压铸工艺、材料、模具、优缺点 | Neway
压铸是一种以精度驱动且高效的金属制造工艺，是工业、商业和消费领域生产产品的基石。压铸零件以其高精度著称，使压铸成为创建复杂金属部件，尤其是在大批量生产场景中的首选工艺。压铸机通常使用铝、镁和锌合金等主要材料，每种材料具有独特优势，并适用于特定应用场景。本篇对压铸工艺的深入探讨将为制造行业的设计师和采购工程师提供宝贵见解，特别是那些寻求 定制压铸零件 的用户。
探索各种压铸类型
压铸不是一刀切的工艺。它分为多种类型，每种类型具有独特的特性和应用，以满足不同压铸厂及其项目的需求。
热室压铸
该方法是在直接连接到压铸机的室内熔化金属。它通常用于熔点较低的金属，如锌、镁和铅合金。它更适合制造小型零件，如手表框架、皮带扣和电子烟外壳。有关详细比较，请参见 热室与冷室压铸。
冷室压铸
与热室压铸不同，金属在独立的熔炉中熔化后再转移到机器中。该方法速度较慢，但用于熔点较高的金属，如 铝压铸合金。
压铸工艺步骤
无论哪种压铸类型，该工艺都遵循相同流程。以下是各步骤：
固定
初始阶段涉及对压模进行闭合。上下两半模——型芯模和顶出模——被固定在一起，两半模之间的间隙即为型腔。
注射
下一阶段，高压将熔融金属注入型腔。压力大小取决于材料类型及所用的是热室还是冷室压铸机。该压力确保材料被压入模具的最细微部位。
冷却
注射完成后，熔融金属开始在型腔内冷却凝固。此阶段持续保持压力，以减少收缩并确保金属完全填满型腔。
顶出
金属冷却凝固后进行顶出。模具打开，使用顶针将铸件轻轻推出。顶出后可立即进行下一次注射，实现相同零件的快速大批量生产。
修整
压铸工艺的最后阶段是去除多余金属，包括分型线飞边及浇口、跑道和冒口等。
了解这些步骤对于零件设计工程师和采购工程师至关重要，可帮助他们有效规划设计和生产流程。
压铸材料考虑因素
压铸主要使用各种金属，通常为有色金属，偶尔也使用铁基金属。主要压铸材料包括铝、镁和锌合金，每种合金具有独特性能和应用。要了解详细材料选项，请参阅 材料数据库。
铝合金
铝压铸合金重量轻，具有良好的尺寸稳定性，是复杂精密零件的理想选择。例如，铝合金360、铝合金A380和铝合金B390是常见选项，各自适用于特定的机械和热性能需求。
材料选择器 |
|---|
商用： | 360 | A360 | 380 b | A380 b | 383 | 384 b | B390* | 13 | A13 | 43 | 218 |
ANSI/AA | 360.0 | A360.0 | 380.0 | A380.0 | 383.0 | 384.0 | B390.0 | 413.0 | A413.0 | C443.0 | 518.0 |
标称 | Mg 0.5 | Mg 0.5 | Cu 3.5 | Cu 3.5 | Cu 2.5 | Cu 3.8 | Cu 4.5 | Si 12.0 | Si 12.0 | Si 5.0 | Mg 8.0 |
成分： | Si 9.0 | Si 9.5 | Si 8.5 | Si 8.5 | Si 10.5 | Si 11.0 | Si 17.0 |
化学成分
详细成分 | |||||||||||
硅 Si | 9.0-10.0 | 9.0-10.0 | 7.5-9.5 | 7.5-9.5 | 9.5-11.5 | 10.5-12.0 | 16.0-18.0 | 11.0-13.0 | 11.0-13.0 | 4.5-6.0 | 0.35 |
铁 Fe | 2.0 | 1.3 | 2.0 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 2.0 | 1.3 | 2.0 | 1.8 |
铜 Cu | 0.6 | 0.6 | 3.0-4.0 | 3.0-4.0 | 2.0-3.0 | 3.0-4.5 | 4.0-5.0 | 1.0 | 1.0 | 0.6 | 0.25 |
镁 Mg | 0.4-0.6 | 0.4-0.6 | 0.30 f | 0.30 f | 0.10 | 0.10 | 0.45- 0.65 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 7.5-8.5 |
锰 Mn | 0.35 | 0.35 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
镍 Ni | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.30 | 0.50 | 0.10 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.15 |
锌 Zn | 0.50 | 0.50 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 1.5 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.15 |
锡 Sn | 0.15 | 0.15 | 0.35 | 0.35 | 0.15 | 0.35 | — | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
钛 Ti | — | — | — | — | — | — | 0.10 | — | — | — | — |
其他 Each | — | — | — | — | — | — | 0.10 | — | — | — | — |
