Semi-Solid Die Casting (SSDC) involves injecting a metal slurry (20-60% solid) at 580-620°C under 50-100 MPa pressure. This forms a globular microstructure, enhancing strength by up to 20%. Shear rates are typically below 10 s⁻¹, ensuring controlled mold filling for precise parts. Common alloys include Aluminum A356, LM25, and Magnesium AZ91D.

Learn why Semi-Solid Die Casting is preferred to get precision results. Discover how it works and what its key methods, applications, and advantages are.

Что такое полутвердое литье под давлением?

Semi-solid die casting is a manufacturing process. It is used to form metal into a semi-solid state. These parts are dough-like, equally containing both liquid and solid shapes. This kind of slurry helps the manufacturer to produce top-quality, intricate parts. It is widely used in industries, whether it is automotive or consumer electronics. Semi-Solid aluminum Die Casting parts are stronger and have almost zero defects compared to traditional casting.

 Тиксотропия и реопексия

1. Реокастинг (тиксотропное поведение)

Процесс реокастинга начинается после получения стандартного металлического слитка. Это может быть алюминиевый сплав A356. Металлурги расплавляют эти слитки при начальной температуре 650°C в печи.

Когда расплавленный материал начинает остывать до полутвердой температуры 580°C, рабочие используют механическую мешалку, вращая ее со скоростью 500 оборотов в минуту. При этом твердые частицы разбиваются на крошечные глобулы. Их размер составляет 50-100 микрон.

Перемешивание обеспечивает тиксотропное поведение. Это полутвердое состояние литья с твердыми частицами 40%. При надавливании оно течет очень плавно.

В дальнейшем этот шлам используется для литья различных компонентов, таких как детали подвески автомобилей.

2. Тиксокастинг (реопектическое поведение)

При тиксолитье производители используют готовые заготовки. Это такие сплавы, как магний AZ91D. Обычно в этом материале уже есть правильная глобулярная микроструктура.

Металлисты впервые увидели эти заготовки. Их длина во многих случаях варьируется, но обычно составляет от 150 мм. Они переплавили эти заготовки, применяя температуру 575°C. Это соответствует стандартному тиксованию. Процесс длится 15 минут в индукционной печи, пока материал не примет идеальную полутвердую форму.

Производители подают этот материал в форму со скоростью 1 м/с. Он отличается от тиксотропного тем, что не является более тонким. Напротив, это своего рода реопексия.

Этот процесс повышает вязкость при сдвиге (10%). В результате снижается риск возникновения турбулентного потока и захвата воздуха. При литье таких компонентов, как корпуса ноутбуков, эти характеристики позволяют получить более гладкие поверхности.

Как скорость сдвига регулирует поток?

Сайт semi-solid aluminum alloys have shear rates below the typical range of 10 s⁻¹. Being a thick state, it moves slowly into a mold cavity, filling each section properly, especially in need of thin casting.

Стрижка увеличивается, когда узкие затворы толкают металл с высокой скоростью. Он заполняет форму за 0,5 секунды, изготавливая точные изделия.

Параметром является утончение при сдвиге. Это позволяет рабочим контролировать течение металла на различных этапах литья.

Твердая фракция

The solid fraction (fₛ) is the proportion of the solid content in Semi-Solid Die Casting. That’s what manufacturers keep within a feasible range of 20% and 60%.

При более низких условиях ниже 20% металл становится текучим, а слишком высокие, более 60%, приводят к образованию более твердой формы. Это вызывает проблемы в пресс-форме.

Эволюция микроструктуры

В отличие от старой дендритной структуры, полутвердый металл имеет глобулярную или розеткообразную микроструктуру. Частицы имеют круглую форму, что обеспечивает более плавное течение и минимизацию дефектов. Повышенная прочность и высокое качество - вот основные результаты этого процесса в конечной продукции.

Процесс полутвердого литья под давлением

Методы получения шлама

1. Активация расплава, вызванная деформацией (SIMA):

После покупки стандартных заготовок производители деформируют их при температуре 300 °С. Затем они помещают их в печи для повторного нагревания при температуре 580 °С. В этой жидкой матрице образуются сферические частицы (50 мкм). Этого вполне достаточно для полутвердой обработки.

