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

Kresba pristane na vašom stole s materiálovým blokom s nápisom „hliníková zliatina“. Tento jeden riadok môže znamenať A356 pre konštrukčnú konzolu, A380 pre veľkoobjemové tlakovo liate puzdro alebo B390 pre valec kompresora, ktorý musí prežiť roky posuvného kontaktu. Vyberte si nesprávnu triedu a prvé prototypy môžu vyzerať bezchybne – potom sa po opracovaní objavia praskliny, povrch netesností pri tlakovej skúške v sérii 2 000 dielov alebo eloxované povrchy budú nejednotné a tmavé.

Tu je priama odpoveď pred detailom. Pre vysokotlakové liatie sú praktické predvolené hodnoty A380 a A383 , s ADC12 ako ázijským označením pre podobnú zliatinu. Pre nízkotlakové, gravitačné a pieskové liatie sú štaardné možnosti A356 a 356 . Ak v konštrukcii dominuje klzné opotrebovanie – vložky valcov, valce kompresora, ložiskové plochy – B390 si zaslúži hodnotenie. Ak odolnosť proti korózii a kozmetická úprava prevažujú nad surovou silou, 518 je zliatina na testovanie. Zvyšok tohto článku vysvetľuje tieto závery pomocou čísel, ktoré môžete vniesť do konverzácie s dodávateľom.

Ako fungujú označenia zliatin hliníka

Liate hliníkové zliatiny v Severnej Amerike sa riadia štvormiestnym systémom Aluminium Association s desatinnou čiarkou. Prvá číslica identifikuje hlavný legovací prvok a samotná číslica vám povie väčšinu toho, čo potrebujete vedieť o správaní zliatiny vo forme a v prevádzke.

• 1xx.x — 99,0 % alebo viac hliník, používaný hlavne na elektrické vodiče a chemické zariadenia.
• 2xx.x — meď ako hlavný prvok. Táto rodina produkuje najvyššiu pevnosť zo všetkých zliatin hliníka po tepelnom spracovaní, ale odolnosť voči korózii trpí.
• 3xx.x — kremík s pridanou meďou a/alebo horčíkom. Toto je rodina ťažných koní pre tlakové liatie aj gravitačné liatie.
• 4xx.x — kremík ako hlavný prvok, ktorý ponúka vynikajúcu tekutosť a tlakovú tesnosť pre časti kritické pri úniku.
• 5xx.x — horčík, ktorý poskytuje najlepšiu odolnosť proti korózii a najkonzistentnejší eloxovaný povrch.
• 7xx.x — zinok, starnutím vytvrditeľný s vysokou pevnosťou pri liatí, ale menej bežný pri komerčnom odlievaní.

Čo vlastne znamenajú čísla, písmená a desatinné miesta

Druhá číslica označuje modifikáciu základnej zliatiny; posledné dve číslice označujú konkrétnu zliatinu v rámci rodiny. Dôležité je aj desatinné číslo: x.x je forma odliatku, x.xx je forma ingotu. Predpona písmena, ako napríklad A v A356, znamená prísnejšie limity nečistôt ako základná zliatina bez písmena. V praxi je špecifikácia ako A356-T6 úplná inštrukcia: zliatina rodiny 3xx.x, modifikované zloženie 356, prísnejšie nečistoty a tepelné spracovanie T6.

Krátko vysvetlené teplotné označenia

Temper sa píše za zliatinou, oddelená pomlčkou. T6 znamená tepelné spracovanie v roztoku, po ktorom nasleduje umelé starnutie – teplota najčastejšie špecifikovaná, keď musí konštrukčný odliatok niesť zaťaženie. T5 znamená, že súčiastka sa ochladí z odlievania a potom umelo starne, pričom sa vynechá krok riešenia, ktorý sa bežne používa pri tlakovom odlievaní, aby sa predišlo deformácii a tvorbe pľuzgierov. F znamená ako vyrobené, čo je spôsob, akým sa dodáva väčšina tlakových odliatkov. Tieto rozdiely priamo ovplyvňujú medzu klzu: A356-T6 dosahuje zhruba medza klzu 186 MPa , zatiaľ čo odliaty A356 sedí okolo 125 MPa .

