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.

Yarı Katı Basınçlı Döküm Nedir?

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.

 Tiksotropi ve Reopeksi

1. Reokasting (Tiksotropik Davranış)

Reokasting işlemi, standart bir metal külçeye sahip olduktan sonra başlatılır. Bu alüminyum alaşımı A356 olabilir. Metal işçileri bu külçeleri bir fırında 650°C başlangıç sıcaklığında eritir.

Bu erimiş malzeme 580°C'lik yarı katı bir sıcaklıkta soğumaya başladığında, işçiler mekanik bir karıştırıcı kullanarak 500 rpm'de döndürüyorlar. Bunu yaparak katı parçacıklar küçük küreciklere ayrılır. Boyutları 50-100 mikron arasındadır.

Karıştırma tiksotropik davranışa neden olur. Bu, 40% katı partiküllü yarı katı hal dökümüdür. İttiğinizde çok düzgün bir şekilde akar.

Bu bulamaç daha sonra araba süspansiyon parçaları gibi endüstrilerin çok yönlü bileşenlerinin dökümünde kullanılır.

2. Tiksokasting (Reopektik Davranış)

Tiksokastingde üreticiler önceden hazırlanmış kütükler kullanırlar. Bunlar magnezyum AZ91D gibi alaşımlardır. Genellikle, bu malzemede zaten uygun bir küresel mikro yapı vardır.

Metal işçileri ilk olarak bu kütükleri görmüşlerdir. Uzunlukları birçok durumda değişmekle birlikte genellikle 150 mm arasında değişmektedir. Bu kütükleri 575°C sıcaklık uygulayarak yeniden erittiler. Bu, standart tiksokasting ile uyumludur. İşlem, malzeme ideal bir yarı katı form alana kadar bir indüksiyon fırınında 15 dakika sürüyor.

Üreticiler bu malzemeyi kalıbın içine 1 m/s hızla itmektedir. Bu tiksotropikten oldukça farklıdır çünkü daha ince değildir. Bunun yerine, bir tür reopeksidir.

Bu işlem kesme altında viskoziteyi artırır (10%). Bu da türbülanslı akış ve hava hapsolması risklerinin düşük olmasını sağlar. Dizüstü bilgisayar kasaları gibi bileşenleri döktüklerinde, bu özellikler daha pürüzsüz yüzeyler üretir.

Kesme Hızı Akışı Nasıl Kontrol Eder?

Bu 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.

Dar kapılar metali yüksek hızlarda ittiğinde kesme artar. Kalıbı 0,5 saniye içinde doldurarak hassas ürünler üretir.

Kesme incelmesi bir parametredir. Bu, çalışanların dökümün çeşitli aşamalarında metal akışıyla başa çıkmalarını sağlar.

Katı Fraksiyon

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%.

20%'nin altındaki düşük koşullar metali akıcı hale getirir ve çok yüksek, 60%'den daha fazla, daha sert bir formla sonuçlanır. Kalıpta sıkıntıya neden olur.

Mikroyapı Evrimi

Eski dendritik yapıya kıyasla, yarı katı metal küresel veya rozet benzeri bir mikro yapıya sahiptir. Parçacıkların yuvarlak şekilli olması daha düzgün bir akış sağlar ve kusurları en aza indirir. Geliştirilmiş mukavemet ve ince kalite, bu sürecin nihai çıktılardaki temel sonuçlarıdır.

Yarı Katı Basınçlı Döküm Prosesi

Bulamaç Üretim Yöntemleri

1. Gerilmeye Bağlı Eriyik Aktivasyonu (SIMA):

Standart kütükleri satın alan üreticiler bunları 300°C'de süzdükten sonra 580°C'de yeniden ısıtmak için fırınlara koyarlar. Bu sıvı matris içinde küresel parçacıklar oluşur (50μm). Bu yarı katı işleme için yeterince iyidir.

2. Manyetohidrodinamik (MHD) Karıştırma

Elektromanyetik bobinler 500A akım kullanır. Bu, temassız 600 rpm karıştırma yapmak için çalışır. Bu işlem sonucunda 40% ideal katı hal oluşur ve kontaminasyon önlenir.

3. Soğutma Eğimli Döküm

Üretici, eğim üzerinde 620°C'de metalin erimiş halini aşağı doğru akıtır. Bu genellikle 60° pozisyonlu bakır bir eğimdir.

Yarı katı bir bulamacı 3 saniyeden daha uzun sürede elde etmek için daha hızlı soğutma kullanırlar.

