“压铸的多功能性是值得注意的。它适用于多种金属，包括铝、锌、镁和铜合金。这种适应性使其成为需要轻质而坚固的组件的行业的首选工艺。”
铸造是金属和合金零件最古老的制造技术之一。铸造的历史可以追溯到青铜时代。当时，它是为人类创造工具的技术。然后，它不断发展， 压铸 是铸造的演变形式之一。但， 什么是压铸？ 它是一种低熔点金属的制造技术。它包括将熔融金属注入模具中进行成型，然后冷却。
本文将讨论压铸的各个方面、工艺、材料、优缺点、应用等。
什么是压铸？
压铸是一种高效且多功能的制造工艺。它以其生产高品质、复杂金属零件的精度和一致性而闻名。该过程涉及在高压下将熔融金属注入钢模具或 “死了，” 然后冷却形成固体金属部件。
压铸模具及零件
模具是使用硬化工具钢制成的，其中包括两个半模来塑造金属液体。在此过程中它的工作原理与注塑模具类似。一旦熔融金属冷却并凝固，打开半模并顶出即可得到最终的零件或产品。
此外，压铸可以生产具有严格公差、出色的表面光洁度和最低加工要求的零件。压铸件的尺寸精度和稳定性优越。此外，压铸允许集成外螺纹和复杂的内部几何形状等特征。因此，它减少了额外组装和加工的需要。
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压铸材料有哪些？
金属的选择决定了铸件的整体性能和其他特征。因此，您可以根据您的要求以及预期零件或产品的最终应用找到大量金属选项进行选择。
1。 铝
铝因其强度、重量和耐腐蚀性的出色平衡而成为最受欢迎的压铸材料之一。其轻质而坚固的特性使其成为发动机缸体和底盘部件、航空航天部件、电子产品外壳和厨房电器等汽车部件的理想选择。
- 合金380： 它提供了铸造、机械和热性能的最佳组合。
- Alloy383 (ADC12)：更容易铸造，但机械性能稍低。
- 合金360： 提供高耐腐蚀性和强度。
然而，铝比其他一些压铸金属更昂贵，并且在某些条件下容易出现收缩和热裂。
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2。 锌
锌因其能够生产具有严格公差、薄壁和出色表面光洁度的压铸件而受到青睐。它广泛应用于汽车、硬件和消费品。原因是锌具有高强度、优异的延展性和冲击强度特性。
- 扎马克3： 因其优异的性能平衡而成为最常用的锌合金。
- 扎马克5： 与 Zamak 3 类似，但强度和硬度有所提高。
- ZA-8： 该合金在锌合金中具有最佳的蠕变性能。
但是，与铝相比，锌的密度更高，导致零件更重。它还限制了高温性能并限制了在极热应用中的使用。
3。 镁
镁是最轻的结构金属，具有出色的强度重量比。这在汽车和电子行业很常见，减重是这些行业的首要任务。其次，镁合金具有良好的阻尼能力，可以有效吸收振动。
- 合金Z91D： 在强度和耐腐蚀性之间提供良好的平衡。
- 合金 M60B： 适用于需要高伸长率和冲击强度的应用。
- 合金S41： 在高温下提供良好的抗蠕变性。
然而，熔化过程中的易燃性要求镁压铸件采取特殊的处理和安全措施。
4。 铜
铜压铸件被选择用于需要高导热性和导电性、耐磨性和耐腐蚀性以及机械性能的应用。它通常用于电气元件、散热器和汽车应用。
- C87850： 生态黄铜以其优异的机械加工性和良好的强度而闻名。
- C86200： 锰青铜，用于高强度应用。
- C86300： 具有高耐磨性，适合重型应用。
此外，由于高熔化温度和材料特性，铜的铸造可能更具挑战性。
铜压铸件
5.黄铜
黄铜是一种铜锌合金，以其声学特性、耐腐蚀性和美观性而闻名。它经常用于管道装置、装饰品和乐器。黄铜压铸对于制造受益于合金的装饰表面和机械性能的部件特别有价值。
- 合金 C36000: 这种合金以其优异的机械加工性能而闻名，通常用于需要精细机械加工的复杂零件。
