Литье алюминиевых корпусов под давлением является краеугольным камнем процесса производства легких конструкций., прочные корпуса для электроники, Автомобильные компоненты, и промышленное оборудование. В отличие от цельных алюминиевых деталей, алюминиевые корпуса требуют точного контроля толщины стенок, поверхностная отделка, и структурная целостность — даже небольшие дефекты, такие как пористость или деформация, могут сделать скорлупу непригодной для использования. (НАПРИМЕР., compromising waterproofing for phone casings or heat dissipation for EV battery housings). This article breaks down the full workflow of aluminum shell die casting, from material selection to post-treatment, and addresses common pain points with actionable solutions—drawing on cross-industry insights from 3D printing (НАПРИМЕР., defect prevention, точный контроль) to optimize results.
1. Material Selection for Aluminum Shells: Match Alloy to Shell Function
Choosing the right aluminum alloy is critical—different shells (НАПРИМЕР., thin-walled phone casings vs. heavy-duty automotive battery shells) demand unique properties like strength, пластичность, или коррозионная стойкость. Таблица ниже сравнивается top alloys for aluminum shells, with application-specific guidance:
| Алюминиевый сплав | Ключевые свойства | Ideal Shell Applications | Critical Selection Tips |
| ADC12 (AlSi12Cu1Mg1) | – Хорошая литья (easy to fill thin walls)- Умеренная сила (σb≈310MPa)- Бюджетный | Thin-walled consumer electronics shells (средние рамки телефона, laptop palm rests) | Avoid shells requiring high impact resistance (НАПРИМЕР., открытое оборудование)—ADC12 is brittle at temperatures < -10° C.. |
| А380 (AlSi8Cu3) | – Высокая пластичность (δ≈8%)- Отличная коррозионная стойкость- Хорошая механизм | Automotive underbody shells (EV charging port housings, sensor enclosures) | Use for shells exposed to moisture or road salts—A380’s copper content enhances rust resistance. |
| А356 (AlSi7Mg) | – Высокая сила (σb≈320MPa after T6 heat treatment)- Теплостойкость (service temp up to 250°C) | High-performance shells (EV battery top covers, LED driver housings) | Mandatory for shells needing heat dissipation—A356 maintains rigidity under prolonged high temperatures. |
| AlSi10MgMn | – Ultra-low porosity- High weldability- Легкий вес (density 2.68g/cm³) | Aerospace or medical device shells (drone casings, portable MRI enclosures) | Choose for shells requiring post-weld assembly—low porosity prevents gas leakage during welding. |
Для чаевого: For multi-functional shells (НАПРИМЕР., a phone case needing both thin walls and drop resistance), blend alloys—e.g., 80% ADC12 + 20% А380. Тест 50+ prototypes to verify impact resistance (survive 1.5m drop tests onto concrete) and casting feasibility.
2. Mold Design for Aluminum Shells: Avoid Thin-Wall Defects
Aluminum shells often have complex features (НАПРИМЕР., ребра, snap-fit grooves) и тонкие стены (0.8-2мм), making mold design a high-risk 环节. Ниже Критические правила дизайна organized by shell feature, with references to 3D printing’s precision control principles:
2.1 Толщина стены & Дизайн ребер
- Универстная толщина стенки: Maintain a consistent thickness (± 0,1 мм) across the shell—thickness variations >0.3mm cause uneven cooling and shrinkage. Например, a 1mm-thick phone shell should not have a 2mm-thick boss (use a gradual transition with a 3mm radius).
- Rib Optimization: Add ribs to reinforce thin walls, but follow these limits:
- Rib height ≤ 5x wall thickness (НАПРИМЕР., 5mm ribs for 1mm walls).
- Rib width = 0.6-0.8x wall thickness (avoids material accumulation and shrinkage holes).
- Use rounded rib corners (радиус ≥0,5 мм) to reduce stress concentration—similar to 3D printing’s support optimization for cantilevers.
2.2 Runner & Gate System (Adapted from Die Casting Runner Expertise)
Aluminum shells need a runner system that delivers molten metal evenly without turbulence (which causes porosity). Key design parameters:
| Runner Component | Shell-Specific Design | Обоснование |
| Inner Gate | – Fan-shaped (width 3-5x wall thickness)- Positioned at the shell’s thickest area (НАПРИМЕР., a 2mm-thick edge) | Fan shape distributes metal gently; thick-area positioning prevents premature solidification. |
| Cross Runner | – Diameter = √(shell weight in grams) (НАПРИМЕР., 6mm for a 30g phone shell)- Curved path (no sharp turns >90°) | Prevents turbulence (critical for thin walls <1мм); curved paths reduce pressure loss. |
| Relief Groove | – Volume = 1.2x shell volume- Connected to the last-filling area (НАПРИМЕР., a snap-fit groove) | Collects excess metal and trapped gas—avoids “короткие снимки” (incomplete filling) in thin features. |
2.3 Система охлаждения
- Uniform Cooling: Install water channels 5-8mm from the mold cavity surface (ближе, чем для твердых деталей) чтобы обеспечить быстрый, даже охлаждение. Например, нужен снаряд размером 100×50 мм. 4 водные каналы (2 с каждой стороны) расположены на расстоянии 25 мм друг от друга.