Enjeksiyon Ünitesi Modifikasyonları

Seramik termal kaplamalı özel bir kısa manşon tipi kullanın. Bulamacın sıcaklığını 570°C'de tutarlar. Böylece enjeksiyon aşaması boyunca endişelenmeden döküm yapabilirsiniz.

Buna ek olarak, hassas mühendislik ürünü pistonlar kalıbın eşit şekilde dolmasını sağlar. 0,3-0,8 m/s kritik hız ile çalışır. Bu özellik işlemleri dengeler ve zararlı faz ayrılmasını azaltır. Bu, bulamacın sıvı ve katı parçacıkları arasında gerçekleşir.

Kalıp Tasarımında Dikkat Edilecek Hususlar

Kapı sistemleri söz konusu olduğunda geleneksel kalıplardan daha büyük bir 30% kesit alanı kullanmalısınız. Bu, yarı katı metallerin düzgün akışının sağlanmasına yardımcı olacaktır.

Yolluk sistemleri için kademeli eğrilikler ekleyin. Bu en az 20 mm yarıçapa sahiptir. Bunu yaparak, teknikler laminer metal akışını koruyacak ve türbülansı en aza indirecektir.

Havalandırma yarıklarından bahsetmişken, bunlar 0,1 mm genişliğe kadar hassas bir şekilde işlenmiştir. Döküm sırasında hava sıkışmasını kontrol edecektir. Burada ayrıca sızıntı sorunlarıyla da ilgilenirler.

Yarı Katı Basınçlı Dökümün Avantajları

Daha Pürüzsüz Yüzeyler ve Hassas Boyutlar

Yarı katı metal kalıp bölümlerine kontrollü bir hızda akar. Bu, sıvı metalden çok daha yavaştır. Bu da hava kabarcıklarını 90 %'ye kadar azaltır.

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.

Daha Güçlü Metal Yapı

Yarı katı haldeki küçük, yuvarlak, şekilli parçacıklar yeterince sıkı bir şekilde bir araya gelir. Bu, gerildiklerinde 20% daha fazla mukavemet ile daha yoğun bir yapıya sahip oldukları anlamına gelir.

Kırılmadan önce 15% daha fazla kuvvetle bükebilirsiniz. Bu parçalar, tekrarlanan strese dayanıklılıkla 30% daha uzun süre dayanır.

Daha Az Delik ve Kusur

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

Bu işlem sayesinde hava kabarcıkları, delikler, büzülme, çatlaklar ve pürüzlü yüzey noktaları ortadan kaldırılır.

Enerji Tasarrufu

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:

• Metal 680°C yerine 580°C'de ısınır.
• Daha hızlı akışlar (25%) daha az enerji kullanır.
• Çalışma sırasında malzeme israfını yüzde 15'e kadar azaltır.

Daha Düşük Üretim Maliyetleri

Yarı katı parçalar daha az parlatma makinesine ihtiyaç duyduğundan, 40%'ye kadar tasarruf sağlar.

Üretim çıktıları arasında 5% parça reddedilebilir. Bu normal süreçlerin 15 %'sinden daha azdır.

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

Yarı Katı Basınçlı Döküm Uygulamaları

Kritik Otomotiv Bileşenleri

Yarı katı basınçlı dökümün otomotiv endüstrisindeki parçaları şunlardır:

• Direksiyon mafsalları
• Motor bağlantıları
• İletim vakaları
• Fren kaliperleri

Bu süreç, yapısal detaylara sahip oldukça karmaşık parçalar üretir. Örneğin, içi boş tasarımlara sahip alt şasiler ve süspansiyon kolları.

EV'lerde (elektrikli araçlar), parçalar batarya muhafazaları ve motor muhafazalarıdır. Hafif ve dayanıklıdırlar. Ayrıca, sürekli titreşim ve termal streslerle başa çıkabilir.

Yüksek Performanslı Havacılık ve Uzay Parçaları

Yarı katı hal, hassas kalitede havacılık ve uzay bileşenleri üretir. Bunlar

• Kanat braketleri
• İniş takımı bileşenleri
• Türbin motor parçaları
• Radar muhafazaları
• Aviyonik muhafazalar
• Uydu

Dayanıklıdırlar ve daha az ağırlığa sahiptirler. Füze güdüm sistemi muhafazası yeteneği için bundan yararlanır. Kritik ortamlarda sıkı toleransları korurlar.

