Vad är pressgjutning av aluminium

Gjutning av aluminium 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. 

Processen ger enastående måttprecision, vilket är viktigt för delar som kräver att strikta gränser uppfylls. Aluminiumgjutning kan massproducera delar inom fordons-, flyg-, elektronik- och konsumentvaruindustrin på grund av dess produktionshastighet. Den stöder en hög volymhastighet, låg efterbearbetning och kostnadsfaktorn och gynnas därför framför andra tillverkningstekniker när det gäller tillverkning av små delar och stora delar. Dessutom kan aluminiumgjutningen återvinnas; processen är således hållbar.

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, flyg- och rymdindustrin, 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.

Det finns några viktiga steg i gjutningsprocessen för aluminium:

• Förberedelse av gjutform: 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.
• Smältande: Whilst in the furnace, the softened aluminium is brought to a molten form, at a temperature of approximately 550°C to 610 °C.
• Injektion: 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.
• Kylning och utmatning: 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.
• Efterbehandling: 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. Tryckgjutning under högt tryck

Gjutning av aluminium 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.

• Fördelar: good precision, fast cycle time, high finish on the surface, and good dimensional repeatability. It is suitable for large quantity mass production.
• Applikationer: Automotive die casting components such as engine blocks, transmission housings, and automotive interior parts, consumer electronics and machinery.
• Nackdelar: High initial die casting tooling cost, not suiable to low volume production.

2. Tryckgjutning med lågt tryck

Vid lågtrycksgjutning hälls smält aluminium i formen vid lågt tryck och vanligtvis i botten av formen. Formen fylls långsamt med hjälp av tryck så att den smälta metallen kan flöda stadigt inuti formen och stelna.

• Fördelar: Det kan användas för att skapa större komponenter med färre defekter, till exempel porositet, vilket leder till starkare komponenter.
• Applikationer: Flygplansdelar, överdimensionerade bildelar och konstruktionsdelar där det krävs högre hållfasthet och materialintegritet.
• Nackdelar: Unit price is very high, not suiable to high volume production.

3. Vakuumgjutning

Pressgjutning kräver att ett vakuum tillförs som tränger ut luft och gaser från formens hål före injektion. Detta minskar porositeten, liksom andra defekter som skapas av luft, och skapar renare och mer reproducerbara delar.

• Fördelar: delar av överlägsen kvalitet med färre defekter, inklusive porositet, överlägsna mekaniska egenskaper och materialstyrka.
• Applikationer: Komponenter inom flyg- och rymdindustrin, medicintekniska produkter och slutanvändningskomponenter där måttnoggrannhet och styrka krävs.

4. Gjutning med klämfunktion

Pressgjutning är en kombination av gjutning och smidning. De två metoderna kombineras genom att smält aluminium sprutas in i en form under högt tryck, men formen utsätts också för ytterligare tryck under avkylningen.

• Fördelar: Det bästa av både gjutning och smide eftersom det har god hållfasthet och en fantastisk ytfinish, och därför är användbart i områden med hög belastning.
• Applikationer: Bildelar som kräver en kombination av styrka och komplex form, t.ex. fjädringsdelar och hjul.

5. Gjutning av permanentformar

Vid permanentgjutning används gjutformar som tillverkats av metaller som kan användas flera gånger. Till skillnad från sandgjutning, där gjutformarna är förbrukningsbara (dvs. de används en gång), kan vid permanentgjutning i stort sett vilken metall som helst, t.ex. stål, användas som gjutform som kan motstå värmen från det smälta aluminiumet.

• Fördelar: Kan vara mer måttnoggranna och ha jämnare ytfinish än sandgjutna formar. Ett bra val för tillverkning av delar i medelstora och stora serier.
• Applikationer: Små till medelstora delar i fordons- och industriapplikationer, t.ex. fästen, höljen.

6. Sandgjutning av aluminium

Sandgjutning kan också användas i aluminium, men inte lika ofta som pressgjutning. I denna process gjuts en sandform och smält aluminium hälls i formen. Engångs- och lågvolymproduktion sker med hjälp av sandformar.

• Fördelar: Den är lämplig att använda när det gäller att tillverka stora och eller komplicerade delar. Ekonomisk att använda i lågvolymproduktion.
• Applikationer: Marina bilar och industrier, stora gjutgods i aluminium, t.ex. motorblock, pumphus.

Krav på material för gjutning av aluminium

För att få en hållbar komponent av hög kvalitet kräver pressgjutning av aluminium speciella material för att få de bästa produkterna. De viktigaste resurserna som krävs för denna process är:

• Aluminiumlegeringar: 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. Kontakta oss if you need special aluminum alloy for your die casting products.
• Material för gjutform: 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.
• Smörjmedel: Formarna smörjs eller ytbehandlas med släppmedel så att det blir mindre eller ingen friktion mellan formen och det gjutna materialet och för att undvika att det gjutna materialet fastnar i formen. Detta garanterar en smidig utmatning av detaljen och förlänger formens livslängd.
• Värmepanna: Det måste finnas en ugn som för upp aluminiumgöt till den temperatur som krävs för att spruta in dem i formen (vanligtvis mellan 660 o C och 720 o C).
• Insprutningssystem: Kolv- och kammarinsprutningen måste vara ett höghållfast materialsystem eftersom de måste stå emot de höga tryck som det smälta aluminiumet utsätts för.

