压铸材料及使用时间

压铸是一种用于工业、商业和消费品的高度准确和高效的金属制造工艺。由于模具的使用寿命很长，压铸适用于复杂金属零件的制造，在大规模生产方面具有很大的价值。

几种金属可以制造合适的压铸材料。这些主要是有色金属 （不含大量铁的金属）虽然偶尔也可以使用黑色金属。主要压铸材料为铝 , 镁 , 和 锌 合金，所有这些都具有特殊的优点和合适的应用。

本文着眼于最好的压铸材料，列出了它们各自的优点和在制造业中的常见应用。

什么是压铸？

压铸是金属铸造的一种形式，是一系列将熔融金属倒入或强制进入模具型腔的工艺。金属铸造有多种形式，包括砂型铸造（低成本）、熔模铸造（低产量）和压铸（高产量）。铸造工艺在图案类型、模具类型、兼容材料和材料输送方式（例如重力浇注与高压注射）方面存在差异。

在金属铸件系列中，压铸件特别适用于复杂零件的大批量生产。这是因为它使用两个工具钢模具形式的永久模具 .这些模具的制造成本很高——通常通过机械加工——但使用寿命很长，从长远来看会提供价值。

在工业、商业和消费品的生产中，许多行业都采用了压铸。与其他金属铸造技术相比，它更适合需要良好表面光洁度的中小型零件。

压铸工艺

压铸有一些变体（在下一节中讨论），但该过程通常遵循一个固定的程序。

在压铸开始之前，制造商必须获得两个金属模具：半盖模具和半顶出模具。这两个模具共同构成了压铸模具，两个半模之间的间隙用作模腔。模具通常由非常耐用的硬化工具钢加工而成。

压铸过程的第一个适当阶段包括准备用于铸造的模具。这需要涂抹润滑剂 （通常是水性的）到型腔壁上，确保铸件不会粘在模具内部。润滑剂还有助于温度控制。

下一阶段是材料交付。在大多数压铸装置中，压铸机注入熔融金属 在高压下进入模腔 — 尽管确切的压力程度取决于材料的类型以及是热室压铸机还是冷室压铸机。压力确保材料被压入即使是最小的缝隙中，并且在熔融金属冷却和凝固时保持这种压力以减轻收缩。

金属在型腔内冷却并凝固后，铸件顶出 打开模具并用顶针轻轻地将铸件推出模具。可以在弹出后立即准备另一个镜头，从而可以快速批量制造相同的零件。

压铸过程的最后阶段是 shakeout 阶段，包括切割（手动或通过特殊机械）附着在铸件上的多余金属碎片，包括来自分型线和任何浇口、流道和浇口（允许熔融金属进入模具的模具设计部分）的飞边腔）。

压铸可产生出色的表面光洁度，不需要与机加工或 3D 打印部件等相同水平的后处理。

热室压铸与冷室压铸

压铸分为两个主要子类型：热室压铸和冷室压铸。这些亚型在金属熔化的位置和注入方式方面有所不同。至关重要的是，只有某些材料适合热室压铸 . （请注意，冷室压铸仍然需要完全熔融的金属；它不处理固态金属。）

热室压铸的主要特点是能够在压铸机内加热金属。有时称为鹅颈机 ，这些系统包含一个内部燃烧区域和一个用于熔融金属的罐。活塞（液压或气动）将熔融金属从腔室推入模具，然后腔室可以立即重新填充，为下一次注射做准备。

冷室压铸需要对压铸材料进行外部加热，然后必须用输送管将熔融金属转移到压铸机中 或钢包 .柱塞迫使熔融金属从腔室进入模具（在比用于热室压铸的压力更高的压力下）。这个过程比较慢，因为每次射击都需要从外部来源转移金属。

虽然热室压铸速度更快，但它的材料兼容性更有限。它通常只适用于低熔点金属，例如锌、镁和铅合金。它不能处理铝合金，因为它们会从腔室中吸收铁。

压铸材料注意事项

制造商在选择压铸材料时必须考虑某些因素和变量。其中包括：

• 材料是否适合热室压铸
• 材料费
• 间接材料成本（例如，需要任何额外的后处理）
• 材料结构特性
• 实力
• 体重
• 表面处理
• 可加工性

在为零件或原型选择压铸材料时，应考虑所有这些因素。

压铸铝合金

铝是主要的压铸金属之一，铝合金用于冷室压铸。这些合金通常含有硅、铜和镁。

铝压铸合金重量轻，尺寸稳定性好，这使其成为复杂、精细零件的理想选择。其他优点还包括良好的耐腐蚀性、耐温性、导热性和导电性。

常见的压铸铝合金有：

• 380 ：兼顾铸造性和良好机械性能的通用铝合金。它用于各种各样的产品，包括发动机支架、家具、电子设备外壳、框架、把手、变速箱和电动工具。
• 390 ：耐磨性和耐振动性优异的合金。它专为汽车发动机缸体的压铸而开发，也适用于阀体、叶轮和泵壳。
• 413 ：铸造性优良的铝合金。它具有良好的耐压性，因此用于液压缸等产品，以及建筑零件和食品和乳制品行业设备。
• 443 ：压铸铝合金中延展性最强的合金，这种合金适用于消费品，尤其是那些需要在铸造后产生塑性变形的产品。
• 518 ：具有良好耐腐蚀性的延展性铝合金。它用于多种产品，包括飞机五金配件、装饰五金和自动扶梯部件。

镁压铸合金

镁是另一种非常流行的压铸材料。它甚至比铝更轻，并具有高度可加工的额外优势——使其适用于需要额外加工细节或加工表面精加工的铸件。

镁压铸合金的一个主要优点是它们适用于热室压铸，这使得它们比铝等压铸金属更容易使用。镁合金中的其他元素包括铝、锌、锰和硅。

常见的镁压铸合金包括：

• AZ91D ：具有良好的铸造性、耐腐蚀性和强度重量比的通用合金。应用包括机械和动力总成组件。
• AM60 ：具有良好的铸造性、强度、减振性和延展性的合金。它用于汽车零部件，例如座椅框架和面板。
• 稀土合金 AS41B 和 AE42 ：耐高温、耐蠕变性、耐腐蚀性、延展性优异的合金。这两种合金都存在于发动机零件中。

锌压铸合金

另一个主要类别的压铸金属是锌合金。锌可在热室压铸机中铸造，是对制造商最友好的压铸材料，并提供其他好处，如冲击强度、延展性和电镀适用性。由于其可铸造性，它还导致模具磨损最小。

锌比铝和镁重，通常与铝、铜和镁形成合金。

常见的锌压铸合金包括：

• 扎马克 3 ：易于铸造且尺寸稳定性优异的通用锌合金。在北美，超过三分之二的锌压铸件使用 Zamak 3。示例用途包括吊扇和管道部件。
• 扎马克 2 ：一种稍强且更昂贵的合金，添加了铜含量。它通常用于生产塑料注塑模具。
• 扎马克 5 ：一种锌合金，成分接近 Zamak 3，但具有更高的抗拉强度和更低的延展性。适用于汽车零件和车轮平衡重等产品。

其他压铸合金

除锌铝合金外，其他压铸材料还包括铜、硅、铅和锡合金。

除了出色的尺寸稳定性外，铜合金还具有高强度、硬度和耐腐蚀性。同时铅和锡合金非常致密，可以耐腐蚀。锌铝合金可通过 ZA 前缀识别；铝含量较低的可以热室压铸，但铝含量在 11% 或更高的通常不能。