什么是压铸?
历史
压铸起源于1838年的活字印刷模具。1849年,J. J. Sturgiss在美国获得了历史上第一台手动活塞热室压铸机的专利,用于连续生产印刷机型号。
1885年,德裔美国发明家Ottmar Mergenthaler发明了Linotype排字机。他将整排独立字塑造成长字,极大地改变了手工排版的传统印刷技术,生产效率迅速提高。
20世纪初,印刷业广泛使用压铸机来生产所需的铅字。铸造排版已成为自动化的先驱者。
现代冷室压铸机是由捷克工程师杰塞夫·普福拉克发明的。他将熔化合金的坩埚炉与注射系统分离,克服了热室压铸机的熔汤腐蚀注射系统的问题,显著提高了压力。射击功率也更适合工业大规模生产的需要。
定义
压铸是金属材料熔铸的生产方法之一。它与大多数人熟悉的塑料注射非常相似,除了熔融的材料是金属。为了应对熔汤的高温、高压、固化时间短,压铸模具所使用的材料、流道设计、熔化设备和注射系统都与塑料有很大的不同。
特性
相比传统的铸造方法,如:低压铸造、砂型铸造(俗称:铸造)、重力铸造(或永久型铸造),一般的“压铸”指的是“高压压铸(HPDC)”,这是一种相对精确、可以快速量产的铸造方法。
在压铸过程中,压铸件的尺寸公差可以控制在一个很小的范围内。压铸后的近净形状与成品几乎相等,表面平整光滑。当模具设计准确时,大部分压铸件不需要额外的抛光或铣削就可以使用,即使是有外螺纹的零件也可以直接压铸。
应用程序
压铸件的应用,从生活中常见的五金零件,比如:胸针、皮带头、装饰物、拉链拉扣、钥匙锁气缸、底盘开关、建筑物或汽车门把手、卡车后视镜、轮轴套等等、更高精度的数码相机部件、音视频连接器、计算机连接器外壳、光通信收发器外壳、5G基站或笔记本电脑外壳、各种散热器等,使汽车方向盘、转向联动部件、汽车引擎盖、化油器外壳、摩托车刹车手柄等,即使是对质量要求最高的航空航天飞行器等复杂部件,也大多采用压铸制造,应用范围确实很广。
优势
- 尺寸精度高
- 铸件表面光滑
- 铸件的强度和组织良好
- 它可以大量生产,节省成本
- 保持生产环境清洁整洁
根据产品特性、面积大小和结构复杂性的不同,压铸件的尺寸公差通常可以控制在+/-0.05mm以内。
压铸件的表面光洁度取决于压铸模具表面的光洁度。通常,表面精度在12s~25s(W)左右,可以达到相当好的表面光滑度。除非压铸条件不理想,否则压铸件的表面很容易受到影响。的影响。
由于压铸件在高压高温下凝固迅速,在模腔外部环境中遇到相对较低的温度,结晶晶粒尺寸很小,仅为0.013mm左右,因此压铸件的强度也优于其他铸造方法制成的铸件。此外,高压压铸件的厚度可以做得比砂型或低压金属型铸件更薄,重量减轻,成本相对降低。
因为压铸模具是用特殊耐热钢制作的,所以模具寿命比较长。同时,由于冷却速度快,节省了每个铸造周期所需的时间(周期时间,压铸机的一个注射周期),又由于压铸件的加工余量小,节省了材料和加工成本,因此压铸法仍然是迄今为止最经济的铸造方法。
由于压铸生产采用自动化生产,模具可以重复使用,所以压铸生产环境可以保持干净整洁。对于压铸件来说,可以算是一种清洁、无浪费的生产方式,对于压铸工人来说,更是相对安全、干净的工作环境。
缺点
- 前期资本支出高
- 用于压铸的合金是有限的
- 铸件气密性差
- 厚度越厚,越难生产
压铸生产所需的设备,如:压铸机、熔炼炉、保温炉和压铸模具等,仍然比低压铸造、砂型铸造或重力铸造贵得多。
目前适合压铸的有色金属只有锌、锡、铅、铜、镁、铝六种。其中铜合金熔点最高,锡合金熔点最低。合金的用途和用途不同,但它的基本元素仍然是这六种金属。
由于合金熔体在非真空环境下被高速高压灌进压铸型腔内,型腔内的空气会被压缩驱走,又由于模具的某些结构会造成湍流流动,在型腔内局部形成无处可去的气孔或缩孔,影响铸件的气密性。严重时,会影响铸件的外观甚至机械强度,使一般压铸件不适合焊接或热处理,以免内部空气膨胀引起高温,进一步破坏铸件结构或强度。因此,模具流道设计的好坏将是影响压铸件质量的首要因素。
通常,对一般机械零件强度的理解是厚度越厚强度越强,但对于压铸件来说,厚度越厚,压铸件内部就越容易产生较高的孔隙率,其收缩也就越容易发生。针对这一问题,虽然汽车摩托车行业已经开发出了高真空压铸的方法,但由于铸件的环境和应用不同,仍然会有非常少量的空气(标准值小于5cc/100g Al)。条件是否可以接受,又因为压铸机需要配备真空阀和控制器,所以模具还必须设计真空回路来匹配真空的气密性,成本自然会增加。