Was sind die wichtigsten Schritte und Lösungen für den Aluminium-Druckguss??

Der Druckguss von Aluminiumschalen ist ein Eckpfeiler bei der Herstellung von Leichtbauteilen, langlebige Gehäuse für die Elektronik, Automobilkomponenten, und Industrieausrüstung. Im Gegensatz zu massiven Aluminiumteilen, Aluminiumschalen erfordern eine präzise Kontrolle der Wandstärke, Oberflächenbeschaffung, und strukturelle Integrität – selbst kleine Mängel wie Porosität oder Verformung können die Schale unbrauchbar machen (Z.B., Beeinträchtigung der Wasserdichtigkeit von Telefongehäusen oder der Wärmeableitung von Batteriegehäusen für Elektrofahrzeuge). In diesem Artikel wird der gesamte Arbeitsablauf beim Aluminiumdruckguss beschrieben, Von der Materialauswahl bis zur Nachbehandlung, und geht mit umsetzbaren Lösungen auf häufig auftretende Probleme ein – gestützt auf branchenübergreifende Erkenntnisse aus dem 3D-Druck (Z.B., Fehlervermeidung, Präzisionskontrolle) um Ergebnisse zu optimieren.

1. Materialauswahl für Aluminiumschalen: Passen Sie die Legierung an die Schalenfunktion an

Die Wahl der richtigen Aluminiumlegierung ist entscheidend – verschiedene Schalen (Z.B., dünnwandige Telefongehäuse vs. Gehäuse für Hochleistungs-Autobatterien) erfordern einzigartige Eigenschaften wie Stärke, Duktilität, oder Korrosionsbeständigkeit. Die folgende Tabelle vergleicht Top-Legierungen für Aluminiumschalen, mit anwendungsspezifischer Anleitung:

Für die Spitze: Für Multifunktionsschalen (Z.B., Eine Handyhülle, die sowohl dünne Wände als auch Fallfestigkeit erfordert), Mischlegierungen – z.B., 80% ADC12 + 20% A380. Prüfen 50+ Prototypen zur Überprüfung der Schlagfestigkeit (Überstehen Sie Falltests aus 1,5 m Höhe auf Beton) und Gussmachbarkeit.

2. Formenbau für Aluminiumschalen: Vermeiden Sie dünnwandige Defekte

Aluminiumschalen weisen oft komplexe Eigenschaften auf (Z.B., Rippen, Schnappnuten) und dünne Wände (0.8-2mm), Das Formendesign zu einem risikoreichen Unterfangen machen. Unten sind Kritische Designregeln Nach Shell-Funktion organisiert, mit Verweisen auf die Präzisionskontrollprinzipien des 3D-Drucks:

2.1 Wandstärke & Rippendesign

• Gleichmäßige Wandstärke: Behalten Sie eine gleichmäßige Dicke bei (± 0,1 mm) across the shell—thickness variations >0.3mm cause uneven cooling and shrinkage. Zum Beispiel, Eine 1 mm dicke Telefonschale sollte keinen 2 mm dicken Vorsprung haben (Verwenden Sie einen allmählichen Übergang mit einem Radius von 3 mm).
• Rippenoptimierung: Fügen Sie Rippen hinzu, um dünne Wände zu verstärken, aber befolgen Sie diese Grenzen:
• Rippenhöhe ≤ 5x Wandstärke (Z.B., 5mm-Rippen für 1 mm-Wände).
• Rippenbreite = 0,6-0,8x Wandstärke (vermeidet Materialansammlungen und Lunker).
• Verwenden Sie abgerundete Rippenecken (Radius ≥0,5 mm) um die Spannungskonzentration zu reduzieren – ähnlich der Unterstützungsoptimierung für Ausleger beim 3D-Druck.

2.2 Läufer & Torsystem (Adaptiert von Die Casting Runner Expertise)

Aluminiumschalen benötigen ein Angusssystem, das geschmolzenes Metall gleichmäßig und ohne Turbulenzen fördert (was zu Porosität führt). Wichtige Designparameter:

2.3 Kühlsystem

• Gleichmäßige Kühlung: Installieren Sie Wasserkanäle 5–8 mm von der Oberfläche des Formhohlraums entfernt (näher als bei massiven Teilen) schnell zu gewährleisten, sogar abkühlen. Zum Beispiel, eine 100mm×50mm große Schale benötigt 4 Wasserkanäle (2 auf jeder Seite) 25 mm voneinander entfernt.
• Lokalisierte Kühlung: Verwenden Sie Kupfereinsätze (hohe thermische Leitfähigkeit) für dicke Vorsprünge oder komplexe Merkmale – verkürzt die Abkühlzeit um 30% und verhindert Schrumpfen. Dies spiegelt den 3D-Druck wider “lokale Temperaturregelung” zur Vermeidung von Verzug.