其他总计 c | 0.25 | 0.25 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.20 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
铝 Al | 其余为铝 | 其余为铝 | 其余为铝 | 其余为铝 | 其余为铝 | 其余为铝 | 其余为铝 | 其余为铝 | 其余为铝 | 其余为铝 | 其余为铝 |
铝压铸合金 | |||||||||||
商用 | 360 | A360 | 380 | A380 EF | 383 | 384 | B390* | 13 | A13 | 43 | 218 |
ANSI/AA | 360 | A360.0 | 380.0 | A380.0 | 383 E | 384.0 | B390.0 | 413 | A413.0 | C443.0 | 518.0 |
机械性能 | |||||||||||
极限抗拉强度 | |||||||||||
ksi | 44 | 46 | 46 | 47 | 45 | 48 | 46 | 43 | 42 | 33 | 45 |
(MPa) | 303 | 317 | 317 | 324 | 310 | 331 | 317 | 296 | 290 | 228 | 310 |
屈服强度 | |||||||||||
ksi | 25 | 24 | 23 | 23 | 22 | 24 | 36 | 21 | 19 | 14 | 28 |
(MPa) | 172 | 165 | 159 | 159 | 152 | 165 | 248 | 145 | 131 | 97 | 193 |
延伸率 | |||||||||||
2英寸（51毫米）伸长率% | 2.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 2.5 | <1 | 2.5 | 3.5 | 9 | 5 |
硬度 b | |||||||||||
BHN | 75 | 75 | 80 | 80 | 75 | 85 | 120 | 80 | 80 | 65 | 80 |
剪切强度 | 25 | 25 | 19 | 29 | |||||||
(MPa) | 193 | 179 | 193 | 186 | — | 200 | — | 172 | 172 | 131 | 200 |
冲击强度 | |||||||||||
ftlb | — | — | 3 | — | 3 d | — | — | — | — | — | 7 |
(J) | — | — | 4 | — | 4 | — | — | — | — | — | 9 |
疲劳强度 c | |||||||||||
ksi | 20 (MPa | 18 | 20 | 20 | 21 | 20 | 20 | 19 | 19 | 17 | 20 |
(MPa) | 138 | 124 | 138 | 138 | 145 | 138 | 138 | 131 | 131 | 117 | 138 |
杨氏模量 | |||||||||||
psi x 10^6 | 10.3 | 10.3 | 10.3 | 10.3 | 10.3 | — | 11.8 | 10.3 | — | 10.3 | — |
(GPa) | —71 | 71 | 71 | 71 | 71 | — | 81 | 71 | — | 71 | — |
物理性能 | |||||||||||
密度 | |||||||||||
lb/in³ | 0.095 | 0.095 | 0.099 | 0.098 | 0.099 | 0.102 | 0.098 | 0.096 | 0.096 | 0.097 | 0.093 |
(g/cm³) | 2.63 | 2.63 | 2.74 | 2.71 | 2.74 | 2.82 | 2.71 | 2.66 | 2.66 | 2.69 | 2.57 |
熔点范围 | |||||||||||
°F | 1035-1105 | 1035-1105 | 1000-1100 | 1000-1100 | 960-1080 | 960-1080 | 950-1200 | 1065-1080 | 1065-1080 | 1065-1170 | 995-1150 |
(°C) | 557-596 | 557-596 | 540-595 | 540-595 | 516-582 | 516-582 | 510-650 | 574-582 | 574-582 | 574-632 | 535-621 |
比热容 | |||||||||||
BTU/lb °F | 0.23 | 0.23 | 0.23 | 0.23 | — | 0.23 | — | 0.23 | 0.23 | 0.23 | — |
(J/kg °C) | 963 | 963 | 963 | 963 | — | 963 | — | 963 | 963 | 963 | — |
热膨胀系数 | |||||||||||
u in/in °F | 12.2 | 12.1 | 11.7 | 11.6 | 10 | 11.3 | 11.9 | 12.2 | 13.4 | ||
(u m/m °K) | 22 | 21.8 | 21.1 | 21 | 18 | 20.4 | 21.6 | 22 | 24.1 | ||
热导率 | |||||||||||
