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第 1.4 课成形第 1 章 · 铸造

压铸

金属被高压射入钢模

压铸把熔融金属以高速、高压注入淬硬的钢制模具(称为压铸模),几秒钟后就打开。笔记本电脑和手机边框、汽车变速箱壳体和门把手都是这样做的。它是大量制造精密薄壁金属件最快的方法。

压铸:实拍照片
照片:Gabeincal, CC BY 3.0, 来源: Wikimedia Commons
柱塞把熔融金属高压射入夹紧的钢模冷室压铸机在注射瞬间的剖面固定模动模顶出器销冷却水压室熔融金属充满型腔柱塞浇包分型线夹紧力然后打开顶出12345熔融金属钢模和机床零件冷却水
压铸 · 冷室压铸机在注射瞬间图中显示压铸模在注射瞬间处于闭合状态;带圈数字与下方步骤对应。

工作原理

  1. 闭模并锁紧。 动模被推向定模,并由液压锁模机构夹紧。锁模力通常为几百到几千吨,使模具在压力下保持闭合。

  2. 向压室加料。 定量的熔融金属(通常是铝)被舀入压室(通向模具的一根钢管)。这是冷室压铸机;对锌则用热室压铸机,其泵浸在熔融金属中。

  3. 注射。 冲头(液压活塞)在不到一秒内把金属射入型腔,然后继续以高压推进,常为几百 bar,在金属收缩时把它压实。

  4. 在模内冷却。 钢体内通道里流动的水迅速带走热量。薄件几秒钟内就凝固。

  5. 开模、顶出并修边。 动模退回,顶杆(钢棒)把铸件顶出,通常落入机器人的夹爪。流道、称为余料饼的剩余料块,以及薄飞边(挤入分型面的金属),在冲床上被修除。

关键数据

材料
铝、锌和镁合金;部分黄铜。不能压铸钢,因为温度对模具来说太高
典型零件
发动机和变速箱壳体、笔记本电脑和手机边框、电动工具外壳、门把手、水龙头、玩具车
零件尺寸
从几克(锌件)到最大机器上约 50 到 100 kg 的整个汽车底盘
精度
小特征上约 ±0.05 到 ±0.2 mm
表面质量
光滑:Ra(平均粗糙度)约 1 到 2.5 µm,可直接喷漆或电镀
适合的批量
几万到数百万件
模具与设备成本
压铸模从几万美元到一百多万美元;机器从几十万到数百万美元
速度
每次注射几秒到约两分钟,取决于零件大小

优点与局限

优点

  • 周期非常快,非常适合大规模生产
  • 壁薄,常为 1 到 3 mm,细节精细
  • 精确光滑,几乎不需要机加工
  • 零件可以一次成形带有凸台、筋和文字

局限

  • 压铸模非常昂贵,所以小批量不划算
  • 仅限于铝、锌和镁等熔点较低的金属
  • 困在里面的空气留下微小气孔,因此大多数零件不易热处理或焊接
  • 交付周期长,设计并制造一副压铸模往往要几个月

应用领域

  • 汽车变速箱和发动机壳体、支架、大型一体式车身铸件
  • 电子笔记本电脑和手机边框、散热器、连接器外壳
  • 消费品电动工具外壳、厨房电器零件、玩具车
  • 建筑五金门把手、锁具、水龙头(常为锌,再电镀)
  • 照明路灯外壳、LED 散热器

如何识别

  • 光滑均匀的表面和清晰的细节,常经喷漆或镀铬。
  • 顶杆顶出零件时留下的小圆痕,略微凸起或凹陷。
  • 分型线处有一道经修整的细线,有时还有细小的残余飞边。
  • 用筋加强的薄壁,以及用于拧螺钉的圆形凸台(柱)。

对比

观看

RCM Industries, Inc. · 由压铸师傅讲解完整的周期

Pedeo Hogedrukgieterij · 生产中的铝压铸单元:浇料、注射和顶出

DyCast Specialties Corporation · 小零件的热室锌压铸,近距离拍摄

Bühler Group · 一台巨型机器一次铸出大型汽车车身部件

查看实拍照片

记住

  • 金属是被高压压入的,而不是靠重力浇入的。
  • 昂贵的钢制压铸模只有大批量时才划算。
  • 快速、精确的薄壁零件,主要用铝、锌和镁。

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