- 合金 C38000: 由于其良好的铸造和加工性能，常用于建筑五金和装饰应用。
- 合金 C85700: 在强度和耐腐蚀性之间取得平衡，适用于船舶配件和装饰物品。
尽管黄铜有其优点，但仍需要注意锌的蒸发和潜在的铅含量，因此需要仔细选择和处理合金。
6.锡
锡通常用于合金中，以其低熔点而著称，使其成为铸造复杂形状和细节的理想选择。选择锡基压铸合金是因为其具有出色的流动性，可以生产精细的零件，而不会产生热撕裂的风险。
- 合金巴氏合金： 巴氏合金以其优异的轴承性能而闻名，用于需要低摩擦和高耐磨性的应用。
- 合金锡： 一种含有锑和铜的锡基合金，可为装饰品、奖品和收藏品提供高光泽表面。
- 合金 ASTM B339-00: 用于要求良好延展性和切削加工性的铸造零件，如齿轮和配件。
压铸中锡的主要挑战是它随着时间的推移容易氧化和晶须生长。它会影响压铸件的耐用性和导电性。
压铸是如何工作的？过程
压铸工艺将熔融金属转化为具有卓越细节和一致性的复杂形状。让我们将该过程分解为八个详细步骤，因为每个步骤在制造高质量压铸零件方面都起着至关重要的作用。
压铸工艺
第 1 步：设计模具
首先设计一个压铸模具（称为模具），专门用于生产所需的组件。模具的典型材料是高级钢，因为它可以承受压铸的极端条件，包括高温和压力。设计过程通常利用先进的计算机辅助设计（CAD）软件。它允许设计师规划出模具的每个细节。
随后，采用 EDM 进行精密加工， 数控加工 创建一个为铸造过程做好准备的模具。这个初始步骤是基础性的，因为模具的质量和精度直接影响最终产品的精度和细节。
第 2 步：准备金属
模具准备好后，注意力就会转移到准备铸造金属上。通常，铝、镁或锌合金因其良好的铸造性能而成为受欢迎的选择。接下来，金属在高温炉中熔化直至达到液态。
第三步：注入熔融金属
在这个关键阶段，熔融金属在高压或低压下注入模具。然后，金属在开始冷却和凝固之前填充整个模具型腔，甚至是最复杂的细节。
在这里，精度和速度对于保持金属的流动性和防止最终产品出现缺陷至关重要。此步骤体现了压铸工艺高效生产复杂零件的能力。
第四步：冷却固化
注射后，模具内的金属开始迅速冷却并凝固。冷却阶段经过精心管理，以确保均匀凝固，最大限度地减少可能损害零件完整性的收缩、翘曲或内应力的风险。冷却过程的持续时间取决于零件的尺寸、厚度和所使用的金属，这凸显了对压铸过程进行精确控制的必要性。
第五步：打开模具
一旦金属完全凝固，模具就会打开，露出新形成的零件。此步骤需要精密机械来分离半模而不损坏凝固金属的复杂细节。模具打开和释放零件的难易程度通常取决于模具设计和铸造前使用的脱模剂，这强调了初始模具准备阶段的重要性。
第 6 步：弹出铸件
从模具中顶出铸件是一个微妙的过程，集成到压铸机中的顶出机构可以促进这一过程。该机构施加受控的力将零件从模具中取出，确保将其取出而不会造成任何损坏。顶出的力和方法是根据零件的几何形状和模具设计进行校准的，展示了压铸所需的定制方法。
第7步：修剪和清洁
顶出后，零件经过修整和清洁，以去除任何多余的材料，例如毛边或流道。此步骤也称为放气。这对于实现最终产品所需的精确尺寸和光滑表面至关重要。修整和清洁不仅可以增强零件的美观性，还可以确保其满足其预期应用所必需的严格公差水平。
第 8 步：收尾工作
最后一步包括对零件进行最后的修饰，例如打磨、抛光或进行阳极氧化或粉末涂层等表面处理。这些精加工工艺可增强零件的外观并提高其耐磨性和耐腐蚀性。
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压铸的类型
压铸有两种主要类型：热室压铸和冷室压铸。区别在于加热机构是否附在铸造机上。
热室压铸与冷室压铸
热室压铸
它以高效和快速生产能力而闻名，特别是对于低熔点金属，如锌、镁和铅合金。该工艺包括将熔炉集成到铸造机本身内。因此，熔炉或熔炉有利于通过鹅颈机构将熔融金属直接注入模具中。
