À l’ère du poids léger, économie d'énergie, and high-efficiency production—from new energy vehicles (Neveins) to consumer electronics—light metal die casting has become an irreplaceable manufacturing technology. It injects molten light metals (aluminium, magnésium, alliages de zinc) into precision molds at high pressure and speed, forming complex, high-performance components that balance weight reduction, force structurelle, et rentabilité. Cet article détaille ses principes fondamentaux, material characteristics, process types, scénarios d'application, and solutions to industry challenges, helping you fully grasp its value and practical application.
1. What Are the Core Principles and Features of Light Metal Die Casting?
To understand its advantages, we first clarify the technical logic and unique traits that distinguish it from traditional casting processes.
1.1 Principe de travail principal
Light metal die casting relies on a “high-pressure filling + rapid solidification” mechanism:
- Fusion: Light metals (Par exemple, alliage en aluminium) are melted in a crucible to form a molten state (température: 650-720°C pour l'aluminium, 380-450°C pour le zinc).
- Injection haute pression: The molten metal is pushed into a closed steel mold cavity at pressures of 30-120MPa and speeds of 0.5-120m/s—ensuring it fills even thin-walled (0.5-3MM) or complex structures.
- Solidification rapide: The mold’s cooling system (water or oil circulation) accelerates solidification (0.05-0.5 secondes), locking in the part’s shape and dimensional accuracy.
- Démêlé: Le moule s'ouvre, and an ejection system pushes out the finished part—ready for post-processing (Par exemple, débarquant, traitement de surface).
1.2 Three Key Features
| Fonctionnalité | Avantage technique | Impact pratique |
| Grande efficacité | Standardized molds enable rapid cycle production (10-60 seconds per part for zinc alloys; 30-120 seconds for aluminum alloys) | Mass production of small/medium parts (Par exemple, 10,000+ NEV battery brackets per day) |
| Formation de précision | Tolérance dimensionnelle: IT8-IT10; Rugosité de surface: Ra 1.6-6.3μm | Reduces post-processing by 50-70% (Par exemple, aluminum alloy electronic housings need no extra grinding) |
| Adaptabilité des matériaux | Optimizes process parameters for light metals’ properties (Par exemple, aluminum’s corrosion resistance, magnesium’s lightweight) | Maximizes material advantages—e.g., magnesium alloy parts are 33% lighter than aluminum while maintaining strength |
2. Which Light Metals Are Commonly Used, and What Are Their Traits?
Material selection directly determines part performance and application scope. Aluminium, magnésium, and zinc alloys are the three mainstream options, each with distinct strengths:
2.1 Comparison of Common Light Metals for Die Casting
| Metal/Alloy | Caractéristiques clés | Densité (g / cm³) | Propriétés mécaniques | Domaines d'application typiques |
| Alliage en aluminium (A380, A356) | – Excellente résistance à la corrosion (resists oxidation in humid environments)- Bonne conductivité thermique (205 Avec(m · k), 2x mieux que l'acier)- Rentable (1/3 le prix de l'alliage de magnésium) | 2.7 | – Résistance à la traction: 200-350MPA- Élongation: 3-12% | – NEV: Battery shells, moteurs- Électronique: 5Supports d'antenne de station de base G- Aérospatial: Cabin structural parts |
| Alliage de magnésium (AZ91D, Am60b) | – Ultra-léger (lightest structural metal for die casting)- High specific strength/stiffness (rapport résistance/poids meilleur que l'aluminium)- Strong electromagnetic shielding (protects electronic components from interference) | 1.8 | – Résistance à la traction: 170-280MPA- Élongation: 2-10% | – Automobile: Tableaux de bord, centres de roue- Électronique: Laptop shells, cadres de smartphone- Médical: Lightweight device casings |
| Alliage de zinc (ZA27, Zamak5) | – Point de fusion bas (facile à traiter, saves energy)- Excellente fluidité (fills tiny mold details <0.1MM)- Longue durée de vie du moule (100,000+ cycles, 2x longer than aluminum alloy molds) | 6.4 | – Résistance à la traction: 280-400MPA- Dureté: HB 80-120 | – Small precision parts: Toy gears, stationery accessories- Composants décoratifs: Poignées de porte, zipper sliders- Électronique: Boîtiers de capteurs |
