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

نقاشی روی میز شما با یک بلوک مواد که فقط "آلیاژ آلومینیوم" خوانده می شود، قرار می گیرد. این تک خط می تواند به معنی A356 برای براکت ساختاری، A380 برای محفظه ریخته گری با حجم بالا، یا B390 برای سیلندر کمپرسور باشد که باید سال ها تماس لغزشی را تحمل کند. درجه اشتباه را انتخاب کنید و اولین نمونه‌های اولیه ممکن است بی‌عیب به نظر برسند - سپس ترک‌ها پس از ماشین‌کاری ظاهر می‌شوند، نشت‌های آزمایش فشار در دسته‌ای از 2000 قطعه ظاهر می‌شوند یا روکش‌های آنودایز شده تکه‌تکه و تیره می‌شوند.

در اینجا پاسخ مستقیم قبل از جزئیات است. برای ریخته گری فشار بالا، پیش فرض های عملی هستند A380 و A383 ، با ADC12 به عنوان نام آسیایی برای آلیاژ مشابه. برای ریخته گری با فشار کم، گرانش و شن و ماسه، گزینه های استاندارد هستند A356 و 356 . اگر سایش کشویی بر طراحی غالب باشد - آسترهای سیلندر، سیلندرهای کمپرسور، سطوح بلبرینگ - B390 شایسته ارزیابی است اگر مقاومت در برابر خوردگی و پوشش آرایشی بیشتر از مقاومت خام باشد، 518 آلیاژی برای آزمایش است. بقیه این مقاله این نتیجه‌گیری‌ها را با اعدادی که می‌توانید در گفتگو با تامین‌کننده بیاورید، توضیح می‌دهد.

نحوه کار نامگذاری آلیاژ آلومینیوم ریخته گری

آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری در آمریکای شمالی از سیستم چهار رقمی انجمن آلومینیوم با نقطه اعشار پیروی می کنند. رقم اول عنصر اصلی آلیاژی را مشخص می کند و این رقم به تنهایی بیشتر آنچه را که باید در مورد رفتار آلیاژ در قالب و در حین سرویس بدانید به شما می گوید.

• 1xx.x - آلومینیوم 99.0٪ یا بالاتر، عمدتا برای هادی های الکتریکی و تجهیزات شیمیایی استفاده می شود.
• 2xx.x - مس به عنوان عنصر اصلی. این خانواده پس از عملیات حرارتی بالاترین استحکام را در بین تمام آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری تولید می کند، اما مقاومت در برابر خوردگی آسیب می بیند.
• 3xx.x - سیلیکون با مس و/یا منیزیم اضافه شده. این خانواده اسب کار هم برای ریخته گری دایکست و هم برای ریخته گری گرانشی است.
• 4xx.x - سیلیکون به عنوان عنصر اصلی، سیالیت عالی و سفتی فشار را برای قطعات حساس به نشت ارائه می دهد.
• 5xx.x - منیزیم، بهترین مقاومت در برابر خوردگی و پایدارترین پوشش آنودایز شده را ارائه می دهد.
• 7xx.x - روی، قابل سخت شدن در سن با استحکام بالا به عنوان ریخته گری اما کمتر در کارهای ریخته گری تجاری رایج است.

معنای واقعی اعداد، حروف و اعشار چیست

رقم دوم تغییر آلیاژ اصلی را نشان می دهد. دو رقم آخر آلیاژ خاصی را در خانواده مشخص می کند. اعشار نیز اهمیت دارد: x.x شکل ریخته‌گری است، x.xx شکل شمش است. پیشوند حرف، مانند A در A356، به معنای محدودیت های ناخالصی سخت تر از آلیاژ پایه بدون حروف است. در عمل، مشخصاتی مانند A356-T6 یک دستورالعمل کامل است: خانواده آلیاژ 3xx.x، ترکیب اصلاح شده 356، ناخالصی های محکم تر، و عملیات حرارتی T6.

