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什么是压铸以及应用场景及种类

2022-10-22发布,浏览次数:45

  什么是压铸?

  压铸是一种广泛使用的永久性模具金属铸造工艺,其中熔融金属在0.7至700 MPa的压力下被强制进入称为“模具”的模具中,然后凝固成金属铸件。压铸件,有时称为压力压铸件,用于汽车外壳、电器部件和玩具。

  有色金属铝、锌、铜、镁、铅、锡和锡基合金被广泛用于生产坚固、高质量的复杂部件。将不同的化学元素添加到熔融金属中,以达到所需的金属化学成分,以满足一些具有挑战性的零件。

  根据零件的复杂性、尺寸和材料,最终的零件可以是单件铸件,也可以是多件铸件。模具可以具有单个型腔、多个型腔、几个不同的零件型腔,或者是一个单元模具,其中多个模具组合在一起形成一个母模。

  该工艺是在19世纪中叶引入的,用于为印刷行业制造零件。从那时起,它已成为具有许多技术进步的最关键的制造工艺之一,例如提高制造标准的冶金控制措施。

  如下图所示,压铸可以生产具有复杂特征和出色表面光洁度的零件。它还可以与其他制造技术竞争,例如钣金冲压、锻造和其他铸造工艺。

  的优点和缺点

  压铸优势

  压铸件相对便宜,并且可以为大批量生产提供统一的质量。较低的劳动力成本归功于半自动化或全自动流程。

  复杂的形状和复杂的形状可以轻松铸造,零件尺寸从25g到25Kg不等。

  由于在此过程中使用了高压,因此壁薄至0.38毫米的零件是可能的。

  由于熔融金属在模壁处迅速冷却,铸件具有细粒硬皮,具有优异的强度。结果,随着壁厚的减小,压铸件的强度重量比增加

  为原本要加工的轴承生成光滑的表面。

  它可以高速生产最终成型的产品,需要很少或不需要后处理。

  出色的尺寸精度和良好的表面光洁度–0.8-3.2 um Ra。

  可以使用多腔模具或微型压铸件制造较小的零件

  压铸的缺点

  由于设备成本高,压铸件仅适用于大批量生产

  高熔点金属和合金不适合

  由于铁含量,不锈钢、碳钢和合金钢等黑色金属容易生锈,因此不适合

  由于模具设计和工艺限制,无法铸造大件

  高模具成本和通常较长的交货时间。

  零件设计的更改既耗时又昂贵,因此值得在进行压铸之前对零件进行原型制作

  由于截留的空气和气体造成的孔隙率会影响零件的完整性。真空压铸通过在熔融金属填充之前产生真空来减少孔隙率。

  压铸类型

  压铸机的两种基本类型是热室机和冷室机。这两种重要的铸造工艺类型的变化是真空、挤压、低压和半固态压铸。根据零件材料、几何形状、尺寸和复杂性,选择不同的压铸工艺。

  热室工艺

  热室工艺有时被称为热模或鹅颈管铸造工艺。在这个过程中,注射机构的柱塞和腔室浸入金属熔炉的熔融金属浴中,并用于不会化学腐蚀浸入的柱塞组件的低熔点金属。

  在模具关闭的情况下,柱塞退出并打开腔室端口以允许熔融金属流入腔室。然后柱塞密封端口,同时将熔融金属通过鹅颈管和喷嘴推入模腔。进入模腔后,熔融金属保持在压力下,直到它在模具内凝固。由于高压,热室工艺比冷室工艺产生更高的生产率。

  热室铸造更适合处理熔点较低的金属,例如锡和锌,以及合金。

  热室压铸的优点

  它提供了更快的生产速度——对于较小的组件,每小时最多可生产18,000次。

  生产孔隙率降低的零件

  在压铸机内熔化金属

  该过程产生最小的浪费

  由于熔点低,模具寿命更长

  热室压铸的缺点

  仅对大批量生产具有成本效益

  不能使用高熔点金属

  需要高压范围

  金属流动性低,因此限制了产品的复杂性

  热处理问题

  脱模痕迹和模具分离线处的微量飞边可能会残留。

  冷室工艺

  在冷室工艺中,熔融金属在推入模具之前被倒入注射筒的射套或室部分。因为套筒没有被加热,这个过程被称为冷室工艺。由于金属熔炉是独立的,因此不存在腐蚀问题。

  当熔融材料通过浇注孔从熔炉转移到喷丸室时,冷室工艺开始。然后液压柱塞密封冷室端口并在压力下迫使金属进入模腔。压力范围在30Mpa和150 MPa之间。

  该工艺通常用于铝、镁和铜的高熔点合金,而包括黑色金属在内的其他金属也可以铸造。铝和某些镁合金的熔融金属温度从600°C开始,而铜基和铁基合金的熔融金属温度显着升高。

