压铸成型的工艺和流程

一、压铸工艺本质

压铸是一种将熔融金属在高压下高速注入精密金属模具型腔，并在压力作用下快速凝固成形的特种铸造工艺。其核心特征是利用高压（通常为几十至上百兆帕）和高速充填，使金属液能够完整复制模具型腔的细节，尤其适合生产形状复杂、尺寸精度高、表面质量好的薄壁铸件。

二、工艺流程全解析

1. 前期准备阶段

模具设计与制造：

选用耐热冲击的材料（如H13工具钢），设计包含浇注系统（直浇道、横浇道、内浇口）、排气槽（用于排出型腔气体）和冷却通道（调节温度分布）。

模具型腔需达到极高的加工精度（尺寸公差±0.02mm以内），表面抛光至镜面效果以降低脱模阻力。

材料熔炼与精炼：

根据铸件材质（铝合金、镁合金等）选择合适的熔炉，配备测温仪和除气装置。例如，铝合金熔炼温度控制在670~720℃，需通过旋转转子法去除氢气和氧化物夹杂。

喷涂脱模剂：

在模具型腔表面均匀喷涂脱模剂（如石墨乳剂或硅油乳液），形成润滑膜防止粘模，同时辅助调节局部温度。

2. 压铸循环过程

合模锁紧：

模具闭合后施加足够的锁模力（由铸件投影面积决定），确保高压下金属液不会从分型面溢出。

注射充填：

活塞推动熔融金属经浇道高速注入型腔（速度超过5m/s），短时间内填满所有角落。此阶段需精确控制流速以避免湍流卷气。

增压压实：

持续施加压力直至金属完全凝固，补偿收缩引起的体积减小，消除内部缩孔缺陷。

开模取件：

开模后通过顶出机构推出铸件，机械手自动取出。若开模过早可能导致铸件变形或拉伤。

后处理：

包括去除浇冒口残余、打磨飞边、热处理（如铝合金的固溶+时效处理）以及表面处理（电镀、喷漆或阳极氧化）。

3. 过程监控与优化

实时数据采集：通过传感器监测压射曲线（压力随时间变化）、模具温度场和冷却时间，确保工艺稳定性。

缺陷分析与改进：

气孔：因空气卷入或涂料发气导致，可通过增设排气槽或采用真空压铸解决。

冷隔：金属液流动中断所致，需提高浇注温度或调整浇口位置。

缩孔：补缩不足引起，可延长保压时间或加大溢流槽容量。

三、核心工艺参数控制

压射压力：直接影响充型速度和铸件致密度，铝合金常用80~150MPa。

模具温度：控制在180~250℃之间，过低易产生冷隔，过高导致粘模。

充型时间：通常小于0.1秒，优先填充薄壁区域以保证轮廓清晰。

保压时间：维持压力直至金属完全凝固，直接影响最终力学性能。

冷却时间：根据铸件厚度调整，决定生产效率与晶粒大小。

四、典型应用领域

汽车工业：发动机支架、变速箱壳体、轮毂等结构件，以及新能源汽车的一体化底盘。

消费电子：笔记本电脑外壳、手机中框等轻薄精密零件。

家电领域：空调压缩机壳体、洗衣机齿轮箱等耐用部件。

航空航天：轻量化高强度连接件和散热组件。

五、与传统铸造对比优势

高精度：尺寸公差可达±0.05mm，表面粗糙度Ra0.8~1.6，无需二次加工。

高效率：单件生产时间短，适合大批量生产，综合成本低于砂型铸造。

复杂结构能力：可生产薄壁深腔、精细纹理的零件，传统重力铸造难以实现。

材料适应性：适用于铝、镁、锌等非铁合金，特别适合流动性好的金属。

六、常见问题与解决方案

粘膜问题：检查脱模剂浓度和喷涂量，必要时抛光型腔表面。

裂纹缺陷：降低模具局部温差，调整保压时间避免应力集中。

尺寸超差：校准模具磨损部位，严格控制合金成分波动范围。

环保挑战：采用无铬脱模剂，配套烟尘净化设备处理熔炼废气。

总结

压铸工艺通过高压高速充型与精密模具的结合，实现了高效生产复杂高精度零件的能力。随着新能源汽车轻量化需求的爆发，一体化压铸技术正推动该工艺向更大尺寸、更高集成度方向发展，未来将在智能化（如AI实时质检）和绿色化（低碳材料应用）领域持续突破。