2. Магнитогидродинамическое (МГД) перемешивание

Электромагнитные катушки используют ток 500А. Это позволяет осуществлять бесконтактное перемешивание со скоростью 600 об/мин. В результате этого процесса образуется идеальное твердое состояние 40%, исключающее загрязнение.

3. Отливка охлаждающего склона

Производитель спускает расплавленное состояние металла при температуре 620°C на скат. Обычно это медный скат с положением 60°.

Они используют ускоренное охлаждение для получения полутвердой суспензии более чем за 3 секунды.

Модификации инжекторных агрегатов

Используйте специальный тип коротких рукавов с керамическим термопокрытием. Они поддерживают температуру суспензии на уровне 570°C. Таким образом, вы можете лить без опасений на протяжении всей фазы впрыска.

Кроме того, точно сконструированные плунжеры обеспечивают равномерное заполнение формы. Критическая скорость составляет 0,3-0,8 м/с. Это позволяет сбалансировать работу и уменьшить вредное разделение фаз. Это происходит между жидкими и твердыми частицами суспензии.

Конструкция штампа

В случае с шиберными системами необходимо использовать штампы с большей площадью сечения 30%, чем обычные штампы. Это поможет поддерживать надлежащий поток полутвердых металлов.

Для систем бегунков следует предусмотреть плавные изгибы. Их радиус должен составлять не менее 20 мм. Это позволит поддерживать ламинарный поток металла и минимизировать турбулентность.

Что касается вентиляционных отверстий, то они точно обработаны до ширины 0,1 мм. Это позволяет контролировать захват воздуха во время литья. Кроме того, они решают проблему протечек.

Преимущества полутвердого литья под давлением

Более гладкие поверхности и точные размеры

Полутвердый металл поступает в секции штампа с контролируемой скоростью. Это намного медленнее, чем жидкий металл. Это также уменьшает количество воздушных пузырьков на 90 %.

In comparison to regular casting, this process reduces shrinkage (0.5%), which is less than the 1.2% when cooling. That also helps in making parts that are snap-fit.

Более прочная металлическая конструкция

Маленькие частицы круглой формы в полутвердом состоянии достаточно плотно упакованы друг с другом. Это означает, что они имеют более плотную структуру и 20% большую прочность при растяжении.

Вы можете согнуть его с большим усилием 15%, прежде чем он сломается. Такие детали служат дольше 30%, выдерживая многократные нагрузки.

Меньше отверстий и дефектов

There are almost zero empty spaces (1 to 2 %) inside  Semi-Solid Die Casting parta. Meanwhile, regular литьё под давлением has a 5 to 8 percent chance.

Благодаря этому процессу устраняются пузырьки воздуха, отверстия, усадка, трещины и неровности поверхности.

Экономия энергии

You must know another feature or benefit of thisSemi-Solid Die Casting process is energy saving. It reduces energy usage in many ways. For instance:

• Металл нагревается при температуре 580°C вместо 680°C.
• Более быстрые потоки (25%) потребляют меньше энергии.
• В процессе работы он сокращает отходы материала на 15 процентов.

Снижение производственных затрат

Поскольку для полутвердых деталей требуется меньше полировальных станков, на них экономится до 40%.

Из всего объема выпускаемой продукции 5% деталей может быть забраковано. Это меньше, чем 15 % нормальных процессов.

You can use the Semi-Solid Die Casting molds 50000 more times instead of only 30000 times.

Области применения полутвердого литья под давлением

Важнейшие автомобильные компоненты

Части полутвердого литья под давлением в автомобильной промышленности:

• Рулевые наконечники
• Опоры двигателя
• Корпуса трансмиссии
• Тормозные суппорты

Этот процесс позволяет получать очень сложные детали с конструктивными особенностями. Например, подрамники и рычаги подвески с полыми конструкциями.

В EV (электромобилях) такими деталями являются корпуса аккумуляторов и моторов. Они легкие и прочные. Кроме того, они выдерживают постоянные вибрации и тепловые нагрузки.

Высокопроизводительные детали для аэрокосмической промышленности

В полутвердом состоянии производятся аэрокосмические компоненты с прецизионным качеством. К ним относятся:

• Кронштейны крыльев
• Компоненты шасси
• Запчасти для турбинных двигателей
• Корпуса радаров
• Корпуса для авионики
• Спутник

Они долговечны и имеют меньший вес. Корпус системы наведения ракеты использует их для своих возможностей. Они обеспечивают жесткие допуски в критических условиях.

