压铸使用模具高压,适用于大批量生产。两种工艺都依赖模具来塑造材料,但存在许多差异。
您可以看到压铸和注塑成型在价格、时间、专业知识和材料方面的差异。本指南涵盖压铸的基本知识、注塑成型与铸造的区别以及帮助您找到合适制造工艺的技巧。
什么是压铸?
压铸是一种使用模具型腔和熔融金属制造零件的工艺。将熔融金属倒入模具(称为压模)中,并在压力下凝固,形成型腔的形状。
压铸 用于大批量生产形状复杂的金属,以及金属部件需要随时可用的表面。使用模具进行压铸可产生光滑的表面。
您应该注意到,压铸依赖于加热和熔炉,而这些都需要消耗能源。压铸通常用于熔点适中的金属,如熔点为 660°C 的铝或锌合金,这些金属质地较软,更容易流动。
压铸工艺步骤
所有压铸部件均采用相同的基本工艺制造。
设计模具
在开始之前 金属注射成型 和模具选择,您必须设计模具。您可以使用专门用于双部件模具制造的 3D 建模程序。
模具由硬化工具钢制成,例如 H11、H13 和高性能合金钢,因为它们具有耐高温性。硬化工具钢还具有较高的注射压力强度,可防止屈曲(负载下的变形)。
准备模具
模具准备有一个简单的润滑步骤。像 DIE SLICK、矿物油或针对材料定制的合成油这样的润滑剂可以喷洒在模腔中,帮助脱模和部件弹出。
熔融金属
压铸依赖于特定材料和合金,因为它们具有特性。粘度、熔点和高强度对于铸造很重要。压铸材料包括:
- 锌
- 黄铜,
- 青铜,
- 铝,
- 铜以及一些铅和锡的合金
注射
将材料注入模具的过程与注塑成型过程类似。不过,此阶段存在一些差异。
热室:在这种类型的金属转移中,活塞从炉中取出熔融金属并将其注入模具中。
热室用于处理锌等金属,因为它们与钢的反应性低,并且不会侵蚀钢部件。
冷室:在此,转移依赖于首先将熔融金属装入压射室,然后活塞将熔融金属压入模具。
冷室使注射室保持较低的温度,并隔离铝等活性金属,铝的高熔点会损坏热室部件。其他高熔点金属也会磨损模具。
标题:压铸中的热室和冷室
凝固
压铸金属可以按照标准速率冷却,但最佳制造方法需要喷水来快速冷却模具并弹出凝固的部分。
弹射
模具冷却后,您可以释放夹紧压力并打开模具以弹出零件。
标题: 铝压铸件
铝压铸 是最流行的压铸类型之一。
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压铸的优点
压铸有很多优点,这也是它比金属注射成型更受欢迎的原因。
- 表面光洁度:高压压铸部件具有光滑的表面光洁度。
- 大批量生产效率:使用热室时,循环时间可低至 15 秒,意味着每天可生产数千个零件。
- 耐用性:水冷会改变晶粒结构,从而增加零件的耐用性和强度。
- 减少浪费和可回收性:任何废弃材料都可以重新熔化或回收用于下一次生产。资料来源: 热室压铸研究
- 一致生产:固定模具控制生产过程和公差
- 射料:铸造模具不必生产单个部件。它们可以设计成包含多个模腔,并且从模腔中产生的每个部件称为射料。这可以使压铸过程更加高效。
压铸的缺点
- 模具成本高:铸造模具必须以精确的加工公差进行加工,这可能要花费数千美元。此外,熔炉、活塞和运营成本也会随着前期投资而增加。
- 仅在大批量生产时才具有成本效益:压铸机仅在生产 10,000 件以上零件时才具有成本效益。对于小批量生产,您可以使用 CNC 加工作为替代方案。
- 仅限于少数材料:压铸严重依赖于熔点较低至中等(最高 1000°C)的材料。这通常将压铸材料限制为铝、锌、镁或铜合金。
不锈钢等高熔点金属会损坏工具钢模具,而这些材料的铸造通常采用砂型铸造。
- 部件孔隙:使用高压、通风不良或熔融金属中滞留的气体会凝固并导致部件出现孔隙。孔隙会削弱铸造部件的结构完整性和强度。
- 模具损坏:压铸过程中模具的加热和冷却会造成永久性损坏,如开裂、热疲劳或侵蚀。
- 交货时间:压铸最大的缺点之一是交货时间长。从设计到加工和零件生产,可能需要数周时间。
什么是注塑成型?