3. What Are the Main Process Types of Light Metal Die Casting?
Process selection depends on metal melting points, complexité en partie, et des exigences de qualité. Traditional processes meet basic needs, while improved technologies solve defects like porosity:
3.1 Traditional Die Casting Processes
| Type de processus | Mécanisme de base | Suitable Metals | Avantages | Limites |
| Moulage de la chambre froide | Molten metal is poured into an independent cold chamber before injection | Métaux à point de fusion élevé (aluminium, magnésium) | – Handles large/complex parts (Par exemple, NEV battery trays)- Avoids mold overheating | – Longer cycle time (30-120 secondes/partie)- Coût d'équipement plus élevé |
| Casting de Die Chamber Hot | The injection system is immersed in a molten metal pool (integrated design) | Métaux à bas point de fusion (zinc, plomb) | – Ultra-fast cycle time (10-30 secondes/partie)- Simple operation, low energy consumption | – Limited to small parts (<5kilos)- Mold prone to corrosion (short life for zinc alloys) |
3.2 Amélioré & Innovative Processes
These technologies address traditional defects (Par exemple, porosité) and expand application scope:
| Innovative Process | Amélioration clé | Scénarios appropriés | Gain de performances |
| Moulage à vide | Extracts air from the mold cavity (degré de vide: -0.095 à -0.098MPA) before injection | Pièces de haute qualité (Par exemple, automotive engine cylinder heads) | Reduces porosity by 80-90%; Improves tensile strength by 15-20% |
| Moulage sous pression oxygéné | Injects oxygen into the cavity to form oxide particles (diffused distribution) | Parts requiring heat treatment (Par exemple, aluminum alloy suspension arms) | Eliminates internal pores; Enables T6 heat treatment (force +25%) |
| Moulage sous pression semi-solide | Controls solid phase rate (40-60%) of molten metal; Uses laminar flow filling | À paroi mince, pièces de haute précision (Par exemple, cadres moyens pour smartphone) | Reduces shrinkage by 70%; Improves structural uniformity |
| Coulée de compression | Applies external pressure (100-200MPA) Pendant la solidification | Thick-walled structural parts (Par exemple, supports aérospatiaux) | Increases density to ≥99.5%; Boosts impact resistance by 30-40% |
4. What Are the Key Application Scenarios and Industry Trends?
Light metal die casting is widely used in industries driven by lightweight and precision demands. Below are its core application fields and future development directions:
4.1 Core Application Fields
| Industrie | Exemples d'application | Driving Demand |
| Automobile (Neveins) | – Alliage en aluminium: Battery shells, moteurs, tours d'amortisseurs- Alliage de magnésium: Interior door panels, cadres de siège | Léger (every 100kg weight reduction increases range by ~100km); Force structurelle (resists collision impacts) |
| Électronique grand public | – Alliage de magnésium: Laptop shells, tablet backplanes- Alliage en aluminium: Smart TV frames, wireless charger housings | Thinness/lightness (Par exemple, laptop weight <1kilos); Qualité de surface (Ra ≤3.2μm for aesthetics) |
| Aérospatial | – High-performance aluminum alloy: Composants du moteur, cabin partitions | Réduction du poids (lowers fuel consumption); Stabilité à haute température (fonctionne à 150-200°C) |
| Fabrication verte | – Recycled aluminum/magnesium alloys: Matériel de meuble, outils de jardin | Environmental protection (utilisations de l'aluminium recyclé 5% de l'énergie de l'aluminium primaire); Économie circulaire |
4.2 Tendances futures (2024-2030)
- Production intelligente: Surveillance des processus basée sur l'IA (réglage en temps réel de la pression/vitesse d'injection) réduit les taux de défauts à <1%; Les jumeaux numériques simulent la vie des moules (prolonge la durée de vie de 20-30%).
- Innovation matérielle: Développement d’« alliages de magnésium résistants à la chaleur » (fonctionne à 200-250°C) pour remplacer l'aluminium dans les pièces automobiles à haute température (Par exemple, moteurs).
