Ce este turnarea sub presiune a aluminiului

Aluminum die casting is one of the most efficient and accurate production processes that involves liquefying aluminium alloys, which is injected under pressure into a mould of steel (die casting mold/tooling), and when cooled and sealed, it takes the form of a required shape. It is well-known because of its capacity to create complex geometries, intricate details, and smooth surfaces, which is why it is suitable for industries that demand aluminum alloy components with high performance and large quantity. Aluminum is a popular metallic die casting material because of its lightweight factor, combined with its strength and superb resistance to corrosion. 

Procesul realizează o precizie dimensională remarcabilă, care este esențială în cazul pieselor care trebuie să respecte limite stricte. Turnarea sub presiune a aluminiului poate produce în masă piese în industria auto, aerospațială, electronică și a bunurilor de consum datorită vitezei sale de producție. Aceasta suportă o rată mare de volum, o post-procesare redusă și factorul de fezabilitate a costurilor și, prin urmare, este favorizată față de alte tehnici de fabricație atunci când vine vorba de fabricarea de piese mici și piese mari. De asemenea, aluminiul turnat sub presiune poate fi reciclat; astfel, procesul este durabil.

What is Aluminum Die Casting Process?

In an alumium die casting process, molten aluminum is pressurised and forced into an aluminum die casting machine equipped with a steel mould (called a die) to shape complex and highly precise pieces. The process is commonly used in the production of parts of complex shapes, with well-defined dimensional accuracy and smooth finish surfaces. Aluminum die casting is well-recognized to produce durable, lightweight, and corrosion-resistant parts that are suitable in industries like automaker, aerospațial, electronics and consumer product manufacturing. The aluminum die casting process guarantees the parts’ repeatability, and its production is highly efficient with limited wastage of materials and finished items requiring little or no processing. Aluminum and the accuracy of the die casting process make this a natural way to make high volume, premium-quality metal parts.

Există câteva etape importante în procesul de turnare sub presiune a aluminiului:

• Pregătirea matriței: A die casting mould or a mould commonly constructed out of high quality steel like 8407, 8418, 1.2343 ESR etc, die casting tooling contains with two halves that form the final shape of the desired metal part. Preheating and oiling of the die casting mould are performed to make the cast part simple to get out.
• Topirea: Whilst in the furnace, the softened aluminium is brought to a molten form, at a temperature of approximately 550°C to 610 °C.
• Injecție: Molten aluminum alloy is injected into the mould cavity at high pressure, and it is injected rapidly to enable intricate details not to spill over during the injection process.
• Răcire și ejecție: When the mould is filled, the liquid aluminium alloy is cooled and solidifies in the mould cavity. The mould halves are opened by die casting machine, and the part is ejected after they have cooled down.
• Finisare: The die cast part can subsequently be handled to reach its specifications, such as processing that may include trimming, machining or other types of surface treatment.

Types of Aluminum Die Casting Processs

Due to the variability of the die casting procedure, along with the different properties of the mould, there are various types into which aluminium die casting may fall. These are the main categories of processes of aluminium die casting:

1. Turnare sub presiune înaltă

Aluminum die casting is mostly done by high- pressure die casting process. During this procedure, a steel mould (die) is flooded with molten aluminum under high pressure so that the material fills all the cavities and the complex details have high precision.

• Beneficii: good precision, fast cycle time, high finish on the surface, and good dimensional repeatability. It is suitable for large quantity mass production.
• Aplicații: Componente auto turnate sub presiune such as engine blocks, transmission housings, and automotive interior parts, consumer electronics and machinery.
• Dezavantaje: High initial die casting tooling cost, not suiable to low volume production.

2. Turnare sub presiune joasă

În turnarea sub presiune joasă, aluminiul topit este turnat în matriță la presiune joasă și, de obicei, în partea de jos a matriței. Matrița este umplută încet cu ajutorul presiunii, astfel încât metalul topit să poată curge constant în interiorul matriței și să se solidifice.