注塑 是一种大批量生产技术,使用喷嘴将熔融材料推入模具。通常,注塑成型使用热固性塑料或聚合物。
注塑成型和压铸成型的主要区别在于材料。塑料注塑成型涉及将塑料颗粒在桶中熔化,并在高压下压入模具中。
注塑成型步骤
模具制造
塑料注塑成型需要双部件模具。塑料注塑模具有两个部分。
型腔 (A) 侧:型腔侧容纳料筒和射料注射。模具工具比压铸更复杂。它需要冷却通道、夹板、云杉和型腔。
型芯(B)侧:型芯侧进出移动并容纳顶出销、导销、夹槽和顶出板。
熔化材料
塑料注塑成型工艺涉及使用热塑性颗粒通过料斗送入加热的料筒。在这里,塑料熔化并保持均匀的稠度。
在金属注射成型中,金属和合金被用作粉末,与粘合剂一起放入筒内,然后注入模具中。
ABS 等塑料通常需要 200°C 以上的温度,而金属注射成型 (MIM) 则需要大约 150°C 来熔化粘合剂;金属粉末不需要熔化并保持悬浮状态。来源: 科学指导
投球
在注塑成型中,塑料通过与混合塑料颗粒的料筒内部相同的旋转螺杆注入模具。为了制造注塑塑料部件,螺杆停止旋转并向前滑动至喷嘴,将材料挤压出并注入模腔。
当所用材料在模具中开始冷却时,螺钉继续施加压力,以防止材料回流并补偿任何收缩。
凝固
注塑机采用内置水冷通道,水以更快的速度冷却材料,提高生产率,重要的是将模具温度保持在所用材料的熔点以下。
后期处理
注塑成型可能会在分型线上产生飞边和缺陷。大多数大型部件(如罐头和加仑瓶)都需要修剪多余的塑料突起和飞边。
注塑成型的优点
制造商青睐注塑成型而非其他塑料成型方法的原因有很多。
重复性
由于塑料比模具材料软得多,因此很容易成型并产生一致的结果,几乎没有变化。
生产速度
对于塑料,注塑成型周期为 10 至 30 秒,具体取决于材料的冷却速度和部件的重量。对于金属,冷却速度明显更高,具体取决于粉末颗粒和材料的大小。对于某些铜材料,冷却速度范围为 80 秒至 500 秒。
材料选择
注塑成型在材料方面提供了更多的选择。您可以使用热塑性塑料、热固性塑料、弹性体、玻璃和金属。
低浪费
注塑成型不会像其他制造工艺那样浪费材料。事实上,任何溢料、多余的塑料或泄漏的材料都可以重新加热并重新使用。
经济高效
最初,注塑成型可能因工具和模具成本而成本高昂。然而,这很快就会被高生产率所抵消,并且可重复的生产分批成本超过数千个零件。
生产薄壁
在设计方面,许多需要精密和准确度的特征都可以通过注塑成型轻松实现。塑料产品的薄壁难以制造,因为加工会产生热量并使边缘弯曲。
由于材料流入壁腔并凝固,因此可以轻松使用注塑成型来生产薄壁塑料部件。
复杂的内部特征
注塑成型已成为一种流行的制造工艺,因为它能够在一个工艺中生产螺纹和铰链。只需放置一个芯子,就可以生产出许多内部特征。
二次成型能力
可以使用注塑成型在塑料上进行包覆成型。与压铸相比,它的优点是可以为零件提供两种或三种纹理的感觉。
例如,一个零件可以有一个塑料底座,并用橡胶或硅胶手柄进行包覆成型。
标题:大批量注塑件生产
注塑成型的缺点
成型初始成本
与压铸类似,注塑模具的加工成本也很高。它需要精心的设计和精密的金属加工技术,如电火花加工。
交期
从最初的模具设计到第一批零件的生产需要大量的设计迭代和测试。任何最后一刻的更改都需要从头开始加工模具,而且原型制作过程很慢。
缺乏设计灵活性
注塑成型没有设计变化灵活性。一旦设计到位并生产出模具,所有零件都必须遵守设计腔体的公差和几何形状。
拔模角度和顶针
注塑模具设计要求型腔具有拔模斜度,以便轻松取出零件。拔模斜度和顶针位置可能需要更改零件设计和方向。
多孔性
孔隙率是指注塑后零件内部滞留的微小气泡。当模具内没有良好的排气来释放滞留的气体和空气时,就会出现这种情况。
压铸和注塑之间的主要区别
压铸 | 注塑 | |
材料 | 熔点低于1000°C的金属 | 最适合热塑性塑料和选择性金属 |
熔点范围 | 400°C 至 1000°C(铜) | 塑料最高可达 300°C |
典型工艺 | 热室 | 注塑模具 |
压力 | 高达 130 MPa 或更高的注射压力 | 更高 (>140 MPa) |
冷却时间(循环运行影响) | 快速(平均 30 秒)至 500 秒 | 大多数情况下都快速 |
公差 | 高(约 +/- 0.05 毫米) | 公差更小(高达 0.01 毫米) |
