Aluminum Alloys for Casting: A Practical Guide to Grades, Properties, and Selection

Lukisan hinggap di atas meja dana dengan blok bahan yang hanya membaca "aloi aluminium." Baris tunggal itu boleh bermakna A356 untuk kurungan struktur, A380 untuk perumahan die-cast volum tinggi, atau B390 untuk silinder pemampat yang mesti bertahan selama bertahun-tahun sentuhan gelongsor. Pilih gred yang salah dan prototaip pertama mungkin kelihatan sempurna—kemudian retak muncul selepas pemesinan, kebocoran ujian tekanan muncul dalam kumpulan 2,000 bahagian, atau kemasan anod keluar bertompok dan gelap.

Berikut adalah jawapan langsung sebelum perincian. Untuk tuangan die tekanan tinggi, lalai praktikal adalah A380 dan A383 , dengan ADC12 sebagai sebutan Asia untuk aloi yang serupa. Untuk tekanan rendah, graviti dan tuangan pasir, pilihan standard adalah A356 dan 356 . Jika haus gelongsor mendominasi reka bentuk—pelapik silinder, silinder pemampat, permukaan galas— B390 patut dinilai. Jika rintangan kakisan dan kemasan kosmetik melebihi kekuatan mentah, 518 adalah aloi untuk diuji. Selebihnya artikel ini menerangkan kesimpulan tersebut dengan nombor yang boleh anda bawa ke dalam perbualan pembekal.

Cara Penetapan Aloi Aluminium Tuang Berfungsi

Aloi aluminium tuang di Amerika Utara mengikut sistem empat digit Persatuan Aluminium dengan titik perpuluhan. Digit pertama mengenal pasti unsur pengaloian utama, dan digit itu sahaja memberitahu anda kebanyakan perkara yang perlu anda ketahui tentang kelakuan aloi dalam acuan dan dalam perkhidmatan.

• 1xx.x — 99.0% atau lebih tinggi aluminium, digunakan terutamanya untuk konduktor elektrik dan peralatan kimia.
• 2xx.x - tembaga sebagai unsur utama. Keluarga ini menghasilkan kekuatan tertinggi daripada semua aloi aluminium tuang selepas rawatan haba, tetapi rintangan kakisan menderita.
• 3xx.x — silikon dengan tambahan tembaga dan/atau magnesium. Ini ialah keluarga pekerja keras untuk tuangan mati dan tuangan graviti.
• 4xx.x — silikon sebagai elemen utama, menawarkan kecairan dan tekanan tekanan yang sangat baik untuk bahagian kritikal bocor.
• 5xx.x — magnesium, memberikan rintangan kakisan terbaik dan kemasan anod yang paling konsisten.
• 7xx.x — zink, boleh dikeraskan dengan usia dengan kekuatan tuangan tinggi tetapi kurang biasa dalam kerja tuangan komersial.

Apakah maksud nombor, huruf dan perpuluhan sebenarnya

Angka kedua menunjukkan pengubahsuaian aloi asas; dua digit terakhir mengenal pasti aloi khusus dalam keluarga. Perpuluhan juga penting: x.x ialah bentuk tuang, x.xx ialah bentuk jongkong. Awalan huruf, seperti A dalam A356, bermaksud had kekotoran yang lebih ketat daripada aloi garis dasar tanpa huruf. Dalam amalan, spesifikasi seperti A356-T6 ialah arahan lengkap: keluarga aloi 3xx.x, komposisi 356 yang diubah suai, kekotoran yang lebih ketat dan rawatan haba T6.

Penamaan marah dijelaskan secara ringkas

Temper ditulis selepas aloi, dipisahkan oleh tanda sempang. T6 bermaksud rawatan haba penyelesaian diikuti dengan penuaan buatan—kebaran yang paling kerap ditentukan apabila tuangan struktur mesti membawa beban. T5 bermaksud bahagian itu disejukkan daripada tuangan dan kemudiannya dituakan secara buatan, melangkau langkah penyelesaian, yang biasanya digunakan untuk tuangan die untuk mengelakkan herotan dan melepuh. F bermaksud as-fabricated, iaitu cara kebanyakan tuangan die dibekalkan. Perbezaan ini secara langsung mempengaruhi kekuatan hasil: A356-T6 mencapai secara kasar Kekuatan hasil 186 MPa , manakala as-cast A356 berada di sekeliling 125 MPa .

