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壓鑄工藝--來(lái)自維基百科(二)

來(lái)源：深圳市美域同潤(rùn)實(shí)業(yè)有限公司 | 發(fā)布日期：2023-06-09

前一篇，我們開(kāi)始介紹壓鑄工藝，這一篇我們將繼續(xù)介紹壓力鑄造 ，這個(gè)金屬常用的量產(chǎn)工藝。

設(shè)備

壓鑄機(jī)主要可以分為熱室壓鑄機(jī)與冷室壓鑄機(jī)兩種不同的類(lèi)型，區(qū)別在于它們能承受多大的力量，典型的壓力范圍在400 到 4000千克之間。

熱室壓鑄

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熱室壓鑄機(jī)的圖解：1. 蓋板 2. 鵝頸 3.動(dòng)力缸 4. 噴嘴座5. 沖頭 6.缸體 7. 坩堝8. 熔融金屬 9.噴嘴 10. 加熱區(qū)11. 液態(tài)金屬入口 12.燃燒室

熱室壓鑄，有時(shí)也被稱(chēng)作鵝頸壓鑄，它的金屬池內(nèi)是熔融狀態(tài)的液態(tài)、半液態(tài)金屬，這些金屬在壓力作用下填充模具。在循環(huán)開(kāi)始時(shí)，機(jī)器的活塞處于收縮狀態(tài)，這時(shí)熔融態(tài)的金屬就可以填充鵝頸部位。氣壓或是液壓活塞擠壓金屬，將它填入模具之內(nèi)。這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括循環(huán)速度快（大約每分鐘可以完成 15 個(gè)循環(huán)），容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)作，同時(shí)將金屬熔化的過(guò)程也很方便。缺點(diǎn)則包括無(wú)法壓鑄熔點(diǎn)較高的金屬，同樣也不能壓鑄鋁，因?yàn)殇X會(huì)將熔化池內(nèi)的鐵帶出。因而，通常來(lái)說(shuō)熱室壓鑄機(jī)用于鋅、錫以及鉛的合金。而且，熱室壓鑄很難用于壓鑄大型鑄件，通常這種工藝都是壓鑄小型鑄件。

冷室壓鑄

Cold-chamber_die_casting_machine_schematic_2

冷室壓鑄機(jī)的圖解：1. 下平板 2. 注射室 3.傳輸管道 4. 動(dòng)力缸5. 熔融金屬 6.保溫爐

當(dāng)壓鑄無(wú)法用于熱室壓鑄工藝的金屬時(shí)可以采用冷室壓鑄，包括鋁、鎂、銅以及含鋁量較高的鋅合金。在這種工藝中，需要在一個(gè)獨(dú)立的坩堝中先把金屬熔化掉。然后一定數(shù)量的熔融金屬被轉(zhuǎn)移到一個(gè)未被加熱的注射室或注射嘴中。通過(guò)液壓或者機(jī)械壓力，這些金屬被注入模具之中。由于需要把熔融金屬轉(zhuǎn)移進(jìn)冷室，這種工藝最大的缺點(diǎn)是循環(huán)時(shí)間很長(zhǎng)。冷室壓鑄機(jī)還有立式與臥式之分，立式壓鑄機(jī)通常為小型機(jī)器，而臥式壓鑄機(jī)則具有各種型號(hào)。

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開(kāi)啟冷卻以及注射嘴

完整的壓鑄機(jī)

活動(dòng)部分：1. 滑動(dòng)型芯栓 2. 支撐軌道 3.固定型芯栓 4. 推桿背板5. 推桿壓板 6.推桿 7. 定位套8. 澆口分流錐 9.流道 10. 模腔11. 推桿墊 12.型芯頭

覆蓋部分：1. 滑塊鎖 2. 斜導(dǎo)邊 3.模腔嵌塊 4. 噴嘴焰清理區(qū)5. 噴嘴座 6.澆口襯套 7. 定位銷(xiāo)8. 運(yùn)水（控制溫度用） 9.卡槽

模具

壓鑄模具由兩部分組成，分別是覆蓋部分與活動(dòng)部分，它們結(jié)合的部分則被稱(chēng)為分型線。在熱室壓鑄中，覆蓋部分擁有澆口，而在冷室壓鑄中則為注射口。熔融金屬可以從這里進(jìn)入模具，這個(gè)部位的形狀同熱室壓鑄中的注射嘴或是冷室壓鑄中的注射室相匹配?；顒?dòng)部分通常包括推桿以及流道，所謂流道是澆口和模腔之間的通道，熔化的金屬通過(guò)這個(gè)通道進(jìn)入模腔。覆蓋部分通常連接在固定壓板或前壓板上，而活動(dòng)部分則連接在可動(dòng)壓板上。模腔被分成了兩個(gè)模腔鑲塊，它們是獨(dú)立的部件，可以通過(guò)螺栓相對(duì)容易地從模具上拆下或安裝。