因此，它加速了铸造过程并提高了整体效率。其次，主要优点是生产速度快、减少材料浪费以及生产具有复杂几何形状和薄壁零件的能力。
冷室压铸
相比之下，冷室压铸适合熔点较高的金属，例如铝和铜合金。该工艺在将金属注入冷室机之前使用单独的熔化炉。同时，液压或机械活塞将熔融金属驱动到模具中。将熔融金属转移到冷室机器中的这一附加步骤比热室成型延长了工艺过程。因此，它更适合较大、较重的铸件，这些铸件需要具有较高熔化性能的材料。
冷室压铸的显着优势是能够生产具有高强度和优异导热性的零件。尽管该工艺对高熔点金属具有多功能性，但其周期时间较慢且运营成本较高。
压铸件有哪些变化？
压铸变型是对基本压铸工艺的不同适应和修改，以增强某些性能、满足特定要求或解决独特的制造挑战。这些变化主要改变铸造过程中的注射机制、压力水平或金属状态。因此，您可以实现针对特定应用量身定制的预期结果。
以下是压铸过程中的典型变化。
1. 真空压铸
这种变化的重点是最大限度地减少最终铸件中的空气滞留和孔隙率。因此，我们可以通过在注射熔融金属之前和注射期间从模具型腔中排出空气来制造致密的部件。 真空压铸生产的零件由于孔隙率降低而具有改进的机械性能和优异的表面光洁度。但是，需要额外的设备来产生和维持真空，这增加了复杂性和成本。
应用: 需要高结构完整性和美观性的部件，例如汽车零部件和复杂的装饰品。
2. 挤压铸造工艺
挤压铸造也称为液态金属锻造。它涉及将熔融金属引入模具，然后施加高压以在压缩下固化金属。 这种方法结合了铸造和锻造的优点，所生产的零件具有非常低的孔隙率、优异的机械性能和精细的细节。然而，所需的高压设备可能会导致生产成本增加。
应用: 适用于生产汽车和航空航天工业中符合高性能标准的结构部件。
3. 半固态金属成型
半固态金属成型或热成型将金属加工成半固态，结合了固态和液态特性。这种独特的状态使金属更容易流入复杂的模具，同时减少缺陷。因此，该工艺可以铸造具有优异机械性能和降低孔隙率的复杂形状。缺点是需要精确控制金属温度和粘度，增加了工艺的复杂性。
应用: 常见于需要复杂设计和卓越强度的组件，例如电子和医疗设备。
4.低压铸造
这种压铸变体轻轻地施加压力，以将熔融金属填充到模具中，主要用于铝和镁合金。注射压力范围可达 0.8 bar. 这种较慢的过程可以更好地控制填充，减少湍流和空气滞留的风险。因此，它生产出具有出色尺寸精度和表面光洁度的高质量铸件。相比之下，这种铸造可以制造出有限的零件，可以适应较慢的填充时间和循环时间，从而可能降低整体生产率。
应用: 低压压铸适用于大型、复杂零件，如汽车轮毂、航空航天部件、大型结构件等。
5. 高压压铸
高压压铸是应用最广泛的变体，其特点是在高压（超过1000巴）下将熔融金属注入模具中。该方法适用于多种金属，以生产具有严格公差和出色表面光洁度的薄壁零件而闻名。 然而，在某些情况下，高压可能导致更高的孔隙率。
应用：广泛应用于汽车、消费电子和家用电器等各个行业，用于生产具有复杂细节的中小型零件。
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压铸的优点和缺点
与任何制造工艺一样，压铸也有其自身的优点和缺点。在根据您的需求选择最合适的生产方法时，这些对于您来说可能是至关重要的考虑因素。
压铸的优点
- 该过程具有高度可重复性。它确保每个零件实际上与上一个零件相同，这对于大规模生产运行特别有利。
- 压铸生产形状复杂、细节复杂的零件是压铸的一个显着优势。
- 由于周期时间短，与其他制造方法相比，它可以实现更快的生产率。
- 压铸零件具有优异的机械性能，包括强度和刚性。
- 该工艺可以生产薄壁零件，从而减少材料使用和整体重量，而不会影响零件的完整性。
- 压铸件几乎不需要机械加工或精加工，因为铸件的表面光洁度通常非常好。