• Beneficii: Acesta poate fi utilizat pentru a crea componente mai mari cu mai puține defecte, cum ar fi porozitatea, ceea ce duce la componente mai puternice.
• Aplicații: Piese aerospațiale, piese auto supradimensionate și piese structurale unde sunt necesare o rezistență și o integritate mai mari ale materialului.
• Dezavantaje: Unit price is very high, not suiable to high volume production.

3. Turnare sub presiune în vid

Turnarea sub presiune necesită adăugarea unui vid care să elimine aerul și gazele din gaura matriței înainte de injectare. Acest lucru reduce porozitatea acestuia, precum și alte defecte create de aerul blocat, și creează piese mai curate și mai reproductibile.

• Beneficii: piese de calitate superioară cu defecte reduse, inclusiv porozitate, caracteristici mecanice superioare și rezistență a materialului.
• Aplicații: Componente în industria aerospațială, dispozitive medicale și componente de utilizare finală în care sunt necesare precizie dimensională și rezistență.

4. Turnarea prin strângere

Turnarea în presiune este o combinație între turnare și forjare. Ea îmbină cele două operațiuni prin injectarea aluminiului topit într-o matriță la presiune ridicată, dar și prin supunerea matriței la presiune suplimentară în timpul răcirii.

• Avantaje: Cel mai bun din ambele lumi, turnare și forjare, deoarece are o rezistență bună și un finisaj de suprafață excelent, fiind astfel util în zonele foarte solicitate.
• Aplicații: Piese auto care necesită o combinație de rezistență și formă complexă, cum ar fi piesele de suspensie și roțile.

5. Turnarea permanentă a matrițelor

Turnarea în matriță permanentă presupune utilizarea unor matrițe fabricate din metale care pot fi utilizate în mod repetat. Spre deosebire de turnarea în nisip, în care matrițele sunt consumabile (adică sunt utilizate o singură dată), în turnarea permanentă practic orice metal, cum ar fi oțelul, poate fi utilizat ca matriță care poate rezista căldurii aluminiului topit.

• Avantaje: Pot fi mai precise din punct de vedere dimensional și au finisaje de suprafață mai netede decât matrițele turnate în nisip. O alegere bună pentru fabricarea pieselor în cantități medii - mari.
• Aplicații: Piese de dimensiuni mici și medii în aplicații auto și industriale, de ex. suporturi, carcase.

6. Turnare cu nisip de aluminiu

Turnarea în nisip poate fi, de asemenea, utilizată în aluminiu, deși nu la fel de frecvent ca turnarea sub presiune. O matriță de nisip este turnată în acest proces, iar aluminiul topit este turnat în matriță. Cu ajutorul matrițelor de nisip se realizează o producție unică și de volum redus.

• Beneficii: Este potrivit pentru a fi utilizat atunci când este vorba de realizarea de piese mari sau complicate. Economic de utilizat în producția de volum redus.
• Aplicații: Automobile marine și industrie, piese turnate mari din aluminiu, de exemplu blocuri motor, carcase de pompe.

Aluminiu Die Casting Cerințe materiale

Pentru a obține o componentă de calitate și durabilă, turnarea sub presiune a aluminiului necesită materiale speciale pentru a obține cele mai bune produse. Principalele resurse necesare pentru acest proces sunt:

• Aliaje de aluminiu: It is essential to select an aluminium alloy because it plays a significant role in acquiring the required properties in the final product. Popular aluminum alloys die cast alloys are A380, A360, A383, ADC12, LM25, A356, etc. These alloys include good fluidity, strength and corrosion resistance. some of other special alloys still can be made accroding to customer requirement, such as 6061 or 6063. Contactați-ne if you need special aluminum alloy for your die casting products.
• Material matriță: The mould material commonly used in aluminium die casting is steel moulds (the dies used). Steel moulds are very durable and have a high strength to resist both high pressure and temperature. Tool steels such as H13, 8407, 8418 or 1.2343 ESR tend to be used for their thermal fatigue resistance and wear.
• Lubrifianți: Matrițele sunt lubrifiate sau suprafețele lor sunt tratate cu agenți de eliberare, astfel încât frecarea dintre matriță și materialul turnat să fie redusă sau inexistentă și pentru a evita lipirea materialului turnat în interiorul matriței. Acest lucru garantează ejecția fluidă a pieselor și prelungește durata de viață a matriței.
• Cuptor: Trebuie să existe un cuptor care să aducă lingourile de aluminiu la temperatura necesară pentru a le injecta în matriță (de obicei între 660 o C și 720 o C).
• Sisteme de injecție: Injecția cu piston și cameră trebuie să fie un sistem de materiale cu rezistență ridicată, deoarece acestea trebuie să reziste la presiunile ridicate la care este propulsat aluminiul topit.