نامگذاری های مزاج به طور مختصر توضیح داده شده است

Temper بعد از آلیاژ نوشته می شود و با خط فاصله از هم جدا می شود. T6 به معنی عملیات حرارتی محلول و به دنبال آن پیری مصنوعی است - مزاجی که اغلب مشخص می شود زمانی که یک ریخته گری سازه باید بار را حمل کند. T5 به این معنی است که قطعه از ریخته‌گری خنک می‌شود و سپس به طور مصنوعی پیر می‌شود و مرحله محلول را حذف می‌کند، که معمولاً برای ریخته گری برای جلوگیری از اعوجاج و تاول زدن استفاده می‌شود. F به معنای ساخته شده است، که بیشتر قالب های ریخته گری به این صورت عرضه می شوند. این تمایزها مستقیماً بر قدرت تسلیم تأثیر می گذارد: A356-T6 تقریباً می رسد قدرت تسلیم 186 مگاپاسکال ، در حالی که A356 به عنوان بازیگر در اطراف نشسته است 125 مگاپاسکال .

رایج ترین آلیاژهای آلومینیوم برای ریخته گری

طبق گفته موسسه ریخته گری فلزات، رایج ترین آلیاژها برای ریخته گری شن و ماسه، ریخته گری گرانشی و ریخته گری کم فشار عبارتند از 356 و 357 ، حاوی حدود 6% و 7% سیلیکون به ترتیب. بررسی اجمالی علم مواد منتشر شده در ScienceDirect این الگو را تایید می کند و اشاره می کند که A319 (Al-6Si-3Cu-1Fe-1Zn) و A356 (Al-7Si-0.25Cu-0.2Fe-0.4Mg) بیشتر کاربردهای صنعتی در ریخته گری گرانشی را به خود اختصاص می دهند. برای ریخته‌گری با فشار بالا، راهنمای انتخاب آلیاژ نشان می‌دهد که سری 3xx.x غالب هستند و به دنبال آن 4xx.x، 5xx.x و 2xx.x قرار دارند.

مقادیر ویژگی بالا از داده های منتشر شده ASM International برای میله های آزمایشی جداگانه پیروی می کند. آنها را به عنوان نقطه شروع ارزیابی مهندسی در نظر بگیرید، نه به عنوان تضمینی برای هندسه یک قطعه خاص.

چگونه فرآیند ریخته گری انتخاب آلیاژ را محدود می کند

فرآیند ریخته گری اولین فیلتر در انتخاب آلیاژ است. هر فرآیند به طور متفاوتی قالب را پر می کند و آلیاژ باید شرایط پر شدن را تحمل کند.

ریخته گری فشار بالا: سرعت و دیواره های نازک

را فرآیند ریخته گری آلومینیوم فلز مذاب را در قالب فولادی سخت شده تحت فشار بین 10 تا 175 مگاپاسکال تزریق می کند. زمان پر شدن بر حسب میلی ثانیه اندازه گیری می شود، بنابراین آلیاژ باید در دمای ریخته گری بسیار سیال باشد. A380 و A383 انتخاب های غالب هستند زیرا محتوای سیلیکون آنها سیالیت مورد نیاز برای دیوارهای نازک و دنده های پیچیده را می دهد. A356 می تواند دایکاست شود، اما محتوای سیلیکون پایین آن باعث می شود که تمیز کردن بخش های نازک را سخت تر کند و خطر لحیم کاری را افزایش دهد.

ریخته گری کم فشار: پر کردن تمیز و منافذ کمتر

ریخته گری کم فشار قالب را از کوره زیر پر می کند و مذاب را از طریق یک لوله بالابر تحت فشار کنترل شده گاز به سمت بالا هل می دهد. جریان در مقایسه با تزریق با فشار بالا، ثابت و آرام است. سطح تخلخل کمتر است و خواص مکانیکی تکرارپذیرتر است - به همین دلیل چرخ ها، بازوهای تعلیق و براکت های ساختاری به این روش ساخته می شوند. A356 در T6 ترکیب استاندارد برای این قطعات است. هنگامی که تخلخل دلیل اصلی رد است، ارزش آن را دارد که با یک تامین کننده تأیید شود ریخته گری فشار کم می تواند سوراخ های گاز را کاهش دهد به اندازه ای است که استاندارد تست نشت شما را برآورده کند.