- 它与多种金属兼容，包括铝、锌、镁和铜合金。
压铸的缺点
- 由于需要专用机械和高质量钢模具，与压铸相关的初始成本可能相对较高。
- 压铸件可能会出现孔隙，从而导致微小的 孔或空隙 金属内。孔隙率会影响零件的结构完整性和强度。
- 虽然压铸适用于多种金属，但它并不适合所有类型。
- 随着时间的推移，模具可能会受到磨损，尤其是在铸造较硬的金属时。
压铸件在各行业的用途
压铸能够生产形状复杂、表面光洁度优异、耐用性高的精密零件，因此在不同行业中广受欢迎。应用范围从小型消费品到关键的汽车和航空航天部件。
压铸件
表：压铸应用
| 产业应用 | 例子 |
| 汽车 | 发动机部件、变速箱部件、底盘部件、变速箱、转向柱部件、车轮垫片、仪表板框架、后视镜支架、泵壳、散热器支架 |
| 航空航天 | 发动机外壳、驾驶舱部件、门把手、座椅框架、燃油系统部件、起落架部件、通讯设备外壳、卫星固定装置 |
| 消费类电子产品 | 智能手机外壳、笔记本电脑框架、相机外壳、扬声器格栅、电子连接器、散热器、电池外壳 |
| 医疗行业 | 手术器械、设备外壳、整形外科植入物、牙科工具、设备外壳、听诊器零件 |
| 工业机械 | 齿轮、阀门、泵部件、压缩机部件、液压部件、机械框架、紧固件、压力容器 |
| 家用电器 | 厨房电器部件、洗衣机部件、冰箱框架、咖啡机部件、炊具手柄 |
| 国防和军事 | 枪械部件、光学器件外壳、通讯设备外壳、车辆部件、防护装备部件 |
| 体育及康乐 | 自行车车架、高尔夫球杆头、钓鱼线轮主体、健身器材零件、户外装备部件、电子产品保护壳 |
什么是压铸模具或冲模？
压铸模具通常称为“模具”，是压铸过程中的一种工具，可在高压下赋予熔融金属形状和结构。此外，这些复杂的模具有助于批量生产具有复杂形状、详细特征和卓越精度的金属零件。
压铸模具
压铸模具通常由高级工具钢制成，因为它们能够承受铸造过程的恶劣条件。这些材料具有高强度、韧性、耐热性和耐磨性。随后，模具标准钢有H13、H11、D2等。
压铸模具的结构
压铸模具由两个主要部分组成：固定半部（半盖）和顶出半部。固定半部分连接到压铸机的固定压板，而顶出部分连接可动压板。
这些半部分组合在一起形成模具型腔，我们在其中注入熔融金属。该模具还包括流道和浇口，用于引导熔融金属进入型腔，以及用于排出空气的通风口。接下来，顶出销（位于顶出半部）有助于在铸件凝固后将其移除。
压铸模具制造
模具制造是一个多步骤的过程，需要精密工程和机械加工。该流程从设计阶段开始，使用 CAD 软件创建模具的 3D 模型。
然后，您可以使用以下制造方法：
- 数控加工：计算机数控 (CNC) 加工可生产具有精确且复杂几何形状的精确压铸模具。
- EDM（电火花加工）: 电火花加工 适用于细化和创建传统加工方法难以实现的复杂特征。此外，它还利用放电侵蚀模具块上的材料，以达到所需的形状。
- 表面处理：提高硬度等性能。因此，您可以进行氮化、镀铬或涂层等表面处理。
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压铸模具设计：技巧和注意事项
模具的设计和构造是压铸工艺成功的基础，影响所生产零件的质量、一致性和效率。
压铸模具的CAD设计
以下是有效压铸模具设计的一些基本技巧和注意事项；
1. 考虑材料特性
不同的金属具有不同的流动特性、热膨胀率和冷却行为，这会显着影响模具设计。 例如，在设计铸造铝合金的模具时，设计者必须考虑模具材料的热膨胀，因为它可能会影响尺寸。
2. 适当的通风和溢流系统
通风和溢流系统对于防止空气滞留至关重要。因此，我们可以确保熔融金属均匀地填充模具型腔。如果没有适当的通风，就会形成气穴，导致最终产品出现缺陷。例如，与流道设计相比，具有两个通风系统的流道类型是最佳设计。 来源.