- Grand moulage intégré: Corps NEV en blanc (Banc) intégration : une pièce moulée sous pression remplace 50+ pièces estampées (réduit le temps de montage de 60%; réduit le poids corporel de 15%).
5. What Are the Industry Challenges and Practical Solutions?
Malgré ses avantages, light metal die casting fait face à des obstacles techniques et opérationnels. Ci-dessous des solutions ciblées:
| Défi | Cause première | Solution | Résultat attendu |
| Oxydation/combustion d'alliage de magnésium | Magnesium has low ignition point (550° C); Reacts with oxygen easily | – Use SF₆ + CO₂ mixed inert gas protection during melting- Ajouter 0.5-1% calcium to magnesium alloy (improves oxidation resistance) | Burning risk reduced to <0.1%; Alloy yield increased by 10-15% |
| High Silicon Aluminum Alloy Mold Adhesion | Silicon in the alloy (Par exemple, 7.5-9.5% in A380) adheres to mold surfaces during solidification | – Coat mold cavity with TiN (nitrure de titane) revêtement- Optimize mold temperature (maintain 180-220°C for aluminum alloys) | Adhesion defect rate reduced from 5% à <0.5% |
| Low Production Efficiency for Complex Parts | Traditional cold chamber processes have long cycle times | – Adopt robotic automatic pouring systems (reduces loading time by 40%)- Use multi-cavity molds (Par exemple, 4-cavity for zinc alloy sensor housings) | La capacité de production a augmenté de 50-80% |
| High Equipment Investment | Grandes machines de moulage sous pression (Par exemple, 9000T for NEV BIW) cost $10M+ | – Small/medium enterprises: Lease equipment (reduces upfront cost by 80%)- Industry collaboration: Share mold development costs (cuts R&D expenses by 30-40%) | Lowers entry barrier; Promotes technology popularization |
6. Yigu Technology’s Perspective on Light Metal Die Casting
À la technologie Yigu, nous voyons light metal die casting as the “core enabler of lightweight manufacturing”—especially for NEVs and consumer electronics. Notre pratique montre que 65% des clients obtiennent 20-30% réduction du poids en passant des pièces en acier aux pièces moulées sous pression en aluminium/magnésium.
Nous préconisons une approche « matching matériau-processus »: Pour les coques de batterie NEV, nous utilisons le moulage sous vide + Alliage en aluminium A356 (assure l'étanchéité à l'air; réduit la porosité à <0.3%); Pour les coques d'ordinateurs portables, nous adoptons le moulage sous pression semi-solide + Alliage de magnésium AZ91D (atteint des parois minces de 1,2 mm; réduit le poids de 25%). Nous intégrons également des capteurs IoT pour surveiller la température du moule en temps réel, réduire les taux de défauts à <0.8%. Regarder vers l'avenir, combining this technology with recycled materials will be key to balancing performance and sustainability.
7. FAQ: Common Questions About Light Metal Die Casting
T1: Can light metal die-cast parts undergo heat treatment to improve strength?
Oui, but it depends on the process: Vacuum or oxygenated die casting eliminates pores, making parts suitable for heat treatment (Par exemple, T6 solution aging for aluminum alloys—tensile strength +25%). Traditional die-cast parts with high porosity cannot be heat-treated (heat causes pore expansion and cracking).
T2: Which is more cost-effective for NEV parts—aluminum alloy or magnesium alloy die casting?
Aluminum alloy is more cost-effective for most cases: It has 1/3 the material cost of magnesium alloy and uses mature cold chamber processes (lower equipment maintenance). Magnesium alloy is better for high-end NEVs where weight reduction is critical (Par exemple, premium electric sedans)—the extra cost is offset by extended driving range.
T3: What is the maximum part size achievable with light metal die casting?
Actuellement, the practical limit is parts weighing 50-80kg and measuring 2-3m (Par exemple, NEV BIW rear floors). Pour des pièces plus grandes (Par exemple, 3m+ truck frames), multi-part die casting + welding is used. With 12,000T+ large die-casting machines, the limit will extend to 100kg+ parts by 2025.