Atunci când sunt selectate și controlate cu atenție, aceste materiale sunt capabile să producă componente de succes din aluminiu turnat sub presiune care se potrivesc perfect sau posedă dimensiunea, rezistența și finisajele de suprafață necesare care pot fi aplicabile în orice industrie dată.

Beneficiile turnării sub presiune a aluminiului

• Geometrii complexe: Acesta poate face forme complexe cu o precizie extremă și cu mai puțină nevoie de a retrage procesarea suplimentară.
• Raport ridicat rezistență/greutate: Una dintre proprietățile aluminiului, ușurința și rezistența sa, se pretează la utilizări în care greutatea este un considerent major.
• Rezistență la coroziune: Aluminiul poate dobândi în mod natural un strat protector de oxid, făcând metalul foarte rezistent la coroziune.
• Conductivitate termică și electrică superbă: Este aplicabil în componente care necesită o conductivitate de calitate în ceea ce privește căldura sau electricitatea.
• Reciclabilitate: Procesul de reciclare a aluminiului este ecologic, deoarece aluminiul este sută la sută scalabil.

Dezavantajele turnării sub presiune a aluminiului

• Costuri ridicate ale sculelor inițiale: They can be very expensive to design and make die casting molds to manufacture, especially for a complex part. So for HPDC process is not good option for low volume production requirement.
• Alegerea materialului restricționată: Acest lucru se datorează în principal aplicabilității limitate a materialelor, deoarece alegerea este limitată în principal la aluminiu și aliajele sale, deși alte materiale ar putea să nu fie aplicabile acestui proces.
• Probleme de porozitate: Gazul poate fi prins în aluminiul topit, gazul dizolvat în porozitate, ceea ce poate cauza prezența unui gol în turnare.
• Constrângeri de dimensiune: Componenta sau piesa turnată este limitată de capacitatea mașinii de turnare sub presiune.

Utilizări ale aluminiului turnat sub presiune

În multe o industrie este aluminiu turnare sub presiune este:

• Automotive die casting: Blocul motor, carcasele transmisiei și părțile structurale.
• Aerospace die casting: părți ale structurii și motorului aeronavei.
• Electronics die casting parts: Carcase, produse pentru echipamente electronice și radiatoare.
• Bunuri de larg consum: Echipamente și energie pentru producția alimentară.
• Industrial die casting components: Componente hidraulice și piese mecanice.

Aliaje de aluminiu turnat sub presiune

Mai multe aliaje de aluminiu sunt disponibile în mod normal în piese turnate sub presiune:

• A380: Au o bună fluiditate sau etanșeitate la presiune și se potrivesc bine cu orice forme complexe.
• A360: Acesta oferă o bună rezistență la coroziune, în special atunci când este necesar în medii marine.
• A413: De asemenea, numit oțel de înaltă rezistență prelucrabil, este utilizat în componente auto.
• B390: Are un conținut critic de siliciu și are cea mai bună rezistență la uzură.

Toate aplicațiile au nevoi diferite; astfel, fiecare aliaj are proprietăți modificate în funcție de aplicație, ceea ce face ca un producător să aleagă cel mai potrivit material.