3. Prozessparametersteuerung: Stellen Sie die Schalenqualität sicher

Aluminium-Druckguss erfordert eine strengere Parameterkontrolle als Massivteile – kleine Temperatur- oder Geschwindigkeitsabweichungen führen zu Fehlern wie Kaltabschlüssen oder Unterguss. Unten ist ein Schritt-für-Schritt-Parameteranleitung mit spezifischen Sortimenten für dünnwandige Schalen:

3.1 Vorbereitung vor der Injektion

• Formenvorwärmen: Erhitzen Sie die Form auf 200–230 °C (10-20°C höher als bei Massivteilen) um zu verhindern, dass geschmolzenes Metall vorzeitig erstarrt. Verwenden Sie Temperatursensoren (3 mm vom Hohlraum entfernt platziert) zu überwachen – Schwankungen müssen innerhalb von ±5°C bleiben.
• Behandlung von geschmolzenem Metall:
• Aluminiumflüssigkeit mit Argon entgasen 10-15 Minuten (reduces hydrogen content to <0.15ml/100g Al).
• Filter molten metal with a 50μm ceramic filter to remove oxide inclusions (Kritisch für dünne Wände <1mm—even small inclusions cause cracks).

3.2 Injektion & Druckbeaufschlagung

• Einspritzgeschwindigkeit: Verwenden Sie a “two-stage” speed profile:

1. Slow stage (1-2 MS): Fills the runner without splashing.
2. Fast stage (3-4 MS): Fills the thin shell cavity before solidification.

Avoid speeds >4.5 m/s—turbulence traps air, leading to surface pinholes.

• Injektionsdruck: 80-120MPA (higher than solid parts) to ensure metal fills narrow gaps (Z.B., 0.5mm snap-fit grooves).
• Haltezeit: 5-8 Sekunden (shorter than solid parts)—prevents over-pressurization and mold damage, while ensuring the shell solidifies completely.

3.3 Kühlung & Auswurf

• Kühlzeit: 10-15 Sekunden (varies by wall thickness—add 2 seconds for every 0.2mm increase in thickness). For a 1mm shell, 10 seconds is sufficient; a 2mm shell needs 18 Sekunden.
• Ejection Force: Verwenden 8-12 Ejektorstifte (more than solid parts) spaced evenly across the shell—prevents deformation. Ejector pin diameter = 2-3x wall thickness (Z.B., 2mm pins for 1mm walls).

4. Häufige Mängel an Aluminiumgehäusen: Ursachen und Lösungen

Auch bei strenger Kontrolle, aluminum shells often develop defects due to their thin walls and complex shapes. In der folgenden Tabelle wird a verwendet Fehler-Ursache-Lösung Struktur, with insights from 3D printing’s exception handling (Z.B., warpage fixes):

5. Nachbehandlung für Aluminiumschalen: Erreichen Sie Präzision & Ästhetik

Aluminum shells often require strict surface finish and dimensional accuracy—post-treatment is critical to meet end-user requirements (Z.B., a phone shell needing a mirror finish). Unten sind key post-treatment steps, adapted from 3D printing’s polishing and coating processes:

5.1 Grundlegende Verarbeitung

• Unterstützungsentfernung: Use plastic tweezers (not metal tools) to remove runner and relief groove material—avoids scratching the shell surface. Für kleine Merkmale (Z.B., 0.5mm snap grooves), use a 0.3mm-diameter rotary tool with a rubber tip.
• Surface Polishing: Follow a 3-step sanding process (same as 3D printing resin parts):

1. 400# Sandpapier: Remove ejector pin marks and burrs.
2. 800# Sandpapier: Smooth surface scratches.
3. 1200# Sandpapier: Prepare for coating (achieves Ra ≤ 0.8 μm).

• Reinigung: Use ultrasonic cleaning (30kHz-Frequenz, 5-minute cycle) to remove sanding debris. For resin-contaminated shells (Z.B., from release agents), wipe with isopropyl alcohol (70% Konzentration).

5.2 Erweiterte Oberflächenverbesserung

• Anodisierung: For corrosion-resistant shells (Z.B., outdoor sensor enclosures), use hard anodizing (layer thickness 15-25μm)—meets MIL-A-8625 Type III standards, with salt spray resistance >2000 hours.
• Malerei/Beschichtung:
• Für Unterhaltungselektronik, Tragen Sie eine 2–3 μm dicke PTFE-Beschichtung auf – sorgt für ein mattes Finish und Anti-Fingerabdruck-Eigenschaften.
• Für leitfähige Schalen (Z.B., EMI-abgeschirmte Gehäuse), Verwenden Sie eine stromlose Vernickelung (5-8µm Dicke)– erreicht Leitfähigkeit <10Ω/Quadrat.
• Lasergravur: Für Branding oder Seriennummern, Verwenden Sie eine Faserlasergravur (20W-Leistung, 500MM/s -Geschwindigkeit)– erzeugt dauerhafte Markierungen, ohne die Oberflächenintegrität der Schale zu beschädigen.

