压铸是一种零件制造方法,类似于 注塑, 除了主要材料是 有色金属合金 如铝、镁或锌。在高压下,熔融材料被注入一个可重复使用的模具(称为模具)的型腔中。当熔融金属凝固后,就形成了模具的形状。
压铸技术在生产表面光滑的精密零件方面具有重要价值,从而最大限度地减少了所需的后加工量。这种技术有助于制造商以尽可能低的单件价格生产大量相同的复杂零件或中小型金属零件。
压铸工作原理
从理论上讲,压铸只有三四个步骤。然而,在实际操作中,每个步骤都包含许多其他工序,需要技术熟练的工程师花费大量时间工作。这些步骤是 模具制作, 铸造(可进一步分为金属注射和凝固)、零件顶出和后加工。.
- 模具制作: 模具是一种永久性模具,模腔按所需部件的形状设计,由钢制成。
- 演员 熔融金属在高压下由人工或机械送入模腔。金属在模具内冷却并硬化。
- 部件弹射: 模具被打开,淬硬金属部分被顶出。
- 后加工: 这主要是在浇铸网状零件后需要进行的。开孔需要精密机械加工。
值得一提的是,压铸有两种主要类型,即热室压铸和冷室压铸。它们的工作方式略有不同,尤其是如何将熔融金属输送到模具中。
热室压铸
这是一个独立的系统,机器包含将金属带入熔融状态的加热设备。注塑装置会自动将熔化的金属从熔炉中吸入模腔。它最适合熔点较低的金属,如锡、镁和铅合金。热室的特点是循环时间快,因此是大批量生产的最佳选择。
冷室压铸
这些机器通常有一个单独的加热炉,熔化的金属由人工从加热炉舀到注塑系统,再由液压活塞强行注入模腔。独立熔炉的温度较高,可以熔化熔点较高的金属,如铝、铜和黄铜。与热室机制相比,其周期时间较慢。
选择压铸的原因
如果您的项目涉及大批量生产复杂而精密的金属零件,压铸将是最佳选择。它尤其适合预算紧张的制造商。这种技术可以制造出具有综合功能的零件。
| 生产预期 | 压铸能提供什么 |
|---|---|
| 大批量项目 | 在批量生产相同部件时,热室尤其有效。 |
| 复杂几何形状的精度 | 形成公差小、壁薄的复杂形状,这是其他方法难以实现的 |
| 耐用部件 | 压铸件可长期保持其硬度、形状和尺寸 |
| 良好的表面光洁度 | 压铸件的高压使表面光滑,只需极少的后处理。 |
| 轻质部件 | 压铸非常适合使用铝、锌和镁等高强度、轻质金属。 |
| 集成功能 | 铸件中可集成螺柱和凸台等紧固元件、铸造螺纹和用于攻丝的芯孔,从而简化装配并降低成本。 |
| 成本效益 | 从长远来看,该技术可以通过高生产率收回初始模具成本。 |
压铸的应用
压铸件广泛应用于各行各业,包括飞机的结构件、汽车复杂精密的发动机缸体、消费电子产品的散热片等等。压铸件之所以应用广泛,是因为其工艺、细节、可重复性和众多的材料选择具有多样性。
| 行业 | 应用 |
|---|---|
| 汽车 | 铝压铸件用于制造发动机缸体、活塞、齿轮和变速箱壳体。锌压铸件可用于动力转向、制动和燃料组件 镁压铸件可用于制造座椅框架和面板 |
| 航空航天 | 压铸铝的高强度重量比和轻质特性使飞机和航天器的关键部件受益匪浅。 |
| 电子产品 | 用于制造许多电子设备的外壳。镁压铸件常用于制造薄壁电子设备的外壳。 屏蔽射频干扰/电磁干扰元件. |
| 建筑 | 窗框、门五金件和建筑外墙均可使用铝压铸件制造。 |
| 能源 | 过滤部件、阀门、风力涡轮机叶片和其他能源部件都可以压铸。 |
| 家用电器 | 洗衣机和冰箱的部件由铝压铸件制成。 |
| 医疗 | 监控设备、超声波系统和手术器械的部件都是用这种技术制造的。 |
| 娱乐 | 按比例缩小的汽车模型等玩具有时由锌合金压铸而成。 |
| 机械 | 阀门、泵和各种机械零件的主体都是用这种技术制造的。 |
| 电信 | 计算机部件,包括散热器,是通过压铸制造的 |
5 大压铸材料
铝、锌、镁、铜和铅合金是最常用的压铸材料。它们能为项目带来独特的性能,或赋予产品有益的性能,包括轻质、可加工性、耐腐蚀性和强度。材料的具体选择取决于项目的独特需求。
1.压铸用铝合金
这种成型技术主要使用这种金属。它们重量轻,是复杂抛光零件的首选,因为它们具有很好的尺寸稳定性。它们赋予产品的其他特性还包括耐温性、耐腐蚀性、导电性和导热性。以下是不同的铝型材及其特性。
| 铝合金 | 属性 |
|---|---|
| A380 | 具有优异流动性和良好机械性能(耐用性和强度)的通用铝合金 |
| A390 | 强度高、高温下尺寸稳定、耐磨、热膨胀率低。用于压铸汽车发动机缸体 |
| A413 | 具有出色的压力密封性、良好的耐磨性和高强度,在铸造复杂形状以适应苛刻环境方面表现出色。 |
| A443 | 含 5% 硅的铝合金。它具有出色的耐腐蚀性、高延展性和良好的机加工性能。它的强度较低,适用于耐腐蚀性和延展性比强度更重要的装饰部件。 |
| A518 | 铝镁合金,具有出色的延展性和光洁度。与 A380 相比,它具有更强的耐腐蚀性,但模具填充能力和可铸性较低。 |
2.压铸用锌合金
锌合金具有良好的铸造性,尤其是在热室中。它们能为产品带来许多好处,包括延展性、冲击强度和适用于以下用途 电镀其他材料. .它通常与铜、铝或镁制成合金,以获得独特的性能。下表列出了用于压铸的商用锌合金。.
