В современном производстве — от корпусов автомобильных трансмиссий до корпусов бытовой электроники — Die Casting Process stands as a cornerstone for producing complex, high-volume metal parts. It transforms molten metal into precise components through controlled pressure, температура, and timing. This article breaks down the full workflow of die casting, from mold preparation to post-processing, highlights critical quality control points, and solves common process challenges, helping you master the technology for reliable production.
1. What Are the Core Stages of the Die Casting Process?
The die casting process follows a linear, step-by-step workflow with five interconnected stages. Each stage directly impacts the final part quality, and skipping or rushing any step leads to defects. Below is a detailed breakdown with actionable parameters:
1.1 Этап 1: Подготовка плесени (Foundation of Precision)
Molds are the “blueprint” of die casting—their design and debugging determine part accuracy.
| Задача | Ключевые требования | Critical Parameters | Цель |
| Дизайн плесени | – Parting surface alignment (no offset >0.02мм)- Gating system calculation (main sprue diameter: 8-15mm based on part size)- Auxiliary structures (overflow groove volume: 5-10% of cavity volume; exhaust groove depth: 0.05-0.1мм) | – Flow rate simulation: Ensure metal liquid fills cavity in 0.05-0.2s- Рафта угол: 1-3° for easy demolding | Avoid turbulence, trapped gas, and demolding damage |
| Mold Material Selection | Mold core/cavity: H13 hot-work mold steel | Quenching hardness: СПЧ 48-52; Tempering temperature: 550-600° C. | Withstand 100,000+ циклы кастинга; Resist heat fatigue |
| Mold Installation & Отладка | – Fix mold on die casting machine platen (parallelism error <0.05М-м-м)- Test ejection mechanism (push rod stroke accuracy: ± 0,1 мм)- Preheat mold | Preheat temperature: 150-250° C. (алюминиевые сплавы); 100-180° C. (цинковые сплавы) | Reduce metal liquid temperature loss; Improve filling capacity |
1.2 Этап 2: Расплавленный металлический подготовка (Guarantee Material Quality)
Poor metal quality ruins even the best mold—this stage focuses on purity and fluidity.
| Шаг | Operation Details | Ключевые параметры | Контроль качества |
| Сырье плавление | Weigh metal ingots (НАПРИМЕР., A380 aluminum alloy) by recipe; Melt in crucible furnace | – Алюминиевые сплавы: 670-720° C.- Цинковые сплавы: 400-450° C.- Magnesium alloys: 650-700° C. (inert gas protection) | Avoid overheating (causes alloy burning); Prevent underheating (reduces fluidity) |
| Переработка & Дегазация | Add refining agent (НАПРИМЕР., hexachloroethane for aluminum); Use argon gas to stir | – Refining time: 10-15мин- Argon flow rate: 5-10 L/мин | Remove impurities (содержание <0.1%); Reduce gas content (≤0.15mL/100g metal) |
| Quality Monitoring | – Real-time temperature tracking (infrared thermometer accuracy: ± 2 ° C.)- Sampling for chemical composition (via 光谱分析 spectrometer) | Ensure alloy grade compliance (НАПРИМЕР., Si content 7.5-9.5% for A380) | Avoid component segregation; Prevent performance degradation |
1.3 Этап 3: Injection Filling (Core of Die Casting)
This stage uses high pressure and speed to force metal into the mold—precision here eliminates internal defects.
1.3.1 Two-Stage Injection Process (Отраслевой стандарт)
| Injection Stage | Цель | Ключевые параметры | Распространенные ошибки, чтобы избежать |
| Low-Speed Filling | Fill pressure chamber; Avoid metal splashing | Скорость: 0.1-0.5 РС; Давление: 5-15МПА | Too fast → Air entrapment; Too slow → Metal solidifies early |
| High-Speed Filling | Fill mold cavity quickly; Ensure complex features are formed | Скорость: 2-8 РС (алюминиевые сплавы); 1-3 РС (цинковые сплавы); Давление: 30-70МПА | Too slow → Incomplete filling; Too fast → Turbulence (causes porosity) |
1.3.2 Boost & Держащий
After cavity filling, apply boost pressure and hold to compensate for shrinkage:
- Давление наддува: 50-100МПА (higher for thick-walled parts);
- Время выдержки: 2-10с (depends on part thickness: +1s per 2mm thickness);
- Результат: Eliminate internal shrinkage; Ensure part density (≥98%).
1.4 Этап 4: Открытие формы & Удаление части (Avoid Secondary Damage)
Gentle handling prevents part deformation or surface scratches.
| Операция | Методы | Ключевые требования |
| Открытие формы | Die casting machine pulls moving mold away from fixed mold | Opening speed: 50-100 мм/с (slow first, then fast) |
| Part Ejection | Ejection mechanism pushes part out (with gate cake and runners) | Сила выброса: Униформа (use multiple push rods for large parts) |
| Initial Cleaning | Remove gate cake and runners (manual for small batches; robotic for mass production) | Cut surface flatness: Ra ≤6.3μm |
1.5 Этап 5: Пост-обработка (Finalize Part Quality)
Turns raw castings into market-ready parts—details are in Section 2.
