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

En tegning loger på dit skrivebord med en materialeblok, hvor der kun står "aluminiumslegering". Den enkelte linje kan betyde A356 for et strukturelt beslag, A380 for et højvolumen trykstøbt hus eller B390 for en kompressorcylinder, der skal overleve årevis med glidende kontakt. Vælg den forkerte kvalitet, og de første prototyper kan se fejlfrie ud – så opstår der revner efter bearbejdning, tryktestlækager overflader i en batch på 2.000 dele, eller anodiseret finish bliver pletvis og mørke.

Her er det direkte svar før detaljen. For højtryks trykstøbning er de praktiske stogarder A380 and A383 , med ADC12 som den asiatiske betegnelse for en lignende legering. Til lavtryk, tyngdekraft og sandstøbning er standardvalgene A356 and 356 . Hvis glidende slid dominerer designet - cylinderforinger, kompressorcylindre, lejeflader - B390 fortjener vurdering. Hvis korrosionsbestandighed og kosmetisk finish opvejer råstyrken, 518 er legeringen til at teste. Resten af ​​denne artikel forklarer disse konklusioner med tal, du kan tage med i en leverandørsamtale.

Sådan fungerer betegnelser af støbt aluminiumslegering

Støbte aluminiumslegeringer i Nordamerika følger Aluminum Associations firecifrede system med en decimal. Det første ciffer identificerer det primære legeringselement, og det ciffer alene fortæller dig det meste af, hvad du har brug for at vide om legeringens adfærd i en form og i brug.

• 1xx.x — 99,0 % eller højere aluminium, hovedsagelig brugt til elektriske ledere og kemisk udstyr.
• 2xx.x — kobber som hovedelement. Denne familie producerer den højeste styrke af alle støbte aluminiumslegeringer efter varmebehandling, men korrosionsbestandigheden lider.
• 3xx.x — silicium tilsat kobber og/eller magnesium. Dette er arbejdshestefamilien til både trykstøbning og gravitationsstøbning.
• 4xx.x — silicium som hovedelement, der giver fremragende flydeevne og tryktæthed til lækagekritiske dele.
• 5xx.x — magnesium, der giver den bedste korrosionsbestandighed og den mest konsistente anodiserede finish.
• 7xx.x — zink, ældningshærdeligt med høj støbestyrke, men mindre almindeligt i kommercielt støbearbejde.

Hvad tallene, bogstaverne og decimalerne rent faktisk betyder

Det andet ciffer angiver en ændring af basislegeringen; de sidste to cifre identificerer den specifikke legering inden for familien. Decimalen har også betydning: x.x er støbeform, x.xx er ingotform. Bogstavpræfikset, såsom A i A356, betyder snævrere urenhedsgrænser end den ubogstavede basislinjelegering. I praksis er en specifikation som A356-T6 en komplet instruktion: legeringsfamilie 3xx.x, modificeret 356 sammensætning, tættere urenheder og T6 varmebehandling.

Tempereringsbetegnelser forklaret kort

Temperation er skrevet efter legeringen, adskilt af en bindestreg. T6 betyder opløsningsvarmebehandling efterfulgt af kunstig ældning - det temperament, der oftest angives, når en strukturel støbning skal bære belastning. T5 betyder, at delen er afkølet fra støbning og derefter kunstigt ældet, hvorved opløsningstrinnet springes over, som almindeligvis bruges til trykstøbninger for at undgå forvrængning og blærer. F betyder fremstillet, hvilket er sådan de fleste trykstøbegods leveres. Disse forskelle påvirker direkte flydespænding: A356-T6 når nogenlunde 186 MPa flydespænding , mens as-cast A356 sidder rundt omkring 125 MPa .