  冷室压铸的优势

  更高强度的零件

  由于注射过程中压力增加,金属铸件更致密

  降低维护成本

  它为零件带来了卓越的尺寸精度。

  可能的高速生产。

  易于执行的过程。

  冷室压铸的缺点

  循环时间比热室压铸慢。

  这可能是由于将金属从熔炉转移到腔室。

  在此过程中,氧化和其他污染物的水平仍然很高。

  最终零件的质量更容易受到污染物的影响。

  低压压铸工艺

  围绕某个旋转轴对称的铝制部件极大地支持了低压压铸的理念。车辆的车轮是低压压铸的一个明显例子。在这种类型的压铸中,模具垂直保持在熔融金属浴的上方。它通过一个立管与它保持连接。然后将加热的金属在腔室中从20kPa加压到100kPa,将熔融金属向上拉入模具中。

  真空压铸

  真空压铸工艺是两种传统压铸方法的补充,与冷室工艺最相关。在熔融金属进入模腔之前,真空源去除模腔内的空气和气体。

  这种类型的压铸最大限度地减少了湍流和气体夹杂物,并且有利于用于铸后热处理的应用。

  这种铸造类型的一些优点是改善了机械性能、更好的表面光洁度、尺寸稳定性、更短的循环时间、减少了由截留气体引起的缺陷。零件也可以进行热处理

  挤压铸造工艺

  挤压铸造,也称为液态金属锻造,结合了铸造和锻造的特点,以制造汽车部件和砂浆体。其中熔融金属被挤压到模具中,同时填充模具的凹陷区域,在工艺结束时提供非常致密的产品。这种方法也用于制造增强金属基复合材料,其中熔融铝渗入纤维增强结构。

  挤压铸件减少了收缩和气孔,由于快速凝固引起的小晶粒结构而提高了机械质量,并具有优异的表面质量。铝和镁合金经常通过挤压铸造进行加工。

  半固态金属成型

  半固态金属成型(SSM),也称为半固态成型、半固态压铸或糊状加工,是一种兼具铸造和锻造特点,使用半熔融材料的压铸工艺。

  它通常用于制造用于航空航天、压力容器、军事、发动机支架和缸体以及油泵滤清器外壳的铝合金零件。

  它们可以生产具有薄壁、出色的机械性能、出色的表面光洁度、相对减少的孔隙率和严格的公差的复杂零件。它们也可以进行热处理。缺点之一是该过程极易受温度等环境因素的影响,因此制造设备和环境需要更多控制,从而导致设备昂贵。

  压铸材料

  虽然它可以铸造黑色金属和有色金属材料,但并非所有材料都适合压铸,因为该过程需要将材料加热到其熔点,然后将其压入可重复使用的模具中。因此,镁、锌、铝、铁、铜、硅、锡和铅等材料经常被用于压铸件。

  铝

  由于铝的低成本特性,它被广泛用于压铸工艺。压铸铝重量轻且环保,并且具有良好的尺寸稳定性,允许生产商生产薄壁和复杂几何形状的部件。由于铝部件的耐腐蚀性和导热/导电性,铝部件在航空航天、汽车和电子行业有多种用途。铝与硅和铜制成合金,以避免在高温下收缩或破碎。

  锌

  锌压铸是一种通用的生产方法,非常适合需要增加强度和延展性、高精度、严格公差和出色热特性的物品。锌压铸件最常见的例子是齿轮和连接器。锌可能需要与铝混合以提高最终产品的质量。由于这种金属的低熔点,锌压铸是热室压铸的理想选择。锌压铸件在消费电子和汽车领域有多种用途。

  铜

  几乎所有由铜制成的物品都是耐用的。此外,铜具有高耐腐蚀性。因此,它被广泛用于生产管道和电气行业的组件。

  镁

  当需要薄壁结构和高精度时,镁是一种理想的压铸金属。它具有高强度重量比,重量轻,因此广泛用于航空航天工业。

  锌合金

  锌合金,例如ZA合金和Zamak合金,仍然非常容易压铸,并且由于提高了强度和可铸性,它们的反应也是该工艺的理想选择。锌合金被广泛用作铁和黄铜的装饰和实用替代品。

  青铜和黄铜合金

  青铜和黄铜合金的压铸速度几乎与锌合金一样快。青铜和黄铜合金使生产商能够制造具有更好机械加工性的耐用部件,特别是在铅存在的情况下。

  除了完全准确的内部检查外,黄铜合金还具有良好的耐腐蚀性、低熔化温度、低摩擦系数、由于包含铝而具有相对较高的强度和可回收性。

  铅合金

  铅合金用于制造防火设备、装饰金属物品和轴承。毫无疑问,这是因为它们具有耐腐蚀的能力。不建议将它们用于与食物接触的商品。

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