模具是經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的，當(dāng)打開(kāi)模具后鑄件會(huì)留在活動(dòng)部分內(nèi)。這樣活動(dòng)部分的推桿就會(huì)把鑄件給推出去，推桿通常是通過(guò)壓板驅(qū)動(dòng)的，它會(huì)準(zhǔn)確地用同樣大小的力量同時(shí)驅(qū)動(dòng)所有的推桿，這樣才能保證鑄件不被損壞。當(dāng)鑄件被推出后，壓板收縮把所有的推桿收回，為下一次壓鑄做好準(zhǔn)備。由于鑄件脫模時(shí)仍然處于高溫狀態(tài)，只有推桿的數(shù)量足夠多，才能保證平均到每根推桿上的壓力足夠小，不至于損壞鑄件。不過(guò)推桿仍然會(huì)留下痕跡，因此必須仔細(xì)設(shè)計(jì)，讓推桿的位置不會(huì)對(duì)鑄件的運(yùn)作造成過(guò)多影響。

模具中的其它部件包括型芯滑板等。型芯是用來(lái)在鑄件上開(kāi)孔或開(kāi)口的部件，它們也能用來(lái)增加鑄件的細(xì)節(jié)。型芯主要有三種：固定、活動(dòng)以及松散型。固定型芯的方向同鑄件脫出模具的方向平行，它們要么是固定的，要么永久性地連接在模具上?？蓜?dòng)型芯可以布置在除了脫出方向以外的任何方向上，鑄件凝固后打開(kāi)模具之前，必須利用分離裝置把活動(dòng)型芯從模腔內(nèi)拿出。滑塊和活動(dòng)型芯很接近，最大的區(qū)別在于滑塊可以用來(lái)制造倒凹表面。在壓鑄中使用型芯和滑塊會(huì)大幅增加成本。松散型芯也被稱(chēng)作取出塊，可以用來(lái)制造復(fù)雜的表面，例如螺紋孔。在每個(gè)循環(huán)開(kāi)始之前，需要先手動(dòng)安裝滑塊，最后再同鑄件一起被推出。然后再取出松散型芯。松散型芯是價(jià)格最昂貴的型芯，因?yàn)橹圃焖枰罅縿趧?dòng)，而且它會(huì)增加循環(huán)時(shí)間。

排出口通常又細(xì)又長(zhǎng)（大約0.13 毫米），因此熔融金屬可以很快冷卻減少?gòu)U棄物。在壓鑄工藝中不需要使用冒口，因?yàn)槿廴诘慕饘賶毫芨?，可以保證從澆口源源不斷地流入模具內(nèi)。

由于溫度的關(guān)系，對(duì)于模具來(lái)說(shuō)最重要的材料特性在于抗熱振性以及柔軟性，其它的特征包括淬透性、切削性、抗熱裂性、焊接性、可用性（特別是對(duì)于大型模具）以及成本。模具壽命直接取決于熔融金屬的溫度以及每個(gè)循環(huán)的時(shí)間。用于壓鑄的模具通常是使用堅(jiān)硬的工具鋼制造而成的，因?yàn)殍T鐵無(wú)法承受巨大的內(nèi)部壓力，所以模具價(jià)格昂貴，這也導(dǎo)致開(kāi)模成本很高。在更高溫度下壓鑄的金屬需用使用更加堅(jiān)硬的合金鋼。

不同鑄件材料對(duì)應(yīng)的模具組件與硬度
模具部件	鑄件金屬
	錫、鉛、鋅		鋁和鎂		銅和青銅
	材料	硬度	材料	硬度	材料	硬度
模腔插件	P20^[^注^1]	290–330 HB	H13^[^注^2]	42–48 HRC	DIN 1.2367	38–44 HRC
	H11	46–50 HRC	H11	42–48 HRC	H20, H21, H22	44–48 HRC
	H13	46–50 HRC
型芯	H13	46–52 HRC	H13	44–48 HRC	DIN 1.2367	40–46 HRC
型芯			DIN 1.2367	42–48 HRC
型芯栓	H13	48–52 HRC	DIN 1.2367	37–40 HRC	DIN 1.2367預(yù)硬化	37–40 HRC
澆口	H13	48–52 HRC	H13 DIN 1.2367	46–48 HRC 44–46 HRC	DIN 1.2367	42–46 HRC
噴嘴	420 不銹鋼	40–44 HRC	H13	42–48 HRC	DIN 1.2367 H13	40–44 HRC 42–48 HRC
推桿	H13^[^注^3]	46–50 HRC	H13^[^注^3]	46–50 HRC	H13^[^注^3]	46–50 HRC
柱塞套	H13^[^注^3]	46–50 HRC	H13^[^注^3] DIN 1.2367^[^注^3]	42–48 HRC 42–48 HRC	DIN 1.2367^[^注^3] H13^[^注^3]	42–46 HRC 42–46 HRC
夾持器	4140	約300 HB	4140預(yù)硬化	約300 HB	4140預(yù)硬化	約300 HB

壓鑄過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的主要缺陷包括磨損和侵蝕。其它缺陷包括熱裂以及熱疲勞。當(dāng)模具表面由于溫度變化太大出現(xiàn)缺陷時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱裂。而使用次數(shù)太多后，模具表面出現(xiàn)的缺陷則會(huì)產(chǎn)生熱疲勞。

不同材料典型的鑄造溫度與模具壽命^[18]
	鋅	鋁	鎂	黃銅（銅鉛合金）
模具壽命[ 循環(huán)次數(shù) ]	1,000,000	100,000	100,000	10,000
模具溫度[C° (F°)]	218 (425)	288 (550)	260 (500)	500 (950)
鑄件溫度[C° (F°)]	400 (760)	660 (1220)	760 (1400)	1090 (2000)