När dessa material väljs och kontrolleras noggrant kan de producera framgångsrika pressgjutna aluminiumkomponenter som passar perfekt eller har den nödvändiga storleken, styrkan och ytfinishen som kan vara tillämplig i en viss bransch.

Fördelar med pressgjutning av aluminium

• Komplexa geometrier: Den kan göra komplexa former med extrem noggrannhet och mindre behov av att ta bort extra bearbetning.
• Högt förhållande mellan styrka och vikt: En av egenskaperna hos aluminium, dess lätta vikt och styrka, lämpar sig för användningsområden där vikten är en viktig faktor.
• Motståndskraft mot korrosion: Aluminium kan på naturlig väg få ett skyddande oxidskikt, vilket gör metallen mycket motståndskraftig mot korrosion.
• Utmärkt termisk och elektrisk ledningsförmåga: Den kan användas i komponenter som kräver god ledningsförmåga när det gäller värme eller elektricitet.
• Återvinningsbarhet: Processen med att återvinna aluminium är miljövänlig eftersom aluminium är hundra procent skalbart.

Nackdelar med gjutning av aluminium

• Höga kostnader för initiala verktyg: 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.
• Begränsat materialval: Detta beror främst på den begränsade materialtillämpningen, eftersom valet huvudsakligen är begränsat till aluminium och dess legeringar, även om andra material kanske inte är tillämpliga på denna process.
• Problem med porositet: Gasen kan bli instängd i det smälta aluminiumet, upplöst gas i porositet, vilket kan orsaka att ett tomrum uppstår i gjutningen.
• Begränsningar i storlek: Komponenten eller den gjutna delen begränsas av pressgjutningsmaskinens kapacitet.

Användningsområden för gjutning av aluminium

I många en bransch är aluminiumgjutning är:

• Automotive die casting: Motorblock, växellådshus och strukturella delar.
• Aerospace die casting: delar av flygplanets struktur och motor.
• Electronics die casting parts: Höljen, produkter för elektronisk utrustning och kylflänsar.
• Konsumentvaror: Utrustning och kraft för livsmedelstillverkning.
• Industrial die casting components: Hydrauliska komponenter och mekaniska delar.

Legeringar för pressgjutning av aluminium

Flera aluminiumlegeringar är normalt tillgängliga i pressgjutgods:

• A380: Har god flytbarhet eller trycktäthet och passar bra till alla komplexa former.
• A360: Det ger god korrosionsbeständighet, särskilt när det krävs i marina miljöer.
• A413: Det kallas också högbearbetningsbart höghållfast stål och används i komponenter till fordonsindustrin.
• B390: Den har ett kritiskt innehåll av kisel och den har den bästa slitstyrkan.

Alla applikationer har olika behov och därför har varje legering olika egenskaper beroende på applikationen, vilket gör att tillverkaren måste välja det material som passar bäst.

Designöverväganden för gjutning av aluminium

Det finns olika faktorer att ta hänsyn till när det gäller att utforma delar i aluminiumgjutning:

• Väggens tjocklek: Konstant väggtjocklek säkerställer att liknande kylning sker vilket minskar risken för defekter.
• Utkast till vinklar: Formväggarna är något avsmalnande så att man lätt kan ta ut den gjutna delen.
• Radier och filéer: Genom att lägga till rundade kanter på kanterna minskar spänningskoncentrationen och formen fylls.
• Design av grindar: Portkonstruktionen innebär att portarna placeras på rätt sätt för att uppnå ett jämnt metallflöde och minimera turbulensen.
• Utskjutningsmekanismer: På så sätt kan bra utmatningssystem konstrueras för att undvika brott på den gjutna delen och utmatningsprocessen.

Genom att följa följande konstruktionsprinciper kan tillverkarna effektivisera pressgjutningsprocessen och skapa metallkomponenter av hög kvalitet.

Framtida trender för pressgjutning av aluminium

Aluminiumgjutningsindustrin går en ljus framtid till mötes tack vare förbättringar inom teknik, material och processer. Några av de nya trenderna kommer sannolikt också att dominera branschen:

Automation, robotteknik

Man tror att automatisering kommer att ha ett positivt inflytande på att öka effektiviteten och konsekvensen i processen för pressgjutning av aluminium. Användningen av robotteknik och automatiserade system ökar i gjutningsprocessen för att utföra vissa uppgifter som formhantering, borttagning av delar och inspektion. Förutom att sänka arbetskostnaderna kommer detta också att ge en högre grad av noggrannhet och eliminera risken för mänskliga fel.