Considerații privind proiectarea turnării sub presiune a aluminiului

Există diverși factori de luat în considerare în ceea ce privește proiectarea pieselor din aluminiu turnat sub presiune:

• Grosimea peretelui: Grosimea constantă a peretelui asigură o răcire similară, ceea ce reduce șansele de apariție a defectelor.
• Unghiuri de proiectare: Pereții matriței sunt ușor conicați, astfel încât să poată îndepărta cu ușurință piesa turnată.
• Radii și fileuri: Adăugarea de margini rotunjite la margini reduce concentrarea tensiunilor, iar matrița este umplută.
• Designul porții: Proiectarea porților ar pune în aplicare amplasarea corectă a porților pentru a obține un flux metalic uniform și pentru a minimiza turbulențele.
• Mecanisme de ejecție: În acest fel, pot fi proiectate sisteme de ejecție bune pentru a evita ruperea piesei turnate și a procesului de ejecție.

Respectarea următoarelor principii de proiectare permite producătorilor să eficientizeze procesul de turnare sub presiune și să creeze componente metalice de înaltă calitate.

Tendințele viitoare ale turnării sub presiune a aluminiului

Industria turnării sub presiune a aluminiului se află în fața unui viitor luminos pe baza îmbunătățirilor tehnologice, a materialelor și a proceselor. Unele dintre noile tendințe sunt, de asemenea, de natură să domine industria:

Automatizare, Robotică

Se crede că automatizarea va avea o influență pozitivă asupra creșterii eficienței și consecvenței procesului de turnare sub presiune a aluminiului. Utilizarea roboticii și a sistemelor automatizate este în creștere în procesul de turnare pentru îndeplinirea unor sarcini precum manipularea matrițelor, îndepărtarea pieselor și inspecția. În afară de reducerea costurilor cu forța de muncă, acest lucru va oferi, de asemenea, un grad mai mare de precizie și va elimina șansele de eroare umană.

Imprimare 3D și prototipuri rapide

Există, de asemenea, impactul pe care îl au tehnologiile de imprimare 3D în industria turnării sub presiune. Cu ajutorul imprimării 3D, se pot realiza prototipuri rapide pentru a oferi producătorilor mai mult timp pentru a verifica și îmbunătăți designul pieselor slabe înainte de a întreprinde prototiparea producției la scară largă. Acest lucru economisește timpul de lansare pe piață, iar matrițele de turnare sub presiune care sunt produse la final sunt optimizate.

Lightweighting / Durabilitate

Având în vedere că tot mai multe companii își concentrează atenția asupra proceselor de reducere a greutății, în special în industriile auto și aerospațială, turnarea sub presiune a aluminiului devine și mai mult o necesitate. Există o nevoie tot mai mare de a utiliza piese ușoare, dar puternice, iar aluminiul, cu raportul său rezistență/greutate, se potrivește perfect aplicațiilor. Acest lucru generează în continuare un mare interes pentru durabilitate, unde accentul se pune mai mult pe utilizarea substanțelor reciclabile și pe asigurarea unei risipe mai mici în timpul turnării.

Materiale și aliaje Inovare

Turnarea sub presiune a aluminiului este dezvoltată odată cu apariția noilor aliaje de aluminiu și a materialelor hibride. Materialele oferă proprietăți îmbunătățite, cum ar fi uzura mai slabă, mai puternică și o bună conductivitate termică. Acest lucru duce la noi aplicații ale turnării sub presiune în sector, în industriile de înaltă performanță, cum ar fi industria electronică, industria auto și industria energiei regenerabile.

Probleme și soluții în turnarea sub presiune a aluminiului

Deși turnarea sub presiune a aluminiului prezintă mai multe beneficii, aceasta vine și cu provocări cărora producătorii trebuie să le facă față pentru a maximiza procesul:

1. Probleme legate de porozitate

Integritatea produsului final poate fi, de asemenea, slăbită din cauza porozității sau a pungilor de aer conținute în ghips. În încercarea de a contracara această problemă, producătorii au recurs la controlul temperaturii și presiunii metalului în timpul injecției. De asemenea, turnarea sub vid, prin care se folosește vidul în timpul procesului de injectare, elimină aerul prins și minimizează porozitatea.