Aloi Aluminium Paling Biasa untuk Tuangan

Menurut Institut Tuangan Logam, aloi yang paling biasa untuk tuangan pasir, tuangan graviti, dan tuangan tekanan rendah adalah 356 dan 357 , mengandungi kira-kira 6% dan 7% silikon masing-masing. Gambaran keseluruhan sains bahan yang diterbitkan di ScienceDirect mengesahkan corak tersebut, dengan menyatakan bahawa A319 (Al-6Si-3Cu-1Fe-1Zn) dan A356 (Al-7Si-0.25Cu-0.2Fe-0.4Mg) menyumbang kepada kebanyakan aplikasi industri dalam tuangan graviti. Untuk tuangan die tekanan tinggi, panduan pemilihan aloi menunjukkan siri 3xx.x mendominasi, diikuti oleh 4xx.x, 5xx.x dan 2xx.x.

Nilai hartanah di atas mengikuti data ASM International yang diterbitkan untuk bar ujian hantaran secara berasingan. Anggap mereka sebagai titik permulaan untuk penilaian kejuruteraan, bukan sebagai jaminan untuk geometri bahagian tertentu.

Bagaimana Proses Tuangan Mengehadkan Pilihan Aloi

Proses penuangan adalah penapis pertama dalam pemilihan aloi. Setiap proses mengisi acuan secara berbeza, dan aloi perlu bertolak ansur dengan keadaan pengisian.

Tuangan die tekanan tinggi: kelajuan dan dinding nipis

The proses tuangan die aluminium menyuntik logam cair ke dalam acuan keluli yang dikeraskan di bawah tekanan antara 10 dan 175 MPa. Masa pengisian diukur dalam milisaat, jadi aloi mestilah sangat cair pada suhu tuangan. A380 dan A383 adalah pilihan yang dominan kerana kandungan silikonnya memberikan kecairan yang diperlukan untuk dinding nipis dan rusuk kompleks. A356 boleh die-cast, tetapi kandungan silikonnya yang lebih rendah menjadikannya lebih sukar untuk mengisi bahagian nipis dengan bersih dan meningkatkan risiko pematerian die.

Tuangan tekanan rendah: isian bersih dan lebih sedikit liang

Tuangan tekanan rendah mengisi acuan dari relau di bawah, menolak cair ke atas melalui tiub riser di bawah tekanan gas terkawal. Alirannya adalah stabil dan lamina berbanding dengan suntikan tekanan tinggi. Tahap keliangan cenderung lebih rendah, dan sifat mekanikal lebih boleh diulang—sebab itulah roda, lengan ampaian dan kurungan struktur dibuat dengan cara ini. A356 dalam T6 ialah gabungan standard untuk komponen ini. Apabila keliangan adalah sebab penolakan utama, adalah wajar untuk mengesahkan dengan pembekal itu tuangan die tekanan rendah boleh mengurangkan lubang gas cukup untuk memenuhi piawaian ujian kebocoran anda.

Graviti dan tuangan pasir: serba boleh dengan bahagian yang lebih tebal

Tuangan acuan kekal graviti menggunakan geometri isian bawah atau tuangan condong yang ringkas, manakala tuangan pasir menawarkan kebebasan bentuk yang paling luas. Kedua-dua proses lebih memaafkan kecairan yang lebih rendah, jadi A356, 356, 319, dan 357 melihat penggunaan yang paling banyak. Oleh kerana penyejukan adalah lebih perlahan daripada tuangan die, struktur mikro adalah lebih kasar, dan anda mengimbangi dengan menentukan rawatan haba daripada cuba memegang sifat sebagai tuangan yang ketat.

Sifat Aloi Mana yang Penting dalam Komponen Sebenar

Di luar kekuatan tegangan, aloi tuangan perlu bertahan dalam proses tuangan itu sendiri dan berfungsi dalam persekitaran akhir. Enam sifat ini menentukan kebanyakan pilihan dunia sebenar.

Rintangan retak panas

Retak terbentuk semasa pemejalan apabila aloi mempunyai julat pembekuan yang luas dan penyuapan logam cecair yang tidak mencukupi antara dendrit. Aloi 2xx.x yang kaya dengan tembaga adalah pesalah yang paling teruk di sini. A356 mengeras dalam julat yang sempit, yang memberikannya rintangan retak panas yang kuat dan menerangkan sebab ia menguasai tuangan graviti struktur.

Kecenderungan pematerian mati

Aluminium cair boleh bertindak balas dengan permukaan cetakan keluli, mengimpal sendiri pada perkakas. Besi dalam aloi mengurangkan ini dengan membentuk fasa antara logam yang kaya dengan besi yang mengurangkan pembasahan. Oleh itu, aloi tuangan mati menentukan besi sehingga 1.3%, manakala aloi tuangan graviti seperti A356 mengekalkan besi sehingga 0.20% kerana tiada acuan untuk dipateri. Jika anda mengambil aloi tuangan graviti dan cuba membuat cetakan mati, jangkakan masalah pematerian.