Najbežnejšie hliníkové zliatiny na odlievanie

Podľa inštitútu Metal Casting Institute sú najbežnejšie zliatiny na liatie do piesku, gravitačné liatie a nízkotlakové liatie 356 a 357 s obsahom približne 6 % a 7 % kremíka. Prehľad vedy o materiáloch publikovaný na ScienceDirect potvrdzuje tento vzor a poznamenáva, že A319 (Al-6Si-3Cu-1Fe-1Zn) a A356 (Al-7Si-0,25Cu-0,2Fe-0,4Mg) predstavujú väčšinu priemyselných aplikácií v gravitačnom odlievaní. Pre vysokotlakové liatie pod tlakom, pokyny na výber zliatiny ukazujú, že dominuje séria 3xx.x, po ktorej nasledujú 4xx.x, 5xx.x a 2xx.x.

Vyššie uvedené hodnoty vlastností sa riadia publikovanými údajmi ASM International pre samostatne odliate skúšobné tyče. Berte ich ako východiskový bod pre technické hodnotenie, nie ako záruku pre konkrétnu geometriu dielu.

Ako proces odlievania obmedzuje výber zliatiny

Proces odlievania je prvým filtrom pri výbere zliatiny. Každý proces plní formu inak a zliatina musí tolerovať podmienky plnenia.

Vysokotlakové liatie: rýchlosť a tenké steny

The proces tlakového odlievania hliníka vstrekuje roztavený kov do kalenej oceľovej matrice pod tlakom medzi 10 a 175 MPa. Časy plnenia sa merajú v milisekundách, takže zliatina musí byť extrémne tekutá pri teplote odlievania. A380 a A383 sú dominantné voľby, pretože ich obsah kremíka poskytuje tekutosť potrebnú pre tenké steny a zložité rebrá. A356 je možné odlievať pod tlakom, ale jeho nižší obsah kremíka sťažuje čisté vypĺňanie tenkých častí a zvyšuje riziko spájkovania v matrici.

Nízkotlakové liatie: čistá výplň a menej pórov

Nízkotlakové liatie plní formu zo spodnej pece a tlačí taveninu nahor cez stúpaciu trubicu pod kontrolovaným tlakom plynu. Prietok je v porovnaní s vysokotlakovým vstrekovaním stabilný a laminárny. Úrovne pórovitosti majú tendenciu byť nižšie a mechanické vlastnosti sú opakovateľnejšie – preto sú kolesá, závesné ramená a konštrukčné konzoly vyrobené týmto spôsobom. A356 v T6 je štandardná kombinácia pre tieto komponenty. Keď je pórovitosť hlavným dôvodom odmietnutia, stojí za to overiť si to u dodávateľa nízkotlakové liatie môže znížiť plynové otvory dosť na to, aby spĺňal váš štandard tesnosti.

Gravitačné a pieskové liatie: všestrannosť s hrubšími profilmi

Gravitačné odlievanie do stálej formy využíva jednoduchú geometriu spodného plnenia alebo nakláňacieho odlievania, zatiaľ čo odlievanie do piesku ponúka najširšiu tvarovú voľnosť. Oba procesy sú tolerantnejšie k nižšej tekutosti, takže A356, 356, 319 a 357 majú najväčšie využitie. Pretože chladenie je pomalšie ako pri tlakovom liatí, mikroštruktúra je hrubšia a kompenzujete to špecifikovaním tepelného spracovania namiesto toho, aby ste sa snažili zachovať pevné vlastnosti ako pri odlievaní.

Na ktorých vlastnostiach zliatiny v skutočných komponentoch záleží

Okrem pevnosti v ťahu musí odlievacia zliatina prežiť samotný proces odlievania a fungovať v konečnom prostredí. Týchto šesť vlastností rozhoduje o väčšine výberov v reálnom svete.

Odolnosť proti praskaniu za tepla

Trhliny vznikajú počas tuhnutia, keď má zliatina široký rozsah tuhnutia a nedostatočné privádzanie tekutého kovu medzi dendrity. Zliatiny 2xx.x bohaté na meď sú tu najhoršie. A356 tuhne v úzkom rozsahu, čo mu dáva silnú odolnosť proti praskaniu za tepla a vysvetľuje, prečo dominuje štrukturálnym gravitačným odliatkom.

Tendencia pri spájkovaní

Roztavený hliník môže reagovať s oceľovými povrchmi matrice a privariť sa k nástroju. Železo v zliatine to zmierňuje vytváraním intermetalických fáz bohatých na železo, ktoré znižujú zmáčanie. Zliatiny na tlakové liatie preto špecifikujú železo do 1,3 %, zatiaľ čo zliatiny na gravitačné odlievanie ako A356 udržujú železo na 0,20 %, pretože nie je potrebné spájkovať. Ak si vezmete zliatinu odlievanú gravitáciou a pokúsite sa ju odliať pod tlakom, počítajte s problémami pri spájkovaní.