De mest almindelige aluminiumslegeringer til støbning

Ifølge Metal Casting Institute er de mest almindelige legeringer til sandstøbning, gravitationsstøbning og lavtryksstøbning. 356 og 357 6% og 7% silicium. En materialevidenskabsoversigt offentliggjort på ScienceDirect bekræfter mønsteret og bemærker, at A319 (Al-6Si-3Cu-1Fe-1Zn) og A356 (Al-7Si-0.25Cu-0.2Fe-0.4Mg) tegner sig for de fleste industrielle anvendelser inden for gravitationsstøbning. Til højtryksstøbning viser vejledningen om valg af legering, at 3xx.x-serien dominerer, efterfulgt af 4xx.x, 5xx.x og 2xx.x.

Ejendomsværdierne ovenfor følger offentliggjorte ASM International-data for separat støbte teststænger. Behandl dem som udgangspunktet for teknisk evaluering, ikke som en garanti for en specifik delgeometri.

Hvordan støbeprocessen begrænser valg af legering

Støbeprocessen er det første filter i legeringsvalg. Hver proces fylder formen forskelligt, og legeringen skal tåle fyldningsbetingelserne.

Højtrykstrykstøbning: hastighed og tynde vægge

Den trykstøbning af aluminium sprøjter smeltet metal ind i en hærdet stålmatrice under tryk mellem 10 og 175 MPa. Fyldningstider måles i millisekunder, så legeringen skal være ekstremt flydende ved støbetemperaturen. A380 og A383 er de dominerende valg, fordi deres siliciumindhold giver den nødvendige fluiditet til tynde vægge og komplekse ribben. A356 kan trykstøbes, men dets lavere siliciumindhold gør det sværere at fylde tynde sektioner rent og øger risikoen for matricelodning.

Lavtryksstøbning: ren fyldning og færre porer

Lavtryksstøbning fylder matricen fra en ovn nedenfor og skubber smelten opad gennem et stigrør under kontrolleret gastryk. Strømningen er stabil og laminær sammenlignet med højtryksindsprøjtning. Porøsitetsniveauer har en tendens til at være lavere, og mekaniske egenskaber er mere gentagelige - hvilket er grunden til, at hjul, ophængningsarme og strukturelle beslag er lavet på denne måde. A356 i T6 er standardkombinationen for disse komponenter. Når porøsitet er hovedafvisningsårsagen, er det værd at verificere det med en leverandør lavtryksstøbning kan reducere gashuller nok til at opfylde din lækageteststandard.

Tyngdekraft og sandstøbning: alsidighed med tykkere sektioner

Gravity permanent formstøbning bruger simpel bundfyldnings- eller tilt-pour-geometri, mens sandstøbning giver den bredeste formfrihed. Begge processer er mere tilgivende overfor lavere fluiditet, så A356, 356, 319 og 357 ser mest brug. Fordi afkølingen er langsommere end ved trykstøbning, er mikrostrukturen grovere, og du kompenserer ved at specificere en varmebehandling i stedet for at forsøge at holde tætte som støbte egenskaber.

Hvilke legeringsegenskaber betyder noget i rigtige komponenter

Ud over trækstyrke skal en støbelegering overleve selve støbeprocessen og fungere i det endelige miljø. Disse seks egenskaber bestemmer de fleste valg i den virkelige verden.

Modstand mod varme revner

Revner dannes under størkning, når legeringen har et bredt fryseområde og utilstrækkelig tilførsel af flydende metal mellem dendritter. Kobberrige 2xx.x-legeringer er de værste lovovertrædere her. A356 størkner over et snævert område, hvilket giver den stærk modstand mod varmerevner og forklarer, hvorfor den dominerer strukturelle tyngdekraftstøbninger.

Tendens til lodning

Smeltet aluminium kan reagere med stålmatriceoverflader og svejse sig selv til værktøjet. Jern i legeringen afbøder dette ved at danne jernrige intermetalliske faser, der reducerer befugtning. Trykstøbelegeringer specificerer derfor jern op til 1,3%, mens gravitationsstøbte legeringer som A356 holder jern nede på 0,20%, fordi der ikke er nogen matrice at lodde til. Hvis du tager en gravitationsstøbt legering og prøver at trykstøbe den, skal du forvente loddeproblemer.