| 锌合金 | 属性 |
|---|---|
| 扎马克 2 | 一种含铜量为 3% 的锌铝合金,以高强度和高硬度著称。它具有良好的减震性、易后处理性和耐磨性。 |
| 扎马克 3 | 含 4% 铝以及微量的铜和镁。它具有卓越的铸造性和长期的尺寸稳定性。 |
| 扎马克 5 | 添加了铜的锌铝合金,与 Zamak 3 相比,硬度和强度更高,但延展性有所降低 |
| 扎马克 7 | Zamak 3 的改良产品,镁含量较低,具有更好的延展性和铸造流动性。添加了少量镍以减少晶间腐蚀和控制杂质。它是铸造薄壁部件的理想材料 |
3.压铸用镁合金
镁合金比铝轻,而且还具有可加工性强的额外优势。这使其成为需要更多细节的产品的最佳金属选择。这些合金在热室中的效果最佳。镁合金通常与硅、锰、锌和铝制成合金。下面重点介绍压铸中常用的镁合金。
| 镁合金 | 属性 |
|---|---|
| AZ91D | 含约 1% 锌和 9% 铝,具有良好的耐腐蚀性、高强度和出色的可铸性 |
| AM20 | 具有高冲击强度和延展性。它含有锰和铝,重量轻,适用于机械和结构部件。 |
| AM50A | 具有出色的延展性、铸造性、良好的强度和卓越的能量吸收性能。主要用于汽车方向盘、座椅框架和支架。 |
| AM60B | 具有出色的韧性和延展性,主要用于汽车方向盘和座椅框架。与其他材料相比,它的抗拉强度适中偏低。 |
| AS41B 和 AE42 | 稀土可提高耐温性、耐腐蚀性、抗蠕变性和延展性 |
4.压铸用铜合金
由于铜合金具有高强度、耐腐蚀、硬度和尺寸稳定性,因此大多用于以韧性为主要目标的部件。这些特性使其适用于船舶部件、汽车部件、轴承和水龙头。
| 铜合金 | 属性 |
|---|---|
| C87600(硅青铜) | 88% 铜硅合金。它的导电率非常低,导热率也相当低。 |
| C93200(高铅锡青铜) | 由铜、铅、锡和锌组成。它具有极佳的耐磨性,能抵抗海水和盐水的腐蚀,并具有极佳的可加工性。兼顾韧性和强度,是齿轮、衬套和轴承的理想材料 |
5.压铸用铅合金
用于压铸的铅基合金主要是铅-锑(Pb-Sb)或锡-锑-铅(Sn-Sb-Pb)。它们最理想的特性是高流动性和低熔点,因此适用于铸造具有复杂细节的零件。尽管锡锑铅具有出色的延展性,但由于其密度高、质地软,机械性能可能低于其他压铸金属,因此在压铸中的应用通常仅限于齿轮、砝码(由于其密度高)和专用零件(如邮资计的打印轮)。
压铸与其他方法以及何时选择哪种方法
砂模铸造、熔模铸造、永久铸模和离心铸造是压铸的其他可能替代方法。由于存在这些替代方法,制造商很难决定哪种方法最适合自己的项目。但是,如果您的项目必须满足以下标准,则应选择压铸:
- 需要大批量生产成百上千个相同部件
- 涉及复杂形状(如近网状、薄壁)的生产
- 要求高精度、出色的尺寸精度和一致性
- 要求零件表面光滑
- 涉及不同金属合金的使用
下表显示了压铸与其他铸造方法的比较,并将指导您为自己的项目选择正确的方法。
| 铸造类型 | 压铸 | 砂模铸造 | 熔模铸造 | 永久铸模 | 离心铸造 |
|---|---|---|---|---|---|
| 生产量 | 高 | 低 | 低 | 中到高 | 高 |
| 部件尺寸 | 中小型 | 大型 | 大型 | 大型 | 非常大 |
| 复杂的设计 | √ | √ | √ | × | × |
| 高精度 | √ | × | √ | √ | √ |
| 表面光滑 | √ | × | √ | √ | √ |
| 低预算 | √ | √ | × | √ | √ |
避免这些代价高昂的压铸错误
许多压铸设计错误会给制造商带来高昂的成本。这些错误会导致产品出现缺陷,或需要更高的后期处理才能修复。最常见的错误之一是凹坑缺陷。这是由于设计缺陷(包括滞留空气、通风不足或壁厚不均)造成的小空腔或空隙。