加工成本 | 高 | 高 |
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金属注射成型与压铸
标题:金属注射模具
金属注射成型 (MIM) 与塑料注射成型类似,但在材料和工艺上存在一些差异。MIM 与压铸完全不同,在压铸和金属注射成型的详细比较中,您将了解到显著的差异。
流程
在金属注射成型中,使用细金属粉末(颗粒尺寸小于 20 微米)并将其与粘合剂在桶中混合,类似于塑料注射成型。桶将混合物加热到 200°C,刚好足以让粘合剂熔化。将该混合物注入模具中,粘合剂凝固,形成零件的结构。
该结构经过脱脂步骤以去除粘合剂。
- 使用溶剂脱脂:溶剂溶解粘合剂,并加热去除任何残留的粘合剂。
采用烧结技术将金属粉末熔合,从而形成更致密、粘合的金属部件。
压铸是一种一次性制造技术。液态金属被倒入模具中,冷却后形成模具的形状。这种方法更快、操作更简单、更直接。
这是压铸和金属注射成型之间的主要区别。
标题:金属烧结零件
材料
压铸主要使用有色金属。有色金属熔点较低,模具磨损较慢。一些常见的压铸金属包括铝、锌、镁和铜。
金属注射成型的材料选择范围更广,可以生产不锈钢、钛、铜和其他合金。金属注射成型不是熔化金属,而是在熔点以下烧结金属。
强度
MIM 烧结后可生产出致密的 99% 金属部件。其强度与锻造金属相似。
MIM 合金的强度取决于其密度和合金元素。铝注塑件的强度约为 180 MPa,而 99% 致密的 Inconel 的最大强度为 1330 MPa。
加工成本
与压铸相比,金属注射成型的工具成本较低,但烧结和收缩补偿等后工序会增加总成本。
何时应选择压铸和注塑服务?
在压铸和注塑之间进行选择时,选择很大程度上取决于您使用的材料和零件的最终应用。
对于大多数塑料来说,注塑成型是标准选择。在比较这两种制造技术时,参考的材料主要是金属。
- 您可以使用压铸来生产有色金属零件,以承受重载和应力。
- 如果您的应用依赖于热导率和电导率等特性,则可以使用压铸,因为铜等有色金属具有更高的导电性。
- 实现高产量和更快的周转时间
- MIM 制造的零件需要表面处理。压铸零件的表面处理更光滑。
- 适用于大直径或横截面积的零件
- 当收缩成为制造过程中关注的问题时
压铸与注塑成型的应用
压铸服务 可以帮助您生产从工业机械到汽车等各种行业的零件。
压铸用途
- 需要散热的铝制发动机缸体
- 锁体等锌部件
- 大容量散热器
- 汽车传动部件
注塑成型用途
- 车辆中的 ABS 部件
- 汽车仪表盘
- 塑料瓶和塑料容器
压铸与金属注射成型应用
- 铜连接器和电子产品的金属注射成型
- 金属手术器械
名称:ABS塑料汽车出风口
结语
有许多 注塑类型 根据材料选择进行分类。金属注射成型与压铸最为相似,各有优缺点。
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常见问题
压铸和注塑有什么区别?
压铸专门用于生产铝、锌、镁和黄铜等有色金属零件。注塑成型主要用于 ABS 等热塑性塑料。
注塑成型比压铸便宜吗?
压铸工艺涉及模具成本、熔炉成本和后处理成本。这使得压铸比注塑成型更昂贵,因为注塑成型可以一次性生产出成品。
对于大批量金属零件来说,哪种工艺更便宜?
在 10,000 个或更多零件的大批量生产中,压铸是金属零件生产的一种更便宜的方法。
注塑成型可以像压铸一样用于金属吗?
金属注射成型可用于生产金属部件。其金属覆盖范围更广,可以生产钛部件,而钛的熔点为1725°C,这是压铸难以实现的。
压铸和 MIM 的表面光洁度有何不同?
MIM 需要额外的加工和材料切割,以确保良好的表面质量。压铸采用封闭式外壳,可产生更光滑的表面。
哪种工艺支持更多的设计灵活性?
注塑成型使您能够设计具有更复杂特征的更薄壁,并提供更广泛的材料范围。
MIM 与压铸相比,尺寸有限制吗?
MIM 通常生产尺寸为 50-100 毫米且重量小于 250 克的零件。压铸可以生产更大的零件。
压铸比注塑更耐用吗?
MIM注塑件与压铸件的强度相当,就模具强度而言,压铸件更耐用,生产运行时间更长。
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