- Локальное охлаждение: Используйте медные вставки (Высокая теплопроводность) для толстых приливов или сложных элементов — сокращает время охлаждения на 30% и предотвращает усадку. Это отражает 3D-печать “местный контроль температуры” для предотвращения коробления.
3. Process Parameter Control: Ensure Shell Quality
Литье под давлением алюминиевого корпуса требует более строгого контроля параметров, чем цельные детали — небольшие отклонения в температуре или скорости вызывают такие дефекты, как холодный затвор или недоливка.. Ниже приведен пошаговое руководство по параметрам with specific ranges for thin-walled shells:
3.1 Pre-Injection Preparation
- Mold Preheating: Heat the mold to 200-230°C (10-20°C higher than for solid parts) to prevent molten metal from solidifying prematurely. Use temperature sensors (placed 3mm from the cavity) to monitor—fluctuations must stay within ±5°C.
- Molten Metal Treatment:
- Degas aluminum liquid with argon for 10-15 минуты (reduces hydrogen content to <0.15мл/100г Ал).
- Filter molten metal with a 50μm ceramic filter to remove oxide inclusions (critical for thin walls <1mm—even small inclusions cause cracks).
3.2 Инъекция & Pressurization
- Injection Speed: Используйте “two-stage” профиль скорости:
- Медленная стадия (1-2 РС): Fills the runner without splashing.
- Fast stage (3-4 РС): Fills the thin shell cavity before solidification.
Avoid speeds >4.5 m/s—turbulence traps air, leading to surface pinholes.
- Давление впрыска: 80-120МПА (higher than solid parts) to ensure metal fills narrow gaps (НАПРИМЕР., 0.5mm snap-fit grooves).
- Время выдержки: 5-8 секунды (shorter than solid parts)—prevents over-pressurization and mold damage, while ensuring the shell solidifies completely.
3.3 Охлаждение & Выброс
- Время охлаждения: 10-15 секунды (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 секунды.
- Ejection Force: Использовать 8-12 выбросы (more than solid parts) spaced evenly across the shell—prevents deformation. Ejector pin diameter = 2-3x wall thickness (НАПРИМЕР., 2mm pins for 1mm walls).
4. Common Defects in Aluminum Shells: Causes and Solutions
Даже при строгом контроле, aluminum shells often develop defects due to their thin walls and complex shapes. The table below uses a defect-cause-solution структура, with insights from 3D printing’s exception handling (НАПРИМЕР., warpage fixes):
| Тип дефекта | Основные причины | Step-by-Step Solutions |
| Cold Shut (Seam Line) | 1. Slow injection speed (<3 РС) in the fast stage2. Низкая температура формы (<190° C.)3. Thin wall <0.8mm with no relief groove | 1. Increase fast-stage speed to 3.5-4 РС (ensure Re ≥ 4000 для алюминия).2. Raise mold temperature to 220-230°C.3. Add a 0.5mm-deep relief groove at the cold shut location—collects partially solidified metal. |
| Surface Pinholes | 1. Inadequate degassing (hydrogen content >0.2мл/100г Ал)2. Turbulent flow (sharp turns in runner)3. Contaminated raw materials (влага >0.1%) | 1. Extend argon degassing to 18-20 минуты; use a hydrogen analyzer to verify content.2. Replace sharp runner turns with 5mm-radius curves.3. Dry raw materials at 120-150°C for 6 часы (same as 3D printing’s material drying). |
| Warpage (Shell Twist) | 1. Неровное охлаждение (water channels too far from cavity)2. Asymmetric shell design (НАПРИМЕР., one side with ribs, one side smooth)3. Ejection force imbalance | 1. Move water channels to 5mm from the cavity (from 8mm); add copper inserts for ribbed areas.2. Add balancing ribs to the smooth side (mirroring the ribbed side’s mass).3. Adjust ejector pin force—use a force gauge to ensure even pressure (±5N). |
| Занижение (Неполное заполнение) | 1. Small inner gate (ширина <3x wall thickness)2. Low molten metal temperature (<670°C for ADC12)3. Blocked relief groove (by oxide inclusions) | 1. Widen the inner gate to 4x wall thickness (НАПРИМЕР., 4mm for 1mm walls).2. Increase molten metal temperature to 690-700°C.3. Install a second 50μm filter before the relief groove; clean the groove after every 100 выстрелы. |
5. Post-Treatment for Aluminum Shells: Достичь точности & Эстетика
Aluminum shells often require strict surface finish and dimensional accuracy—post-treatment is critical to meet end-user requirements (НАПРИМЕР., a phone shell needing a mirror finish). Ниже key post-treatment steps, adapted from 3D printing’s polishing and coating processes:
5.1 Basic Processing
- Поддержка удаления: Use plastic tweezers (not metal tools) to remove runner and relief groove material—avoids scratching the shell surface. Для небольших функций (НАПРИМЕР., 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):
- 400# наждачная бумага: Remove ejector pin marks and burrs.