Tekanan sesak

Badan injap hidraulik, perumah pam, dan kes penghantaran semuanya menghadapi keperluan ujian kebocoran. A413 dengan kira-kira 12% silikon mempunyai sesak tekanan yang sangat baik. A356 dan A380 juga berprestasi baik. B390, dengan silikon 16–18%, kurang dipercayai untuk tuangan ketat tekanan kerana zarah silikon utama mengganggu kesinambungan matriks dan boleh mencipta rangkaian keliangan mikro.

Rintangan kakisan

518 ialah calon terkuat dalam kebanyakan persekitaran luar atau air masin di kalangan aloi tuangan mati, berkat kandungan magnesiumnya yang 7.5–8.5%. Aloi galas kuprum seperti A380 dan 319 menghakis lebih cepat dalam udara sarat garam. A356 terletak di bahagian tengah dan boleh diterima untuk kebanyakan mesin dan aplikasi bawah hud automotif jika perlindungan permukaan yang betul digunakan.

Kebolehmesinan

Mesin A380 dan 319 dengan baik, menghasilkan cip pecah pendek dan memberikan hayat alat yang baik pada kelajuan pemotongan tinggi. Kandungan magnesium 518 yang tinggi menghasilkan cip bertali yang boleh berselirat di sekeliling perkakas, jadi sisipan yang lebih tajam dan geometri pemecah cip diperlukan. Jika bahagian anda memerlukan penggerudian dan ketukan yang meluas, faktor itu dalam keputusan aloi.

Kekonduksian terma

Bahagian pengurusan terma seperti sink haba dan perumah motor bergantung pada seberapa cepat haba merebak melalui logam. A356 dalam T6 mencapai kira-kira 151 W/(m·K) , manakala A380 mengukur kira-kira 96 W/(m·K) . Jika bahagian mengeluarkan haba daripada motor elektrik atau elektronik kuasa, perbezaan kira-kira 55 W/(m·K) itu mengubah suhu simpang dengan ketara.

Pemilihan Aloi Didorong Aplikasi

Pemilihan aloi biasanya merupakan persimpangan keperluan struktur dan ekonomi proses tuangan. Jadual di bawah memetakan komponen biasa kepada gred yang sebenarnya dijalankan oleh kedai casting untuk mereka.

Untuk rangkaian kuasa dan aplikasi struktur, pembekal biasanya menghasilkan perumah kotak gear die-cast aluminium dalam A380 atau A383 kerana aloi ini memberikan kekakuan dan tekanan tekanan yang diperlukan dalam perkhidmatan penghantaran. Apabila perumah kotak gear juga terpaksa bertahan daripada keletihan getaran, A356 dengan temper T6 patut dipertimbangkan walaupun masa kitaran lebih lama.

Aluminium Die Casting Gearbox Housing- Ningbo Beilun Youyuan Machinery Manufactur Perumah kotak gear tuangan aluminium mewakili kemuncak dalam kecemerlangan kejuruteraan, penggabungan ketahanan, ketepatan dan l... Lihat Produk →

Dalam kategori enjin automotif, bahagian silinder enjin auto aluminium biasanya dinyatakan dalam A356-T6 apabila integriti struktur dan prestasi penyejukan penting, atau A380 apabila volum pengeluaran menuntut kos yang paling rendah bagi setiap keping. B390 dipilih apabila kawasan lubang silinder memerlukan rintangan yang tinggi terhadap haus gelongsor tanpa pelapik berasingan.

Pengeluar Bahagian Silinder Enjin Auto Aluminium Tersuai. Pembekal OEM - Ningbo Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd ialah pengilang China OEM/ODM Aluminium Auto Engine Cylinder Parts parts and Aluminium Auto En... Lihat Produk →

Untuk komponen kuasa bendalir, injap hidraulik die-cast aluminium badan biasanya dibuang dalam A380 kerana ia dimesin bersih ke muka pengedap rata dan menahan tekanan tanpa keliangan makro. Untuk siri sederhana dengan permintaan kelesuan yang lebih tinggi, A356 dalam T6 kekal sebagai penanda aras.

Pengeluar Injap Hidraulik Die Casting Aluminium Tersuai. Pembekal OEM - Ningb Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd is a China OEM/ODM Aluminum Die Casting Hydraulic Valve manufacturers and Aluminum Die Ca... Lihat Produk →

Design Considerations That Affect Alloy Choice

The alloy is only half the decision. Part geometry, tolerance expectations, and downstream surface treatment all influence which grade is realistic to produce at the quoted price.

Wall thickness

• Die casting — minimum walls of 0.8–1.5 mm for small components; 2–3 mm is the practical floor for medium housings with ribs and bosses.
• Low-pressure casting — minimum walls of 2.5–4 mm depending on the alloy's freezing range.
• Gravity and sand casting — minimum walls of 3–5 mm to avoid misruns and shrinkage defects.