BTU/ft hr °F | 65.3 | 65.3 | 55.6 | 55.6 | 55.6 | 55.6 | 77.4 | 70.1 | 70.1 | 82.2 | 55.6 |
(W/m °K) | 113 | 113 | 96.2 | 96.2 | 96.2 | 96.2 | 134 | 121 | 121 | 142 | 96.2 |
电导率 | |||||||||||
% IACS | 30 | 29 | 27 | 23 | 23 | 22 | 27 | 31 | 31 | 37 | 24 |
泊松比 | 0.33 | 0.33 | 0.33 | 0.33 | 0.33 | — | — | — | — | 0.33 | — |
锌及ZA合金
锌合金是压铸材料中最易加工的，具有冲击强度、柔韧性和适合电镀等优点。由于其良好的可铸性，也可减少模具磨损。了解更多 锌压铸材料。
铜合金
铜合金具有高强度、硬度、耐腐蚀性及优异的尺寸稳定性。另见 铜合金铸造服务。
镁合金
镁的比重甚至低于铝，并具有极佳的可加工性，适用于需要额外细节或机械化表面处理的铸件。
压铸设计中的几何形状
压铸设计需要理解多个原理和注意事项，以确保最终零件满足预期规格和质量。以下是一些关键方面：
分型线
分型线是模具两半接合处。分型线的位置会影响模具的复杂性及最终铸件的外观。
起角
起角是在与模具开口方向平行的零件壁面上加入的微小倾斜角度，以便于零件从模具中顶出。
圆角半径
圆角半径是零件的圆滑拐角和边缘，可帮助降低应力集中并改善熔融金属的流动。
凸台
凸台是在零件上用于安装或其他功能的凸起结构，应与壁面或筋板连接，以获得更好的支撑和冷却效果。
筋板
筋板是零件中细长的平面结构，可增强强度和刚度，同时有助于改善熔融金属的流动和冷却。
孔和开口
孔和开口是零件上的通孔或开口，其大小和位置会影响熔融金属的流动和零件的强度。
压铸公差
压铸可实现高精度和紧密公差，但可达到的公差取决于材料类型、零件设计和所用压铸工艺等因素。有关典型公差和质量标准，请参见 压铸工艺标准。
线性尺寸
线性尺寸是零件的直线测量值，会受到材料收缩和模具热膨胀等因素的影响。
平面度
平面度衡量表面与理想平面的偏差，会受到冷却速率和零件设计等因素影响。
圆度
圆度衡量零件轮廓与理想圆形的接近程度，会受到熔融金属流动和冷却速率等因素影响。
压铸表面处理
压铸件有哪些表面处理方式，如何实现？压铸件的表面处理受材料类型、零件设计和所用工艺等因素影响。可实现多种表面处理方式。有关处理选项概览，请参见 金属零件表面处理 和 阳极氧化工艺。
压铸表面
这些表面是直接由压铸工艺产生的，根据材料类型和模具状态会有所不同。
机械加工表面
这些表面通过机械加工，如研磨、抛光、喷砂和打磨等方式获得。
化学处理表面
这些表面通过化学工艺获得，如蚀刻、阳极氧化和电镀等。
粉末涂层
这些处理通过在零件表面喷涂油漆或粉末获得。
这些是可为零件提供独特外观或功能特性的特殊处理。
权衡压铸的优缺点
压铸具有多项优势，是大批量生产复杂零件的首选。然而，它也存在一些需要权衡的局限性。有关详细比较，请阅读 压铸与砂型铸造 和 压铸与熔模铸造。
多滑块与传统压铸
多滑块压铸在模具中使用多个滑块，可生产复杂精细的零件。传统压铸则采用更简单的模具结构，更适合简单零件的生产。
多滑块模具的优势
多滑块模具可生产高精度、表面光洁的复杂零件，并拥有更快的成型周期，从而提高生产效率。
传统模具的优势
传统模具结构更简单且成本较低，适用于较大零件和需要较慢注射速度的材料。
压铸与熔模铸造
压铸非常适合大批量生产复杂零件，而熔模铸造可生产具有精细细节和优异表面质量的零件，但该工艺速度较慢且成本更高。
压铸与砂型铸造
与砂型铸造相比，压铸具有更高的精度、更好的表面质量和更快的生产速度。但砂型铸造在设计更改方面更具灵活性，更适合大型零件。
压铸成本考虑因素
多种因素会影响压铸成本。了解这些因素可帮助做出经济高效的决策。有关成本分析指南，请访问 压铸成本计算。
压铸材料选择： 所用材料类型会显著影响成本。熔点较高的材料需要更多能量，并可能加速模具的磨损。
- 生产成本：成本包括材料熔化、压铸机运行和人工成本。
- 模具成本：模具成本可能很高，尤其是复杂零件的模具。但模具可重复使用多次，使成本分摊到整个生产批次。
- 二次加工成本：任何二次加工，如机械加工、表面处理和装配，都会增加成本。
- 后续处理成本：最终处理（如喷漆、电镀或涂层）的成本也会增加总成本。
- 如何降低压铸成本：可通过优化零件设计、选择最合适的材料、减少二次加工并优化生产流程来降低成本。
压铸在各行业中的应用
压铸因其能够生产高精度、表面光洁的复杂零件，在众多行业得到应用。主要行业包括 汽车、航空航天、医疗器械、消费电子 和 能源。各行业均利用压铸满足其对质量、精度和效率的要求。
一种多功能高效的制造工艺
压铸能生产高精度、表面光洁的复杂零件，是一种多功能且高效的制造工艺。无论是铝压铸、锌合金还是其他材料，压铸都具有多项优势，因而成为众多行业的首选。有关如何启动定制项目的更多信息，请参见 定制零件制造服务。
压铸对于生产高质量的汽车、电子、航空航天、医疗和建筑零件至关重要。随着技术和材料的不断进步，压铸的潜在应用也在不断扩展。
对于寻求定制压铸零件的采购工程师和设计师而言，了解压铸的工艺流程、材料选用、设计注意事项、公差、表面处理和成本因素等细节至关重要。这些知识可帮助他们做出明智决策，并利用压铸的优势满足特定需求。
希望此篇对压铸的深入探讨对您有所帮助。如有任何具体需求或修改建议，请告知。