- 800# наждачная бумага: Smooth surface scratches.
- 1200# наждачная бумага: Prepare for coating (achieves Ra ≤ 0.8 мкм).
- Уборка: Use ultrasonic cleaning (30kHz frequency, 5-minute cycle) to remove sanding debris. For resin-contaminated shells (НАПРИМЕР., from release agents), wipe with isopropyl alcohol (70% концентрация).
5.2 Advanced Surface Enhancement
- Анодирование: For corrosion-resistant shells (НАПРИМЕР., outdoor sensor enclosures), use hard anodizing (layer thickness 15-25μm)—meets MIL-A-8625 Type III standards, with salt spray resistance >2000 hours.
- Живопись/покрытие:
- Для бытовой электроники, нанесите покрытие из ПТФЭ толщиной 2–3 мкм — обеспечивает матовую поверхность и защищает от отпечатков пальцев.
- Для проводящих оболочек (НАПРИМЕР., Корпуса с защитой от электромагнитных помех), использовать химическое никелирование (5-8толщина мкм)— обеспечивает проводимость <10Ом/кв.м..
- Лазерная гравировка: Для брендинга или серийных номеров, использовать волоконную лазерную гравировку (20Мощность Вт, 500мм/с скорость)— создает стойкие следы, не повреждая целостность поверхности корпуса.
5.3 Качественная проверка
- Проверка размеров: Используйте КИМ (Координировать измерительную машину) Чтобы проверить ключевые размеры (НАПРИМЕР., высота корпуса, ширина паза для защелкивания) с допуском ±0,1 мм.
- Поверхностная проверка: Use a 10x magnification lens to check for pinholes or scratches—no defects larger than 0.1mm are allowed.
- Функциональное тестирование:
- Waterproof shells: 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. Yigu Technology’s Perspective on Aluminum Shell Die Casting
В 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).
Мы рекомендуем DFM (Дизайн для производства) first approach: Use CAE simulation (НАПРИМЕР., AnyCasting) to predict filling and cooling issues before mold production—this cuts prototype iterations by 40%. For thin-walled shells, we also advocate “hybrid process integration”: Combine die casting with 3D printing for small, сложные особенности (НАПРИМЕР., 3D print a 0.5mm EMI shield and insert it into the die before casting).
Для масштабного производства, we suggest automating post-treatment (НАПРИМЕР., robotic polishing lines) to ensure consistency—this reduces manual errors by 70% and improves surface finish uniformity. By treating the shell as a “system” (not just a part), manufacturers can achieve a yield rate of over 98% and meet the strictest industry standards.
7. Часто задаваемые вопросы: Common Questions About Aluminum Shell Die Casting
1 квартал: Can I use FDM 3D printing to prototype aluminum shells before die casting?
Yes—FDM printing with ABS or PETG is ideal for early prototypes (НАПРИМЕР., verifying fit and ergonomics). Однако, note that FDM prototypes cannot replicate die casting’s material properties (НАПРИМЕР., aluminum’s strength or heat resistance). Для функционального тестирования, use vacuum casting (with aluminum-filled resin) to mimic die-cast aluminum’s density and rigidity.
2 квартал: How to reduce the cost of aluminum shell die casting for small-batch production (<10,000 единицы)?
Выберите semi-permanent molds (aluminum molds instead of H13 steel)—costs 50-70% less than steel molds, though lifespan is shorter (5,000-10,000 выстрелы). Также, reuse runner condensate (separate from defective shells) and blend with 20% new aluminum—reduces material costs by 15%.
Q3: What is the minimum wall thickness for aluminum shell die casting, and how to achieve it?
The practical minimum is 0.6мм (for small shells <50мм в размере). Чтобы достичь этого: 1. Use a high-fluidity alloy like ADC12. 2. Increase mold temperature to 230-240°C. 3. Use a fan-shaped inner gate (width 5x wall thickness) and injection speed of 4-4.5 РС. 4. Добавьте рельефную канавку в области последней заливки, чтобы предотвратить подмывание..