Dimensional tolerances

• Die casting holds about ±0.1 mm on small dimensions and ±0.3–0.5 mm across 100 mm. This is why most precision housings and brackets are die-cast.
• Low-pressure and gravity casting typically run ±0.5 mm over 100 mm. A356-T6 structural parts are machined after heat treatment if tighter accuracy is required.
• Sand casting gives ±0.8 mm or more, and machining is almost always necessary on functional faces.

Draft angle

Die casting needs at least 1–2 degrees of draft on external walls and 1.5–2.5 degrees on internal cores to extract the part cleanly. Low-pressure and gravity tools also need draft, but slightly less because filling and ejection forces are lower. If your design allows zero draft because of assembly requirements, expect a conversation about machining allowances or slide actions that add cost.

Heat treatment and distortion

T6 heat treatment raises yield strength substantially, but it also leads to distortion from the quench step. On thin-walled castings, a straightening operation is often required after T6. Die-cast aluminum alloys are usually used in the F temper because the gas content trapped by high-pressure injection can cause surface blistering during solution heat treatment. Confirm whether your part really needs T6; upgrading from F to T6 can add both process cost and scrap rate.

Surface treatment compatibility

Powder coating and painting work on every alloy in this article. Anodizing is the exception. Silicon levels above about 7% produce a darker, patchy anodic coating, and die-cast skins often contain a fine porosity layer that looks bad after anodizing. If you need a decorative anodized finish, either specify a low-silicon alloy like 518, or plan to machine off the as-cast surface before anodizing. The example references for a clean production finish show how aluminum die-casting applications increasingly rely on surface-prep steps to meet cosmetic standards.

Frequently Asked Questions About Aluminum Alloys for Casting

What grade of aluminum is best for casting?

There is no single best grade. Use A356 or 356 for low-pressure, gravity, and sand casting when strength and ductility matter. Use A380 or A383 for high-pressure die casting when production volume, thin walls, and cost efficiency dominate the decision. The best grade is the one that matches your process first, then your load case and surface requirements.

Is ADC12 the same as A383?

They are close but not identical. ADC12 is the Japanese JIS designation for a die-casting alloy with roughly 9.5–11.5% silicon and 1.5–3.5% copper. A383 is the Aluminum Association designation for a similar alloy with tight iron and manganese limits. In practice, many Asian die casters use ADC12 nomenclature even when exporting parts drawn to A383, so confirm the exact chemistry on the material certificate rather than assuming they are interchangeable.

Can die-cast aluminum parts be anodized?

Yes, but the result depends on silicon content. A380 and A383 anodize to a dark, patchy finish that does not match architectural specifications. Low-silicon die-casting alloys such as 518 produce a much better anodic coating. For consistent appearance, machine or grind the surface before anodizing, and test pre-production samples from the actual die before committing to a finish spec.

What does T6 mean in A356-T6?

T6 is the temper designation for solution heat treatment, quenching, and artificial ageing. For A356, this raises yield strength from roughly 125 MPa in the as-cast condition to about 186 MPa, while retaining 5–10% elongation. It is the default temper for structural castings that will face significant mechanical load.

Which aluminum casting alloy has the best pressure tightness?

A413, with around 12% silicon, is widely cited as the most pressure-tight die-casting alloy. A356 also performs well for gravity and low-pressure castings that need to hold oil or hydraulic fluid. Avoid 2xx.x copper alloys for pressure-tight applications, and design the part with uniform wall thickness to prevent shrinkage porosity regardless of alloy.

Why is B390 used for compressor and engine cylinder applications?

B390 contains 16–18% silicon and 4–5% copper. The high silicon content forms hard primary silicon particles that give exceptional sliding wear resistance, which is essential in cylinder bores and compressor cylinders. The trade-offs are lower ductility, more difficult machining, and poorer pressure tightness, so it is selected only when wear is the dominant failure mode.

A Practical Closing Recommendation

Put the alloy decision on the table before the die is cut. Ask your casting supplier which alloys they run regularly on their equipment—a foundry that produces A380 parts every day will quote them with tight cycle times and predictable scrap rates, while a first-time A356 die-cast part carries development risk that the buyer eventually pays for. On the other hand, if your part gets certified for fatigue or leak-tightness, shifting from your supplier's preferred alloy to a closer fit for the application could reduce field failures enough to justify the higher piece price. Verify the chemical composition through a certified material test report, machine a test batch under production conditions, and check that the mechanical properties from the actual part geometry meet the drawing requirements. That sequence will always be cheaper than discovering an alloy mismatch during a customer audit.