滞留空气通常是浇口尺寸或位置不当的表现,这会导致湍流。此外,当零件设计过于复杂时,可能会妨碍适当的金属流动和冷却。要解决这个问题,必须了解每种材料的流动性,并且只在高度复杂的设计中使用流动性极佳的金属。以下是您必须避免的设计相关错误清单:
- 壁厚的急剧变化会导致冷却不均、收缩空洞和其他缺陷
- 脱模角不足,导致零件粘在模具上
- 创建设计几何形状过于复杂的零件
- 通风不良会造成空气滞留,导致充气不完全。
- 如果不考虑凝固过程中的金属收缩,就会导致尺寸不准确。
此外,一些与工艺相关的错误也会对生产造成损害,包括冷却不足、温度控制不佳、金属流动速度未优化以及使用脱模剂不足或劣质脱模剂。在设计过程中进行填充和凝固模拟可帮助您发现这些潜在问题。
选择供应商时应考虑的因素
通过在项目初期与供应商合作,您可以利用他们的专业知识来克服一些常见的压铸陷阱。以下是一份供应商谈判稿,可帮助您选择合适的合作伙伴。
| 需要考虑的因素 | 要问的问题 |
|---|---|
| 制造设计 (DFM) | 供应商能否在不降低质量的前提下帮助优化设计,以提高成本效益? |
| CAD/CAM | 供应商能否使用 CAD/CAM 进行新设计? |
| 原型设计 | 供应商是否愿意提供原型进行测试? |
| 材料专业知识 | 他们能否指导您选择最佳材料,以满足零件所需的公差、强度和表面光洁度? |
电动汽车的巨型铸造革命
从汽油车向电动车的过渡对压铸业产生了重大影响。电动汽车制造商不再使用传统的焊接小部件,而是要求使用高压压铸技术生产大型单件铸造部件。
巨型铸造革命 这种创新带来了更多好处,包括简化装配、节约成本、减轻零件总重量、提高结构完整性和缩短生产时间。特斯拉的 "千兆铸造 "工厂就是这种创新的先驱之一。
巨型铸造的采用减少了零件数量和复杂性,从而使电动汽车更高效、更经济。例如,通过巨型铸造实现的重量减轻直接提高了能源效率,使电动汽车一次充电可行驶更长的距离。因此,超大型铸造技术间接地有助于减少电动汽车的能源消耗。 射程焦虑这一直是采用电动汽车的主要障碍。
如何选择供应商
在选择压铸件供应商时,有几个因素会发挥作用,首先是地点。由于地缘政治的不确定性,您需要与供应商合作,一方面帮助您应对供应链中断,另一方面在成本与性能之间取得平衡。选择供应商时需要考虑的重要因素包括
- 确定目标: 在寻找供应商之前,您需要明确自己的需求,包括零件的材料、尺寸、精度和数量。
- 选择一个地点: 一旦有了明确的目标,就要确定一个在劳动力成本和物流方面都有利的首选供应商地点。
- 评估技术能力: 为了进一步筛选可能的供应商名单,请评估他们提供的服务,包括 DFM、机械加工、测试实验室、内部工具和设备自动化。
- 验证他们的经验: 拥有先进的设备固然很好,但懂得如何使用这些设备才能达到最佳效果。检查供应商的认证,看看当前或过去的客户是如何评价他们的。
- 生产能力: 确保供应商的规模能够满足您的预期产量,以满足需求。
- 评估他们的沟通效率: 与积极主动沟通项目进度的供应商合作,可以避免误解,并在出现问题时迅速解决。
除了满足上述标准外,在选择供应商时,一定要选择像 First Mold 这样有能力有效管理从合金选择到模具、精加工和组装整个流程的供应商。.
常见问题
这是一种在高压下将熔融金属合金压入钢模,使其在凝固后形成形状的工艺。
有色金属,包括铝、锌、镁、铅、锡和铜,都可以用这种技术成型。
两种主要类型是热室和冷室,它们决定了如何将熔融金属合金输送到模具中。
压铸为制造商带来了多种益处,包括以尽可能低的单件价格实现大批量生产、通过使用可回收材料实现可持续发展以及改善零件功能。