ریخته گری گرانشی و شن و ماسه: تطبیق پذیری با مقاطع ضخیم تر

ریخته‌گری در قالب دائمی گرانشی از هندسه ساده پر کردن پایین یا ریختن کج استفاده می‌کند، در حالی که ریخته‌گری شن و ماسه وسیع‌ترین آزادی شکل را ارائه می‌دهد. هر دوی این فرآیندها سیالیت کمتری دارند، بنابراین A356، 356، 319، و 357 بیشترین کاربرد را دارند. از آنجایی که خنک‌سازی کندتر از ریخته‌گری با دایکاست، ریزساختار درشت‌تر است و شما به جای تلاش برای حفظ خواص فشرده، با تعیین یک عملیات حرارتی جبران می‌کنید.

کدام خواص آلیاژ در اجزای واقعی مهم است

فراتر از استحکام کششی، یک آلیاژ ریخته‌گری باید در فرآیند ریخته‌گری زنده بماند و در محیط نهایی کار کند. این شش ویژگی بیشتر انتخاب های دنیای واقعی را تعیین می کنند.

مقاومت در برابر ترک داغ

هنگامی که آلیاژ دارای دامنه انجماد گسترده و تغذیه ناکافی فلز مایع بین دندریت ها باشد، ترک ها در طول انجماد ایجاد می شوند. آلیاژهای غنی از مس 2xx.x در اینجا بدترین متخلفان هستند. A356 در یک محدوده باریک جامد می شود، که به آن مقاومت قوی در برابر ترک داغ می دهد و توضیح می دهد که چرا بر ریخته گری های گرانشی ساختاری تسلط دارد.

تمایل لحیم کاری

آلومینیوم مذاب می تواند با سطوح قالب فولادی واکنش داده و خود را به ابزار جوشکاری کند. آهن موجود در آلیاژ با تشکیل فازهای بین فلزی غنی از آهن که خیس شدن را کاهش می دهد، این امر را کاهش می دهد. بنابراین آلیاژهای دایکاست آهن را تا 1.3 درصد مشخص می کنند، در حالی که آلیاژهای ریخته گری گرانشی مانند A356 آهن را تا 0.20 درصد نگه می دارند زیرا هیچ قالبی برای لحیم کاری وجود ندارد. اگر یک آلیاژ ریخته گری گرانشی بردارید و سعی کنید آن را ریخته گری کنید، منتظر مشکلات لحیم کاری باشید.

سفتی فشار

بدنه شیرهای هیدرولیک، محفظه پمپ و جعبه های انتقال همگی با الزامات تست نشت مواجه هستند. A413 با تقریباً 12٪ سیلیکون دارای فشار فشار عالی است. A356 و A380 نیز عملکرد خوبی دارند. B390، با 16 تا 18 درصد سیلیکون، برای ریخته‌گری‌های فشار محکم کمتر قابل اعتماد است، زیرا ذرات سیلیکون اولیه تداوم ماتریس را مختل می‌کنند و می‌توانند شبکه‌های با تخلخل ایجاد کنند.

مقاومت در برابر خوردگی

518 به دلیل داشتن 7.5 تا 8.5 درصد منیزیم، قوی‌ترین کاندید در اکثر محیط‌های بیرونی یا آب شور در میان آلیاژهای ریخته‌گری با دایکاست. آلیاژهای حاوی مس مانند A380 و 319 در هوای مملو از نمک سریعتر خورده می شوند. A356 در وسط قرار می گیرد و در صورت اعمال حفاظت از سطح مناسب برای اکثر ماشین آلات و کاربردهای زیر کاپوت خودرو قابل قبول است.