Tryktæthed

Hydrauliske ventilhuse, pumpehuse og transmissionshuse står alle over for lækagetestkrav. A413 med omkring 12% silicium har fremragende tryktæthed. A356 og A380 klarer sig også godt. B390, med 16-18% silicium, er mindre pålidelig til tryktætte støbegods, fordi de primære siliciumpartikler forstyrrer kontinuiteten af ​​matrixen og kan skabe mikroporøsitetsnetværk.

Korrosionsbestandighed

518 er den stærkeste kandidat i de fleste udendørs eller saltvandsmiljøer blandt trykstøbningslegeringer, takket være dens 7,5-8,5 % magnesiumindhold. Kobberbærende legeringer som A380 og 319 korroderer hurtigere i saltfyldt luft. A356 sidder i midten og er acceptabel til de fleste maskiner og biler under motorhjelm, hvis der anvendes korrekt overfladebeskyttelse.

Bearbejdelighed

A380 og 319 bearbejder brønd, der producerer korte knækkede spåner og giver god værktøjslevetid ved høje skærehastigheder. Det høje magnesiumindhold i 518 producerer snorlige spåner, der kan vikle sig rundt om værktøj, så skarpere skær og spånbrydergeometri er nødvendige. Hvis din del har brug for omfattende boring og anboring, så tag det med i legeringsbeslutningen.

Denrmal conductivity

Denrmal management parts such as heat sinks and motor housings depend on how quickly heat spreads through the metal. A356 in T6 reaches roughly 151 W/(m·K) , mens A380 måler ca 96 W/(m·K) . Hvis en del fjerner varme fra en elektrisk motor eller kraftelektronik, ændrer denne forskel på omkring 55 W/(m·K) overgangstemperaturen betydeligt.

Anvendelsesdrevet legeringsvalg

Udvælgelse af legeringer er normalt et kryds mellem strukturelle krav og økonomien i støbeprocessen. Tabellen nedenfor kortlægger almindelige komponenter til de kvaliteter, som støberier rent faktisk kører for dem.

Til drivaggregater og strukturelle applikationer producerer leverandører almindeligvis gearkassehuse i trykstøbt aluminium i A380 eller A383, fordi disse legeringer leverer den stivhed og tryktæthed, der er nødvendig i transmissionsservice. Når et gearkassehus også skal overleve vibrationstræthed, er A356 med T6-temperering værd at overveje, selvom cyklustiden er længere.

Gearkassehus til støbning af aluminium - Ningbo Beilun Youyuan Maskinfabrik Den aluminum die-casting gearbox housing represents a pinnacle in engineering excellence, seamlessly merging durability, precision, and l... Se produkt →

I kategorien bilmotorer, aluminium auto motor cylinder dele er normalt specificeret i A356-T6, når strukturel integritet og køleydelse har betydning, eller A380, når produktionsvolumen kræver den lavest mulige pris pr. stk. B390 vælges, når cylinderboringsområdet har brug for høj modstandsdygtighed over for glidende slid uden separat foring.

Producenter af specialfremstillede automotorcylindre i aluminium. OEM-leverandører - Ningbo Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd er en Kina OEM/ODM Aluminium Auto Engine Cylinder Part fabrikanter og Aluminium Auto En... Se produkt →

For væskekraftkomponenter, trykstøbt hydraulisk ventil i aluminium Legeme er typisk støbt i A380, fordi det bearbejder rent ind i flade tætningsflader og holder tryk uden makroporøsitet. For moderate serier med større træthedskrav er A356 i T6 fortsat benchmark.

Producenter af hydrauliske ventiler til specialfremstillet aluminium. OEM-leverandører - Ningb Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd is a China OEM/ODM Aluminum Die Casting Hydraulic Valve manufacturers and Aluminum Die Ca... Se produkt →

Design Considerations That Affect Alloy Choice

Den 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?

Denre 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?

Deny 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.