Tlaková tesnosť

Telesá hydraulických ventilov, telesá čerpadiel a skrine prevodoviek musia spĺňať požiadavky na test tesnosti. A413 so zhruba 12 % kremíka má vynikajúcu tlakovú tesnosť. A356 a A380 tiež fungujú dobre. B390 so 16–18 % kremíka je menej spoľahlivý pre tlakotesné odliatky, pretože primárne častice kremíka narúšajú kontinuitu matrice a môžu vytvárať siete mikropórovitosti.

Odolnosť proti korózii

518 je najsilnejším kandidátom vo väčšine vonkajších prostredí alebo prostredí so slanou vodou spomedzi zliatin na tlakové liatie vďaka obsahu horčíka 7,5 – 8,5 %. Zliatiny s medenými ložiskami ako A380 a 319 korodujú rýchlejšie vo vzduchu naplnenom soľou. A356 sedí v strede a je prijateľný pre väčšinu strojov a automobilových aplikácií pod kapotou, ak je použitá správna ochrana povrchu.

Obrobiteľnosť

A380 a 319 dobre obrábajú, produkujú krátke triesky a poskytujú dobrú životnosť nástroja pri vysokých rezných rýchlostiach. Vysoký obsah horčíka 518 vytvára vláknité triesky, ktoré sa môžu zamotávať okolo nástrojov, takže sú potrebné ostrejšie doštičky a geometria ubíjača triesok. Ak váš diel bude potrebovať rozsiahle vŕtanie a závitovanie, zohľadnite to pri rozhodovaní o zliatine.

Tepelná vodivosť

Časti tepelného manažmentu, ako sú chladiče a kryty motora, závisia od toho, ako rýchlo sa teplo šíri cez kov. A356 v T6 dosahuje zhruba 151 W/(m·K) , zatiaľ čo A380 meria cca 96 W/(m·K) . Ak súčiastka odoberá teplo z elektromotora alebo výkonovej elektroniky, rozdiel okolo 55 W/(m·K) výrazne zmení teplotu spoja.

Výber zliatiny riadený aplikáciou

Výber zliatiny je zvyčajne priesečníkom konštrukčných požiadaviek a ekonomiky procesu odlievania. Nižšie uvedená tabuľka mapuje bežné komponenty na triedy, ktoré pre ne prevádzkujú odlievacie dielne.

Pre hnacie ústrojenstvo a konštrukčné aplikácie dodávatelia bežne vyrábajú hliníkové tlakovo liate skrine prevodoviek v A380 alebo A383, pretože tieto zliatiny poskytujú tuhosť a tlakovú tesnosť potrebnú v prevodových službách. Keď aj skriňa prevodovky musí prežiť únavu z vibrácií, A356 s temperovaním T6 stojí za zváženie, aj keď je doba cyklu dlhšia.

Kryt prevodovky z hliníkového odliatku – Ningbo Beilun Youyuan Machinery Manufactur Kryt prevodovky z hliníkového tlakového odliatku predstavuje vrchol v inžinierskej dokonalosti, ktorý bez problémov spája odolnosť, presnosť a... Zobraziť produkt →

V kategórii automobilových motorov hliníkové diely valcov automobilového motora sú zvyčajne špecifikované v A356-T6, keď je dôležitá štrukturálna integrita a chladiaci výkon, alebo A380, keď objem výroby vyžaduje najnižšie možné náklady na kus. B390 sa vyberá, keď oblasť vŕtania valca vyžaduje vysokú odolnosť proti klznému opotrebovaniu bez samostatnej vložky.

Výrobcovia vlastných hliníkových valcov automobilových motorov. OEM dodávatelia - Ningbo Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd je čínsky výrobca dielov hliníkových automobilových motorov OEM / ODM a hliníkové auto En... Zobraziť produkt →

Pre komponenty s fluidným pohonom, hydraulický ventil z hliníkového tlakového odliatku telesá sú zvyčajne odlievané do A380, pretože sa čisto obrába do plochých tesniacich plôch a udržiava tlak bez makropórovitosti. Pre stredne náročné série s vyššou potrebou únavy zostáva štandardom A356 v T6.

Výrobcovia hydraulických ventilov na odlievanie hliníka na zákazku. OEM dodávatelia - Ningb Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd is a China OEM/ODM Aluminum Die Casting Hydraulic Valve manufacturers and Aluminum Die Ca... Zobraziť produkt →

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.