3. 优化浇口和流道设计
浇口和流道系统将熔融金属导入模具型腔。其设计会影响金属的流动和凝固，从而影响零件质量和模具效率。
例如，工程师在设计手持式电动工具镁合金外壳模具时，优化浇口和流道系统，以促进均匀填充和冷却。
4. 合并拔模角
拔模角是应用于模具垂直面的轻微锥度，以方便零件的脱模。缺乏足够的拔模角度可能会导致零件粘在模具中，造成损坏并减慢生产速度。
5. 收缩和变形计划
所有金属在凝固和冷却时都会收缩。因此，模具设计必须考虑这种收缩以保持精确的尺寸。预测和补偿冷却过程中潜在的变形也至关重要。
例如，在设计黄铜水龙头部件的模具时，计算黄铜合金的预期收缩率并相应地调整模具尺寸。
6. 使用模拟进行优化
先进的模拟软件可以预测熔融金属将如何填充模具并凝固。因此，运行这些模拟有助于优化模具的质量和性能。
压铸成本：有多贵？
铝压铸产品
压铸的成本取决于几个因素，包括设计复杂性、原材料、产量和所需的精度。
- 模具成本：压铸模具的制造占总成本的很大一部分。这些模具由高级钢制成，可以承受铸造过程的压力和温度，从而导致其价格较高。
- 材料成本：金属合金（例如铝、锌、镁）的选择会影响总体成本，价格根据市场需求和合金的具体性能而波动。
- 生产量：更高的产量可以稀释更多零件的初始模具成本，从而降低单位成本。然而，较大的批量需要更多的材料，并且可能需要更长的生产时间。
- 机械加工和精加工： CNC 加工、表面处理和喷漆等附加工序会增加成本。然而，对于所需的零件质量和功能来说，这可能是必要的。
Prolean 的压铸服务
实现压铸零件所需的精度和质量需要专业知识和制造设施。此外，对要求的深入了解只能产生具有精确规格的零件。在 Prolean，我们利用先进技术和丰富的专业知识来提供高质量、精密的零件。我们有两个专业压铸单位： 铝压铸件 和 锌压铸服务.
我们的专家团队与客户密切合作，以了解他们的具体要求。他们指导您选择材料、优化设计和制定经济高效的生产策略。如果您正在寻求汽车、航空航天和消费电子产品的可靠性和卓越性，请与我们合作。
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总结
总之，压铸是一种基本的制造技术，是在不同行业生产复杂、高精度部件的核心。该工艺包括高压压铸、重力压铸和低压压铸等多种方法。此外，了解 什么是压铸？——从压铸工艺的基础知识到其各个方面——揭示了它在现代制造业中的重要性。
常见问题
为什么压铸优于 3D 打印？
压铸因其速度快、大批量生产的成本效益以及比 3D 打印更优越的零件强度和表面光洁度而成为大规模生产的首选。
压铸有哪些不同的变化？
其变体包括高压压铸、低压压铸、真空压铸、挤压铸造和半固态金属铸造。
什么是压铸金属？
常见的压铸金属包括铝、锌、镁和铜合金。然而，请考虑独特的性能，如轻质、耐用和耐腐蚀。
压铸产品耐用吗？
是的，压铸产品非常耐用。它们具有优异的机械性能，例如强度、耐磨性和耐温性，使其适合要求苛刻的应用。
什么时候使用压铸？
当需要大批量生产具有复杂几何形状、严格公差和出色表面光洁度的金属零件时，压铸是理想的选择，特别是在汽车、航空航天和电子行业。
资源中心
- 马利克，PK（编者）。 （2020）。 轻型车辆的材料、设计和制造 （第二版）。伍德海德材料出版公司。从...获得 https://www.researchgate.net/publication/273058978_High-Pressure_Die-Casting_Contradictions_and_Challenges
- Bonollo, F.、Gramegna, N. 和 Timelli, G. (2015)。高压压铸：矛盾与挑战。 JOM：矿物、金属和材料学会杂志, 2015 年 5 月. https://link.springer.com/article/10.1007/s11837-015-1333-8
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