5.3 Qualitätsinspektion

• Dimensionsprüfung: Verwenden Sie ein KMG (Koordinatenmessmaschine) Die wichtigsten Dimensionen überprüfen (Z.B., Schalenhöhe, Breite der Rastnut) mit Toleranz ±0,1 mm.
• Oberflächeninspektion: Verwenden Sie ein Objektiv mit 10-facher Vergrößerung, um nach kleinen Löchern oder Kratzern zu suchen – Fehler größer als 0,1 mm sind nicht zulässig.
• Funktionstests:
• Wasserdichte Schalen: Conduct IP67 testing (submerge in 1m water for 30 minutes—no leakage).
• Impact-resistant shells: Perform drop tests (1.5m onto concrete—no cracks or deformation).

6. Die Perspektive von Yigu Technology zum Druckguss von Aluminiumgehäusen

Bei Yigu Technology, we believe aluminum shell die casting succeeds when “precision design meets flexible process control.” Many manufacturers focus only on mold or parameter optimization but ignore the link between shell design and post-treatment—for example, designing a 0.8mm-thin shell without considering anodizing’s thickness (which can reduce internal clearance).

Wir empfehlen a DFM (Design für die Herstellung) first approach: Verwenden Sie CAE-Simulation (Z.B., AnyCasting) um Füll- und Kühlprobleme vor der Formherstellung vorherzusagen – dies verkürzt die Anzahl der Prototypen-Iterationen 40%. Für dünnwandige Schalen, wir plädieren auch “Hybride Prozessintegration”: Kombinieren Sie Druckguss mit 3D-Druck für kleine Unternehmen, Komplexe Merkmale (Z.B., 3D Drucken Sie eine 0,5-mm-EMI-Abschirmung aus und setzen Sie sie vor dem Gießen in die Form ein).

Für hochvolumige Produktion, Wir schlagen vor, die Nachbehandlung zu automatisieren (Z.B., Roboter-Polierlinien) um Konsistenz zu gewährleisten – dies reduziert manuelle Fehler um 70% und verbessert die Gleichmäßigkeit der Oberflächenbeschaffenheit. Durch die Behandlung der Schale als “System” (nicht nur ein Teil), Hersteller können eine Ausbeute von über erreichen 98% und erfüllen die strengsten Industriestandards.

7. FAQ: Häufige Fragen zum Aluminium-Druckguss

Q1: Kann ich den FDM-3D-Druck verwenden, um vor dem Druckguss Prototypen von Aluminiumschalen zu erstellen??

Ja – FDM-Druck mit ABS oder PETG ist ideal für frühe Prototypen (Z.B., Überprüfung von Passform und Ergonomie). Jedoch, Beachten Sie, dass FDM-Prototypen die Materialeigenschaften von Druckguss nicht nachbilden können (Z.B., Festigkeit oder Hitzebeständigkeit von Aluminium). Für Funktionstests, Verwenden Sie Vakuumguss (mit aluminiumgefülltem Harz) um die Dichte und Steifigkeit von Aluminiumdruckguss nachzuahmen.

Q2: So senken Sie die Kosten für den Druckguss von Aluminiumschalen für die Kleinserienfertigung (<10,000 Einheiten)?

Entscheiden Sie sich für semipermanente Formen (Aluminiumformen anstelle von H13-Stahl)-Kosten 50-70% weniger als Stahlformen, obwohl die Lebensdauer kürzer ist (5,000-10,000 Schüsse). Auch, Läuferkondensat wiederverwenden (getrennt von defekten Schalen) und vermischen 20% neues Aluminium – reduziert die Materialkosten um 15%.

Q3: Was ist die Mindestwandstärke für Aluminium-Druckguss?, und wie man es erreicht?

Das praktische Minimum ist 0.6mm (für kleine Muscheln <50mm in Größe). Um dies zu erreichen: 1. Verwenden Sie eine Legierung mit hoher Fließfähigkeit wie ADC12. 2. Erhöhen Sie die Formtemperatur auf 230–240 °C. 3. Verwenden Sie ein fächerförmiges Innentor (Breite 5x Wandstärke) und Einspritzgeschwindigkeit von 4-4.5 MS. 4. Fügen Sie im letzten Füllbereich eine Entlastungsnut hinzu, um ein Untergießen zu verhindern.