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

Piirustus laskeutuu työpöydällesi materiaalilohkon kanssa, jossa lukee vain "alumiiniseos". Tämä yksittäinen linja voi tarkoittaa A356:ta rakennekannattimelle, A380:tä suuren volyymin painevalettua koteloa tai B390:tä kompressorin sylinterille, jonka on kestettävä vuosien liukukosketus. Valitse väärä laatu, ja ensimmäiset prototyypit voivat näyttää virheettömiltä – sitten ilmaantuu halkeamia koneistuksen jälkeen, painetesti vuotaa pintaan 2 000 osan erässä tai anodisoidut pinnat näkyvät hajanaisina ja tummina.

Tässä on suora vastaus ennen yksityiskohtia. Käytännön oletusarvot korkeapainepainevalussa ovat A380 ja A383 , jossa ADC12 on samankaltaisen seoksen aasialainen nimitys. Vakiovalinnat ovat matalapaine-, painovoima- ja hiekkavalussa A356 ja 356 . Jos liukukuluminen hallitsee suunnittelua – sylinterivaimentimet, kompressorin sylinterit, laakeripinnat – B390 ansaitsee arvioinnin. Jos korroosionkestävyys ja kosmeettinen viimeistely ylittävät raakalujuuden, 518 on testattava seos. Tämän artikkelin loppuosassa selitetään nämä johtopäätökset numeroilla, jotka voit tuoda toimittajakeskusteluun.

Kuinka valettujen alumiiniseosten nimitykset toimivat

Pohjois-Amerikassa valetut alumiiniseokset noudattavat Aluminium Associationin nelinumeroista järjestelmää desimaalipisteellä. Ensimmäinen numero identifioi pääseoselementin, ja tämä numero yksin kertoo sinulle suurimman osan siitä, mitä sinun on tiedettävä lejeeringin käyttäytymisestä muotissa ja käytössä.

• 1xx.x — 99,0 % tai enemmän alumiinia, käytetään pääasiassa sähköjohtimissa ja kemiallisissa laitteissa.
• 2xx.x — kupari pääelementtinä. Tämä tuoteperhe tuottaa vahvimman kaikista valualumiiniseoksista lämpökäsittelyn jälkeen, mutta korroosionkestävyys kärsii.
• 3xx.x — pii, johon on lisätty kuparia ja/tai magnesiumia. Tämä on työhevosperhe sekä painevaluon että painovoimavaloon.
• 4xx.x — Pääelementtinä pii, joka tarjoaa erinomaisen juoksevuuden ja painetiiviyden vuodon kannalta kriittisille osille.
• 5xx.x — magnesium, joka tarjoaa parhaan korroosionkestävyyden ja tasaisimman anodisoidun pinnan.
• 7xx.x — sinkki, ikääntymiskarkaistu ja korkea valulujuus, mutta vähemmän yleinen kaupallisissa valutöissä.

Mitä numerot, kirjaimet ja desimaalit todellisuudessa tarkoittavat

Toinen numero ilmaisee perusseoksen muutosta; kaksi viimeistä numeroa ilmaisevat perheessä olevan metalliseoksen. Myös desimaaliluvulla on väliä: x.x on valumuoto, x.xx on harkon muoto. Kirjainetuliite, kuten A356:ssa, tarkoittaa tiukempia epäpuhtausrajoja kuin kirjaimaton perusseos. Käytännössä spesifikaatio, kuten A356-T6, on täydellinen ohje: metalliseosperhe 3xx.x, modifioitu 356 koostumus, tiukemmat epäpuhtaudet ja T6-lämpökäsittely.

Lämpönimitykset selitetty lyhyesti

Temper kirjoitetaan lejeeringin jälkeen väliviivalla erotettuna. T6 tarkoittaa liuoslämpökäsittelyä, jota seuraa keinotekoinen vanhentaminen – lämpötila, joka on useimmiten määritelty, kun rakennevalun on kestettävä kuormitusta. T5 tarkoittaa, että osa jäähdytetään valusta ja vanhennetaan sitten keinotekoisesti ohittaen ratkaisuvaiheen, jota käytetään yleisesti painevaluissa vääristymien ja rakkuloiden välttämiseksi. F tarkoittaa valmistettua, mikä on tapa, jolla useimmat painevalut toimitetaan. Nämä erot vaikuttavat suoraan myötölujuuteen: A356-T6 ulottuu karkeasti 186 MPa myötöraja , kun taas as-cast A356 istuu ympärillä 125 MPa .