Ölçülen Performans Kazanımları

Saha testlerinde, yarı katı döküm fren kaliperleri eski yöntemle aşınmadan önce 80000 km dayanmaktadır. Ayrıca, uçak döküm parçaları 25% daha fazla yorulma direnci elde ediyor.

Otomotiv sektörlerinin parçaları çarpışma testlerinde çalışırken daha iyi darbe direnci (15%) kazanır.

Büyüyen Pazar Uygulamaları

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

• 0,05 mm dalga kılavuzlarına sahip hassas 5G anten yuvaları.
• Bakterilere dayanıklı yüzeyler içeren tıbbi implant tepsisi.
• Daha iyi ısı dağılımına sahip drone motor gövdeleri.

Üstelik elektrikli araçlar bu işlemi 0,2 mm düzlük elde etmek için kullanıyor. Bu, bataryanın soğutma plakalarında 300 mm'lik açıklıklar boyunca.

Yarı Katı Basınçlı Dökümde Kullanılan Malzemeler

Spesifik Alaşım Tanımlamaları

Alüminyum A356 (AlSi7Mg) ve magnezyum AZ91D, yarı katı basınçlı dökümde en iyi çalışan alaşımlardır. Daha hızlı ve daha eşit bir şekilde eriyerek ideal bir doku oluştururlar.

Çünkü A356 alaşımında yüksek mukavemet vardır, bu yüzden otomotiv şirketleri genellikle 70% kullanır. Bu arada, AZ91D alaşımı hafif elektronik kasaların dökümüne iyi gider.

Reolojik Özellikler

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.

Fs=0,48 gibi daha yüksek olan fraksiyonlar akışın kalınlaşmasını sağlar. Kalıpları doldurmak için daha fazla güç kullanırlar. Bu grafik, üreticilerin en iyi çıktıyı elde etmek için neden 0,40 ile 0,45 arasında Fs kullandıklarını göstermektedir.

Katılaşma Davranışı

A356 döküm soğuma süreleri 50°C aralığındadır. Metalin kalıbın içine yayılması için yeterli zaman sağlarlar.

Bu aralığı artırmak için 0,3% magnezyum ekleyebilirsiniz. Bu, daha iyi akış için 15°C'ye kadar yükseltmek içindir.

Tersine, AZ91D alaşımı daha hızlı bir şekilde tamamen katı bir form alır. Bununla birlikte, daha güçlü, daha ince duvarlara sahip parçalar yapar. Bunlar 2 mm'ye kadar daha kalındır.

İkincil İşleme

Parçalar genellikle daha az ikincil işleme adımına ihtiyaç duyar. Bunun nedeni, geleneksel dökümler için 0,5 mm'ye karşılık 0,1 mm yüzey kaldırmaya ihtiyaç duymasıdır.

Ayrıca, A356 alaşımının ısıl işlemden geçirilmesi, bükülme olmadan 20%'ye kadar gelişmiş mukavemet sağlar.

Yarı Katı Basınçlı Döküm vs Geleneksel Basınçlı Döküm

Süreç Parametre Karşılaştırması

Parametre	Yarı Katı Döküm	Geleneksel Döküm
Sıcaklık	580-620°C	680-720°C
Enjeksiyon Basıncı	50-100 MPa	70-150 MPa
Katı Fraksiyon	30-50%	0% (tamamen sıvı)
Çevrim Süresi	45-60 saniye	30-40 saniye

Malzeme Yapısı

Yarı katı dökümdeki küresel yapı, eski dökümün yapısına göre yüzde 20 daha yüksek tokluk verir. Yaklaşık 2 % gözeneklilik içerir; tersine, 5.8%.

Maliyet Faktörleri

Ancak başlangıç maliyeti 20%'ye kadar daha yüksektir. Her şeye rağmen, malzeme israfını yaklaşık 15% ve işleme maliyetlerini 40%'ye kadar azalttığı için uygun maliyetli olabilir. Bu da ön maliyetini dengeliyor.

Ne Zaman Seçilmeli

İhtiyaç duyduğunuzda yarı katı tercih edin:

Üretim yaparken yarı katı bir kalıp döküm prosesi seçin:

• İnce duvarlar (<3mm)
• Yüksek mukavemet (>250 MPa)
• Hacim >20.000 birim/yıl
• Pürüzsüz yüzeyler (<3,2μm Ra)

Sonuç:

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.

Teknik, özel alaşımlar ve pahalı başlangıç kurulumları kullanmasına rağmen, 20000 birimi aşan parçaların imalatı için uygun maliyetli hale gelir.

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.

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