构性能.

常见组件:

• LED轻型外壳和散热器
• 接线盒
• 开关设备组件
• 电动机端盾

医疗设备

精度和卫生在医疗行业至关重要. 某些铝合金满足机械和生物相容性需求.

常见组件:

• 成像设备外壳
• 泵组件
• 实验室自动化零件
• 诊断机的冷却组件

电信

电信基础设施和设备通常需要轻巧, 强的, 和热稳定的组件.

常见组件:

• 天线外壳
• 无线电单元外壳
• 基站支架
• 信号放大器和过滤器

10. 成本和效率考虑

• 工具成本: $10,000 - $ 100,000+取决于复杂性
• 收支平衡的体积: 通常可行 >5,000 单位
• 物质效率: 95% 产量高可回收性
• 生命周期成本: 更高的前期投资被更长的零件寿命和最小的后加工所抵消
• 可持续性: 铝是 100% 可回收约5％的原始能量用于重新饰演

11. 与其他铸造方法的比较

定制铝模具铸造是用于生产复杂金属组件的几种技术之一.

每个铸造过程都有其优势, 限制, 和最佳应用程序.

以下是铝制铸造的全面比较 沙子铸造, 投资铸造, 和 重力铸造, 考虑关键绩效和经济标准.

比较表: 铝制铸造与. 其他铸造方法

按过程的利弊摘要

铝制铸造

• 最好的: 高体积生产, 复杂且轻巧的部分 (例如。, 汽车, 电子产品).
• 优势: 快速地, 高维精度, 出色的表面饰面.
• 限制: 高工具成本, 限于特定的铝合金, 孔隙率的潜力.

沙子铸造

• 最好的: 原型, 大零件, 和小体积生产 (例如。, 工业机械).
• 优势: 低工具成本, 大部分功能, 宽合金选项.
• 限制: 效果不佳, 较低的精度, 过程较慢.

投资铸造

• 最好的: 复杂的设计和需要紧密公差的零件 (例如。, 航天, 医疗的).
• 优势: 优越的细节和完成, 出色的维度精度.
• 限制: 高成本, 长时间的时间, 不理想的是.

重力铸造

• 最好的: 中等体积的中等复杂零件的生产.
• 优势: 比砂铸造更好的机械性能, 可重复使用的模具.
• 限制: 比铸造慢, 不太适合薄壁或高度复杂的零件.

12. 结论

铝制铸造是一种强大的, 高效的, 以及可持续的解决方案，用于生产高质量的金属组件.

具有出色的机械性能, 维度的准确性, 和数量生产的成本效益, 它支持从汽车到航空航天的行业的关键应用.

与经验丰富的自定义铝制铸造服务提供商合作确保最佳设计, 生产效率, 和产品性能.

随着技术的发展, 诸如真空铸造之类的创新, 自动化, 合金开发将进一步扩大这种必不可少的制造方法的潜力.

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