3D-utskrifter och snabb prototyptillverkning

3D-printingtekniken har också en stor inverkan på pressgjutningsindustrin. Med 3D-printing kan snabb prototypframtagning göras så att tillverkarna får mer tid på sig att verifiera och förbättra konstruktionen av svaga delar innan prototypframtagningen för fullskalig produktion påbörjas. Det ger kortare tid till marknaden och de pressgjutningsformar som tillverkas i slutändan är optimerade.

Lättviktssystem / Hållbarhet

I takt med att allt fler företag koncentrerar sig på lättviktsprocesser, främst inom fordons- och flygindustrin, blir pressgjutning av aluminium alltmer nödvändigt. Det finns ett ständigt växande behov av att använda lätta men starka delar, och aluminium med sitt stora styrka-till-vikt-förhållande passar applikationerna vackert. Detta ger ytterligare ett stort intresse för hållbarhet, där fokus ligger mer på att använda återvinningsbara ämnen och säkerställa mindre slöseri under gjutningen.

Material och legeringar Innovation

Aluminiumgjutning utvecklas med tillkomsten av nya aluminiumlegeringar och hybridmaterial. Materialen ger förbättrade egenskaper, som svagare slitage, starkare och god värmeledningsförmåga. Detta resulterar i nya tillämpningar av pressgjutning inom sektorn, högpresterande industrier som elektronik, fordons- och förnybar energiindustri.

Problem och lösningar inom pressgjutning av aluminium

Även om pressgjutning av aluminium innebär flera fördelar, kommer det också med utmaningar som tillverkarna måste hantera för att maximera processen:

1. Frågor om porositet

Slutproduktens integritet kan också försvagas på grund av porositet eller de luftfickor som finns i gjutgodset. För att försöka motverka detta problem har tillverkarna börjat kontrollera metallens temperatur och tryck under formsprutningen. Vakuumgjutning, där vakuum används under injektionsprocessen, eliminerar också instängd luft och minimerar porositeten.

2. Kostnader för verktyg

Det kan vara dyrt att ta fram högkvalitativa formverktyg, särskilt när delarna är komplicerade eller när det rör sig om en lågvolymkonstruktion. I ett försök att sänka verktygskostnaderna lanserar tillverkarna förbättrade tekniker för formtillverkning, bland annat tredimensionell tryckning av formar och användning av mer kostnadseffektiva formmaterial som kan genomgå så många cykler som möjligt utan att förstöras.

3. Krympning och skevhet

Aluminium kyls och stelnar, och det har en tendens att krympa, vilket resulterar i en skevhet eller felaktig storlek. Gjutningsprocessen bör vara väl kontrollerad för att lösa detta problem, dvs. gjutningen bör ha de bästa kylhastigheterna och materialsammansättningen. Dessa kan följas av operationer efter gjutningen (värmebehandling eller maskinbearbetning) för att fortsätta finjustera detaljens geometri och egenskaper.

GC Precisionsformar: Den pålitliga kvalitetspartnern

GC Precision Moulding kan vara din pålitliga leverantör av överlägsen precisionstillverkning som fokuserar på pressgjutning av aluminiummaskinbearbetning och formsprutning av metall. Erfarenhet och ett engagemang för excellens har gett oss år av pålitliga, toppresterande delar som skapar vårt långvariga rykte om att producera högkvalitativa, exakt konstruerade delar för bilindustrin, flygindustrin och elektronikindustrin, för att nämna några. Genom att fungera som en kvalitetsorienterad och pålitlig leverantör har GC Precision Mold åtagit sig att leverera innovativa och kostnadseffektiva lösningar i varje produkt som kräver precision och tillförlitlighet. Vi har överlägsen teknik och skickliga medarbetare, vilket motiverar kunderna att använda våra tjänster när de behöver högkvalitativ service och produkter.

Slutsats

Aluminiumgjutning är en viktig del av den moderna tillverkningsindustrin eftersom den leder till höga precisionsnivåer, tillverkning av komplexa delar och tillverkning av lätta men starka komponenter. På grund av det ökade trycket på att prestera bättre, minska miljöbelastningen och öka produktionshastigheten kommer pressgjutning av aluminium att fortsätta att vara en nyckelprocess. Vidareutveckling av teknik, material och automation har säkerställt att denna tillverkningsteknik förblir effektiv och kan leverera till de konkurrerande behoven hos olika industrier.

Pressgjutning av aluminium kommer att kunna utvecklas ytterligare genom att ta hänsyn till verktygskostnader, porositet och genom att komma ikapp innovationerna inom 3D-printing och hållbara tillverkningstrender, och därmed behålla sin ställning som en av de grundläggande processerna för högteknologisk produktion globalt.

Vanliga frågor

1. Vilka branscher betjänas av GC Precision Mould?

Bilar, flyg, elektronik och telekommunikation är några av de områden som GC Precision Mould vänder sig till. Företaget tillverkar högkvalitativa pressgjutnings- och formverktygstjänster till kunder inom dessa branscher, vilket säkerställer precisionen och hållbarheten hos alla produkter.

2. Vilka tjänster erbjuder 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. När öppnade 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.