2. How to Control Quality in Each Stage of the Die Casting Process?
Quality control isn’t just a final check—it’s integrated into every stage. Below is a stage-by-stage quality assurance system:
| Die Casting Stage | Quality Control Item | Testing Method | Standards/Acceptance Criteria |
| Подготовка плесени | Mold Precision | Координировать измерительную машину (ШМ) | Cavity dimension tolerance: IT8-IT10 |
| Molten Metal | Gas Content | Испытание пониженным давлением (РПТ) | ≤0,15 мл/100 г (алюминиевые сплавы) |
| Injection Filling | Стабильность процесса розлива | Датчики давления + Система сбора данных | Колебания давления <± 5%; Колебания скорости <±10% |
| Открытие формы & Удаление | Качество поверхности детали | Визуальный осмотр + Увеличительное стекло (10х) | Нет трещин, холодно закрывается, или сильные заусенцы |
| Пост-обработка | – Точность размеров- Внутреннее качество- Механические свойства | – ШМ- Рентгеновская дефектоскопия- Тест на растяжение + Испытание на твердость | – Терпимость: ± 0,05 мм (ключевые аспекты)- Нет внутренней пористости (Iso 17636-1 Уровень 2)- Предел прочности: ≥200 МПа (А380 алюминий); Твердость: полупансион 80-100 |
3. What Are Common Die Casting Process Defects and Their Solutions?
Даже при строгом контроле, могут возникнуть дефекты — целенаправленные решения экономят время и материалы.
| Тип дефекта | Визуальные/обнаруженные характеристики | Первопричина | Практические решения |
| Пористость | Крошечные пузырьки воздуха (видимый через рентгеновские лучи или поверхностные отверстия) | – Захваченный полостной газ- High metal liquid gas content- Fast filling speed | 1. Enlarge exhaust grooves (depth 0.1-0.15mm); 2. Extend degassing time to 15-20min; 3. Reduce high-speed filling speed by 10-20% |
| Усадка | Depressions on part surface or internal voids (X-ray shows dark areas) | – Insufficient boost pressure- Too fast cooling (local heat loss)- Holding time too short | 1. Increase boost pressure to 60-80MPa; 2. Add cooling inserts in hot spots; 3. Extend holding time by 2-3s |
| Cold Shut | Linear seams on part surface (unfused metal layers) | – Low metal liquid temperature- Медленная скорость наполнения- Поверхность холодной формы | 1. Поднять температуру металла на 10-20°С.; 2. Увеличьте скорость высокоскоростного наполнения на 0.5-1 РС; 3. Проверьте предварительный нагрев формы (обеспечить отсутствие холодных мест) |
| Штамм плесени | Царапины или прилипание материала к поверхности детали | – Грубая полость формы (Раствор >0.8мкм)- Неудачный агент выпуска- Высокая температура пресс-формы | 1. Полировка полости формы до Ra ≤0,4 мкм; 2. Заменить релиз-агент (используйте водную основу для алюминия); 3. Снижение температуры формы на 20-30°C. |
| Трещины | Тонкие линии на части (особенно в филе) | – Малый радиус скругления (<1мм)- Неровное охлаждение- Остаточное напряжение | 1. Оптимизация конструкции детали (радиус скругления ≥2 мм); 2. Балансные каналы охлаждения пресс-формы (разница в скорости потока <10%); 3. Add stress relief annealing (120-180°C for 2-4h) |
4. Yigu Technology’s Perspective on the Die Casting Process
В Yigu Technology, we view the Die Casting Process as a “systematic precision chain”—each stage is linked, and a weak link ruins the whole part. Наши данные показывают 65% of defects come from ignoring early-stage controls (НАПРИМЕР., mold preheat or metal degassing) rather than post-processing fixes.
We recommend a “preventive control” approach: For automotive aluminum parts, we use AI to monitor injection pressure (real-time adjustment to ±2MPa) and mold temperature (maintain ±5°C stability); For consumer electronics zinc parts, we optimize gating systems to cut porosity rates to <0.5%. By integrating digital monitoring (НАПРИМЕР., IoT sensors for molten metal temperature) and mold life cycle management, we help clients reduce defect rates by 30% and extend mold service life by 20%.
5. Часто задаваемые вопросы: Common Questions About the Die Casting Process
1 квартал: What’s the difference between high-pressure die casting (HPDC) and low-pressure die casting (LPDC) in the injection stage?
HPDC использует высокое давление (30-100МПА) и скорость (2-8 РС) for fast filling—ideal for thin-walled, сложные части (НАПРИМЕР., Телефонные оболочки). LPDC использует низкое давление (0.05-0.2МПА) and slow filling (gravity-assisted)—better for thick-walled, высокопрочные детали (НАПРИМЕР., engine cylinder heads) as it reduces porosity.
2 квартал: How long does a typical die casting mold last, and how to extend its life?
A standard H13 steel mold lasts 100,000-200,000 цикл. Чтобы продлить жизнь: 1. Clean mold cavity after every 500 цикл (remove residue); 2. Avoid overheating (monitor mold temperature in real time); 3. Use mold maintenance oil (prevents rust during downtime); 4. Repair small scratches promptly (via laser cladding).
Q3: Can die casting process be used for high-melting-point metals like steel?
Нет. Steel’s melting point (1450-1510° C.) exceeds the heat resistance of H13 mold steel (max working temperature ~600°C), causing rapid mold wear. Die casting is mainly for non-ferrous alloys (алюминий, цинк, магний) with melting points <800° C.. Для стальных деталей, forging or sand casting is more suitable.