Yleisimmät alumiiniseokset valuun

Metal Casting Instituten mukaan yleisimmät seokset hiekkavalussa, painovoimavalussa ja matalapainevalussa ovat 356 ja 357 , jotka sisältävät noin 6 % ja 7 % piitä. ScienceDirectissä julkaistu materiaalitieteellinen katsaus vahvistaa mallin ja toteaa, että A319 (Al-6Si-3Cu-1Fe-1Zn) ja A356 (Al-7Si-0,25Cu-0,2Fe-0,4Mg) muodostavat suurimman osan teollisista sovelluksista painovoimavalussa. Korkeapainepuristusvalussa metalliseoksen valintaohjeet osoittavat 3xx.x-sarjan hallitsevan, jota seuraavat 4xx.x, 5xx.x ja 2xx.x.

Yllä olevat ominaisuusarvot noudattavat julkaistuja ASM International -tietoja erikseen valetuista testitankoista. Käsittele niitä teknisen arvioinnin lähtökohtana, älä takuuna tietylle osan geometrialle.

Kuinka valuprosessi rajoittaa metalliseoksen valintaa

Valuprosessi on ensimmäinen suodatin seosten valinnassa. Jokainen prosessi täyttää muotin eri tavalla, ja lejeeringin on kestettävä täyttöolosuhteet.

Korkeapainevalu: nopeus ja ohuet seinät

The alumiinin painevaluprosessi ruiskuttaa sulaa metallia karkaistuun terässuulakkeeseen paineissa 10-175 MPa. Täyttöajat mitataan millisekunteina, joten seoksen tulee olla erittäin juoksevaa valulämpötilassa. A380 ja A383 ovat hallitsevia valintoja, koska niiden piipitoisuus antaa ohuille seinille ja monimutkaisille rivoille tarvittavan juoksevuuden. A356 voidaan painevalaa, mutta sen pienempi piipitoisuus vaikeuttaa ohuiden osien täyttämistä puhtaasti ja lisää painejuottamisen riskiä.

Matalapainevalu: puhdas täyte ja vähemmän huokosia

Matalapainevalu täyttää suulakkeen alla olevasta uunista työntäen sulaa ylöspäin nousuputken läpi kontrolloidussa kaasupaineessa. Virtaus on tasaista ja laminaarista korkeapaineruiskutukseen verrattuna. Huokoisuustasot ovat yleensä alhaisempia ja mekaaniset ominaisuudet toistettavampia – minkä vuoksi pyörät, jousitusvarret ja rakenteelliset kannattimet on valmistettu tällä tavalla. A356 in T6 on näiden komponenttien vakioyhdistelmä. Kun huokoisuus on tärkein hylkäyssyy, se kannattaa varmistaa toimittajalta matalapaineinen painevalu voi vähentää kaasun reikiä tarpeeksi täyttämään vuototestistandardisi.

Painovoima ja hiekkavalu: monipuolisuutta paksummilla osilla

Painovoiman pysyvä muottivalu käyttää yksinkertaista pohjatäyttö- tai kallistus-valugeometriaa, kun taas hiekkavalu tarjoaa laajimman muotovapauden. Molemmat prosessit ovat anteeksiantavampia alhaisemman juoksevuuden suhteen, joten A356, 356, 319 ja 357 ovat eniten käytössä. Koska jäähdytys on hitaampaa kuin painevalussa, mikrorakenne on karkeampi, ja kompensoi sitä määrittämällä lämpökäsittelyn sen sijaan, että yrität pitää tiukasti valuominaisuudet.

Mitkä metalliseoksen ominaisuudet ovat tärkeitä todellisissa komponenteissa

Vetolujuuden lisäksi valuseoksen on kestettävä itse valuprosessi ja toimittava lopullisessa ympäristössä. Nämä kuusi ominaisuutta ratkaisevat useimmat tosielämän valinnat.

Kuumahalkeilukestävyys

Halkeamia muodostuu jähmettymisen aikana, kun lejeeringillä on laaja jäätymisalue ja riittämätön nestemäisen metallin syöttö dendriittien väliin. Kuparipitoiset 2xx.x-seokset ovat pahimpia rikkojia täällä. A356 jähmettyy kapealla alueella, mikä antaa sille vahvan kuumahalkeilukestävyyden ja selittää miksi se hallitsee rakenteellisia painovoimavaluja.

Taipumus stanssautua

Sula alumiini voi reagoida teräsmuottipintojen kanssa hitsaten itsensä työkaluihin. Seoksessa oleva rauta lieventää tätä muodostamalla runsaasti rautaa sisältäviä metallien välisiä faaseja, jotka vähentävät kastumista. Painevalumetalliseokset määrittävät sen vuoksi raudan 1,3 %:iin asti, kun taas painovoimavalumetalliseokset, kuten A356, pitävät raudan 0,20 %:ssa, koska ei ole muottia, johon juottaa. Jos otat painovoimavalettua metalliseosta ja yrität painevalettua sitä, odota juotosongelmia.