ماشین کاری

دستگاه A380 و 319 به خوبی، تراشه های کوتاه شکسته تولید می کند و عمر ابزار خوبی را در سرعت های برش بالا می دهد. محتوای بالای منیزیم 518 تراشه‌های رشته‌ای تولید می‌کند که می‌توانند در اطراف ابزار پیچیده شوند، بنابراین درج‌های تیزتر و هندسه تراشه‌شکن ضروری است. اگر قطعه شما به سوراخکاری و ضربه زدن گسترده نیاز دارد، آن را در تصمیم گیری آلیاژ لحاظ کنید.

راrmal conductivity

راrmal management parts such as heat sinks and motor housings depend on how quickly heat spreads through the metal. A356 in T6 reaches roughly 151 W/(m·K) ، در حالی که A380 حدود 96 W/(m·K) . اگر قطعه ای گرما را از موتور الکتریکی یا الکترونیک قدرت حذف کند، آن اختلاف حدود 55 W/(m·K) دمای محل اتصال را به طور قابل توجهی تغییر می دهد.

انتخاب آلیاژ برنامه محور

انتخاب آلیاژ معمولاً تلاقی الزامات ساختاری و اقتصادی فرآیند ریخته‌گری است. جدول زیر اجزای متداول را با درجه هایی که فروشگاه های ریخته گری در واقع برای آنها اجرا می کنند ترسیم می کند.

برای سیستم انتقال قدرت و کاربردهای ساختاری، تامین کنندگان معمولا تولید می کنند بدنه گیربکس دایکاست آلومینیومی در A380 یا A383 زیرا این آلیاژها سفتی و سفتی فشار مورد نیاز در سرویس انتقال را ارائه می دهند. هنگامی که بدنه گیربکس نیز باید از خستگی ناشی از لرزش جان سالم به در ببرد، A356 با خلق و خوی T6 حتی اگر زمان چرخه طولانی تر باشد، ارزش توجه دارد.

محفظه گیربکس ریخته گری آلومینیوم - تولید کننده ماشین آلات Ningbo Beilun Youyuan را aluminum die-casting gearbox housing represents a pinnacle in engineering excellence, seamlessly merging durability, precision, and l... مشاهده محصول →

در دسته موتور خودرو، قطعات سیلندر موتور خودرو آلومینیومی معمولاً در A356-T6 زمانی که یکپارچگی سازه و عملکرد خنک کننده مهم است یا A380 زمانی که حجم تولید کمترین هزینه ممکن را برای هر قطعه می طلبد مشخص می شود. B390 زمانی انتخاب می شود که ناحیه سوراخ سیلندر به مقاومت بالایی در برابر سایش لغزنده بدون آستر جداگانه نیاز دارد.

تولید کنندگان قطعات سیلندر موتور اتوماتیک آلومینیومی سفارشی. تامین کنندگان OEM - Ningbo Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd یک تولید کننده قطعات سیلندر موتور خودرو آلومینیومی آلومینیومی OEM/ODM در چین و تولید کننده آلومینیوم خودکار ... مشاهده محصول →

برای قطعات قدرت سیال، شیر هیدرولیک دایکاست آلومینیومی بدنه‌ها معمولاً در A380 ریخته‌گری می‌شوند، زیرا به طور تمیز در سطوح صاف درزگیر می‌شوند و فشار را بدون تخلخل ماکرو نگه می‌دارند. برای سری های متوسط ​​با تقاضای خستگی بالاتر، A356 در T6 معیار باقی می ماند.

تولید کنندگان شیر هیدرولیک ریخته گری آلومینیوم سفارشی. تامین کنندگان OEM - Ningb Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd is a China OEM/ODM Aluminum Die Casting Hydraulic Valve manufacturers and Aluminum Die Ca... مشاهده محصول →

Design Considerations That Affect Alloy Choice

را 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?

راre 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?

راy 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.