2. Costuri de scule

Punerea în funcțiune a matrițelor de înaltă calitate poate fi costisitoare, în special atunci când piesele sunt complicate sau atunci când există un design cu volum redus. În încercarea de a reduce costul sculelor, producătorii vin cu tehnologii îmbunătățite de fabricare a matrițelor, inclusiv imprimarea tridimensională a matrițelor și procesul de utilizare a unor materiale pentru matrițe mai rentabile, care ar putea fi supuse la cât mai multe cicluri fără a fi distruse.

3. Micșorarea și deformarea

Aluminiul se răcește și se solidifică și are tendința de a se contracta, rezultând o deformare sau o dimensiune incorectă. Procesul de turnare trebuie să fie bine controlat pentru a rezolva această dificultate, adică turnarea trebuie să aibă cele mai bune rate de răcire și cea mai bună compoziție a materialelor. Acestea pot fi urmate de operațiuni ulterioare turnării (tratament termic sau prelucrare) pentru a continua reglarea fină a geometriei și a caracteristicilor piesei.

GC Precision Mould: Partenerul de încredere al calității

GC Precision mould poate fi furnizorul dvs. de încredere de producție de precizie superioară care se concentrează pe aluminiu turnat sub presiune, prelucrare și turnare prin injecție a metalelor. Experiența și dedicarea pentru excelență ne-au oferit ani de zile de piese fiabile și performante care ne-au creat reputația de lungă durată de a produce piese de înaltă calitate, proiectate cu precizie pentru industria auto, industria aerospațială și industria electronică, pentru a numi doar câteva. Funcționând ca un furnizor de încredere și orientat spre calitate, GC Precision mould are angajamentul de a oferi soluții inovatoare și rentabile în fiecare produs care necesită precizie și fiabilitate. Avem o tehnologie superioară și angajați calificați, care motivează clienții să apeleze la serviciile noastre atunci când au nevoie de servicii și produse de înaltă calitate.

Concluzie

Turnarea sub presiune a aluminiului este parte integrantă a industriei moderne de producție, deoarece conduce la niveluri ridicate de precizie, la fabricarea de piese complexe și la fabricarea de componente ușoare, dar puternice. Datorită presiunii crescute de a obține performanțe mai bune, de a reduce grija față de mediu și de a crește viteza de producție, turnarea sub presiune a aluminiului va continua să fie un proces esențial. Dezvoltarea ulterioară a tehnologiei, a materialelor și a automatizării a asigurat faptul că această tehnică de fabricație rămâne eficientă și capabilă să răspundă nevoilor concurente ale diferitelor industrii.

Turnarea sub presiune a aluminiului va găsi o modalitate de a se dezvolta în continuare prin luarea în considerare a problemelor legate de costul sculelor, porozitate și prin recuperarea decalajului față de inovația imprimării 3D și tendințele de producție durabilă, păstrându-și statutul de unul dintre procesele fundamentale ale producției de înaltă tehnologie la nivel global.

Întrebări frecvente

1. Care sunt industriile deservite de GC Precision Mould?

Automobilele, industria aerospațială, electronica și telecomunicațiile sunt câteva dintre domeniile pe care GC Precision Mould le abordează. Compania se ocupă cu fabricarea de servicii de turnare sub presiune și de matrițe de calitate superioară pentru clienții din aceste industrii și, astfel, cu precizia și durabilitatea tuturor produselor.

2. Care sunt serviciile oferite de GC Precision Mould?

GC Precision Mould offers one stop services die casting manufacturing, which include the development of prototypes, the design of moulds, production in large numbers, finishing of the surface, and assembly. They have the knowledge of die casting and mould installations, thus, they provide measurement-accurate components applicable to different applications.

3. Când s-a deschis GC Precision Mould?

GC Precision Mould was founded in 1999, and it has more than 20 years in the die casting sector. They have wide experience and applications in their services of quality dies and mould solutions, and this has made them one of the best manufacturers of die casting parts and mould solutions in China.