Painetiiviys

Hydraulisten venttiilien rungot, pumppupesät ja vaihteistokotelot edellyttävät vuototestiä. Noin 12 % piitä sisältävällä A413:lla on erinomainen painetiiviys. A356 ja A380 toimivat myös hyvin. B390, jossa on 16–18 % piitä, on vähemmän luotettava painetiiviissä valukappaleissa, koska ensisijaiset piihiukkaset häiritsevät matriisin jatkuvuutta ja voivat luoda mikrohuokoisia verkkoja.

Korroosionkestävyys

518 on vahvin ehdokas useimmissa ulko- tai suolavesiympäristöissä painevaluseosten joukossa 7,5–8,5 % magnesiumpitoisuutensa ansiosta. Kuparipitoiset seokset, kuten A380 ja 319, syöpyvät nopeammin suolapitoisessa ilmassa. A356 on keskellä ja se on hyväksyttävä useimpiin koneisiin ja autoihin, jos pintasuojaus on asianmukainen.

Koneistettavuus

A380 ja 319 työstävät hyvin, tuottavat lyhyitä katkenneita lastuja ja antavat hyvän työkalun käyttöiän suurilla leikkausnopeuksilla. 518:n korkea magnesiumpitoisuus tuottaa sitkeitä lastuja, jotka voivat sotkeutua työkalujen ympärille, joten terävämpiä teriä ja lastunmurtajan geometriaa tarvitaan. Jos osasi tarvitsee laajaa porausta ja kierrettä, ota se huomioon metalliseospäätöksessä.

Lämmönjohtavuus

Lämmönhallintaosat, kuten jäähdytyslevyt ja moottorin kotelot, riippuvat siitä, kuinka nopeasti lämpö leviää metallin läpi. A356 T6:ssa ulottuu suunnilleen 151 W/(m·K) , kun taas A380 mittaa noin 96 W/(m·K) . Jos osa poistaa lämpöä sähkömoottorista tai tehoelektroniikasta, tämä noin 55 W/(m·K) ero muuttaa liitoslämpötilaa merkittävästi.

Sovelluslähtöinen metalliseosvalinta

Seoksen valinta on yleensä rakenteellisten vaatimusten ja valuprosessin taloudellisuuden leikkauspiste. Alla olevassa taulukossa on kartoitettu yleiset komponentit laatuihin, joita valupajat todella käyttävät niille.

Voimansiirto- ja rakennesovelluksia varten toimittajat valmistavat yleensä alumiiniset painevaletut vaihteistokotelot A380:ssa tai A383:ssa, koska nämä seokset tarjoavat voimansiirrossa tarvittavan jäykkyyden ja painetiiviyden. Kun vaihdelaatikon kotelon on myös kestettävä tärinäväsymystä, kannattaa harkita T6-luokasta A356:ta, vaikka sykliaika olisi pidempi.

Alumiininen painevaluvaihdelaatikon kotelo - Ningbo Beilun Youyuan Machinery Manufactur Alumiininen painevalettu vaihteistokotelo edustaa teknisen huippuosaamisen huippua, joka yhdistää saumattomasti kestävyyden, tarkkuuden ja... Näytä tuote →

Autojen moottoreiden luokassa alumiiniset auton moottorin sylinterin osat määritetään yleensä A356-T6:ssa, kun rakenteellisella eheydellä ja jäähdytysteholla on merkitystä, tai A380:ssa, kun tuotantomäärä vaatii alhaisimman mahdollisen kappalehinnan. B390 valitaan, kun sylinterin porausalue tarvitsee suurta liukukulumisenkestävyyttä ilman erillistä vuorausta.

Mukautetut alumiinimoottorin sylinterin osien valmistajat. OEM-toimittajat - Ningbo Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd on kiinalainen OEM/ODM-alumiinimoottorisylinterin osien valmistaja ja alumiini... Näytä tuote →

Nestevoimakomponenteille, alumiininen painevalettu hydrauliventtiili rungot valetaan tyypillisesti A380:een, koska se koneistuu siististi tasaisille tiivistyspinnoille ja pitää paineen ilman makrohuokoisuutta. Kohtuullisissa sarjoissa, joissa on suurempi väsymisvaatimus, A356 T6:ssa on edelleen vertailukohta.

Räätälöidyt alumiinisten hydraulisten venttiilien valmistajat. OEM-toimittajat - Ningb Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd is a China OEM/ODM Aluminum Die Casting Hydraulic Valve manufacturers and Aluminum Die Ca... Näytä tuote →

Design Considerations That Affect Alloy Choice

The 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?

There 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?

They 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.