Измеренные достижения в производительности

В ходе полевых испытаний полутвердосплавные литые тормозные суппорты служат 80000 км до износа по старому методу. Кроме того, авиационные литые детали обладают 25% большей усталостной прочностью.

Детали автомобильных секторов приобретают повышенную ударопрочность (15%) при проведении краш-тестов.

Растущий рынок применения

Over time, growing market applications leverage Semi-Solid Die Casting to create:

• Точные корпуса антенн 5G с волноводами диаметром 0,05 мм.
• Лоток для медицинских имплантатов с поверхностью, устойчивой к бактериям.
• Корпуса двигателей дронов с улучшенным теплоотводом.

Более того, в электромобилях этот процесс используется для получения плоскостности 0,2 мм. Это на 300-миллиметровых участках охлаждающих пластин батареи.

Материалы, используемые при полутвердом литье под давлением

Особые обозначения сплавов

Алюминий A356 (AlSi7Mg) и магний AZ91D - это сплавы, которые лучше всего подходят для полутвердого литья под давлением. Они плавятся быстрее и равномернее, создавая идеальную текстуру.

Поскольку сплав A356 обладает высокой прочностью, именно поэтому автомобильные компании обычно используют его 70%. Между тем, сплав AZ91D хорошо сочетается с литьем легких корпусов электроники.

Реологические свойства

The charts depict how the alloys of Semi-Solid Die Casting work at different stages and varying solid fractions (Fs). At Fs=0.37. It shows a decline in viscosity when the shear rate raises from 1 to 10 s⁻¹.

Фракции типа Fs=0,48, которые выше, способствуют сгущению потока. Они используют большее усилие для заполнения фильеры. Этот график демонстрирует ситуацию, почему производители используют Fs между 0,40 и 0,45 для получения наилучшей продукции.

Поведение при затвердевании

Температура остывания отливок A356 в диапазоне 50°C. Они дают достаточно времени для распределения металла внутри формы.

Чтобы увеличить этот диапазон, вы можете добавить 0,3% магния. Это позволит увеличить температуру до 15°C для лучшего потока.

Напротив, сплав AZ91D быстрее принимает полностью твердую форму. Однако из него получаются детали с более прочными и тонкими стенками. Их толщина достигает 2 мм.

Вторичная обработка

Часто детали требуют меньшего количества этапов вторичной обработки. Это объясняется тем, что для них требуется удаление 0,1 мм поверхности против 0,5 мм для обычных отливок.

Кроме того, прохождение сплава A356 через термическую обработку позволяет повысить прочность до 20% без деформации.

Полутвердое литье под давлением в сравнении с традиционным литьем под давлением

Сравнение параметров процесса

Параметр	Полутвердое литье	Традиционное литье
Температура	580-620°C	680-720°C
Давление впрыска	50-100 МПа	70-150 МПа
Твердая фракция	30-50%	0% (полностью жидкий)
Время цикла	45-60 секунд	30-40 секунд

Структура материала

Глобулярная структура полутвердого литья обеспечивает прочность на 20 % выше, чем структура старого литья. Она содержит около 2 % пористости; и наоборот, 5,8%.

Факторы стоимости

Однако первоначальная стоимость выше до 20%. Тем не менее, он может быть экономически эффективным, поскольку сокращает отходы материала примерно на 15% и затраты на обработку до 40%. Это компенсирует его первоначальные затраты.

Когда выбирать

При необходимости выбирайте полутвердые:

При производстве выбирайте полутвердое литье под давлением:

• Тонкие стенки (<3 мм)
• Высокая прочность (>250 МПа)
• Объемы >20,000 единиц/год
• Гладкие поверхности (<3,2 мкм Ra)

Заключение:

Semi-solid die casting is made with a higher quality of toughness. It also adds excellent surface finishing with minimal porosity, around 30% less than the regular process.

Несмотря на то, что этот метод требует использования особых сплавов и дорогостоящих начальных установок, он становится экономически эффективным при изготовлении деталей, превышающих 20000 единиц.

The upcoming market is looking forward to expanding Semi-Solid Die Casting applications across automotive, aerospace, and emerging technologies. It focuses on discovering advancements in process control and tooling as well.

Мы Semi solid die casting manufacturer in China, if you have any semi solid aluminum die casting parts requirement, welcome to contact us.