壓鑄工藝基礎培訓教材一、壓鑄工藝概述壓鑄（DieCasting）是通過高壓快速充型與模具激冷凝固實現金屬精密成型的工藝，核心特點體現為“三高”：成型效率高（單模次周期短至數秒）、尺寸精度高（可達IT11-IT13級）、材料利用率高（余料回收率超95%）。該工藝廣泛應用于汽車（發(fā)動機缸體、變速箱殼體）、3C電子（手機中框、筆記本外殼）、家電（洗衣機內筒、空調壓縮機部件）、衛(wèi)?。ㄋ堫^、花灑）等領域，尤其適合批量生產結構復雜、薄壁化的金屬零件。二、壓鑄工藝原理與流程（一）工藝原理壓鑄的本質是“高壓充型+快速凝固”：熔融金屬在數千千帕壓力下，以每秒數米至數十米的速度填充模具型腔；模具（金屬材質）的激冷作用使金屬液快速凝固，內部組織致密，力學性能優(yōu)于砂型鑄造。（二）典型工藝流程1.模具準備：預熱模具至合理溫度（如鋁合金壓鑄模具預熱至180-250℃），薄涂均勻脫模劑（避免積碳或影響表面質量）。2.合模與壓射：模具閉合后，壓射機構將熔融金屬（如鋁液溫度650-720℃）通過壓室、澆道高速壓入型腔。3.保壓與凝固：充型完成后，持續(xù)施加壓力（保壓階段），補償金屬凝固收縮，減少縮孔、縮松缺陷。4.開模與取件：待金屬完全凝固（依據合金種類和零件厚度，凝固時間從幾秒到數十秒不等），模具打開，通過頂出機構取出鑄件。5.清理與后處理：去除鑄件的澆口、溢流口，必要時進行打磨、拋丸或熱處理（如鋁合金T6處理）。三、壓鑄設備與模具（一）壓鑄設備分類與特點1.冷室壓鑄機：壓室與熔爐分離，適用于熔點高、易氧化的合金（如鋁、鎂、銅合金）。壓射壓力大（可達120-160MPa），但需人工或自動給料裝置將金屬液倒入壓室。2.熱室壓鑄機：壓室浸入熔爐內，金屬液可直接進入壓室，適合低熔點合金（如鋅、鉛、錫合金）。優(yōu)點是生產效率高（周期短），但壓射壓力相對較低（通常≤40MPa）。（二）壓鑄模具結構與設計模具是壓鑄的“心臟”，典型結構包括：型腔：決定鑄件形狀，需考慮脫模斜度（一般0.5°-2°）、圓角（R≥0.5mm，減少應力集中）。澆注系統(tǒng)：由直澆道、橫澆道、內澆口組成，需優(yōu)化內澆口面積和位置，確保金屬液“穩(wěn)、快、勻”充型。排溢系統(tǒng)：包括溢流槽（收集冷料、氣體）和排氣槽（寬度0.15-0.3mm，深度≤0.1mm，避免金屬液飛濺）。脫模機構：由頂桿、復位桿、導向件組成，頂出速度需平穩(wěn)，避免鑄件變形或粘模。模具材料通常選用熱作模具鋼（如H13鋼），需經淬火+回火處理，硬度控制在46-52HRC，以抵抗熱疲勞和沖刷。四、壓鑄材料選擇（一）常用壓鑄合金1.鋁合金：密度低（2.6-2.8g/cm3）、耐腐蝕，代表牌號如ADC12（含Si9-12%）、A380（含Cu3-4%），適合汽車、電子零件。2.鋅合金：熔點低（380-420℃）、流動性好，如Zamak3（含Al3-4%），多用于小尺寸裝飾件、五金配件。3.鎂合金：比強度高（強度/密度比優(yōu)于鋁合金），如AZ91D（含Al8-9%），但易氧化，需在保護氣氛下壓鑄。4.銅合金：導熱性好、強度高，如H62（黃銅），用于衛(wèi)浴、機械零件，但壓鑄難度大（熔點高、易粘模）。（二）材料性能要求流動性：合金在熔融狀態(tài)下的流動能力，需匹配模具型腔復雜度（如薄壁件需高流動性合金）。收縮率：凝固時的體積收縮率（如鋁合金收縮率1.2-1.5%），需通過工藝補償（保壓、模具預熱）。氧化性：易氧化合金（如鎂、鋁）需在壓射前除氣、覆蓋保護劑，避免鑄件產生氣孔。五、工藝參數優(yōu)化與控制（一）關鍵參數定義1.壓射速度：分為慢速（填充壓室，速度≤0.5m/s）、快速（充型型腔，速度2-8m/s）、增壓速度（保壓階段，速度≤0.1m/s）。2.壓射壓力：壓射缸施加的壓力（單位：MPa），需根據合金種類和零件厚度調整（如鋁合金薄壁件壓射壓力≥80MPa）。3.模具溫度：通過加熱/冷卻系統(tǒng)控制，如鋁合金壓鑄模具溫度波動需≤±10℃，避免熱疲勞開裂。4.合金溫度：金屬液的澆注溫度（如鋅合金420-450℃，鋁合金680-710℃），過高易粘模，過低易冷隔。（二）參數對質量的影響壓射速度過快→金屬液飛濺、卷氣，導致氣孔；過慢→冷隔、充型不足。模具溫度過高→脫模困難、鑄件粘模；過低→表面冷紋、內部縮松。六、鑄件質量控制與缺陷分析（一）常見缺陷類型1.氣孔：內部或表面的圓形孔洞，多因金屬液卷氣、脫模劑揮發(fā)未排出。2.縮孔/縮松：鑄件內部的不規(guī)則孔隙，因凝固收縮未得到金屬液補償。3.裂紋：鑄件表面或內部的線性開裂，多因模具溫度不均、脫模力過大或合金成分偏析。4.變形：鑄件尺寸超差，因模具受力不均、頂出不平衡或后處理應力未消除。（二）檢測與控制措施檢測方法：目視檢查（表面缺陷）、X光探傷（內部氣孔/縮孔）、金相分析（組織缺陷）?？刂拼胧簹饪祝簝?yōu)化澆注系統(tǒng)（增大排氣槽）、降低壓射速度、使用無硅脫模劑。縮孔：提高保壓壓力和時間、預熱模具、調整合金成分（增加Si含量改善流動性）。裂紋：均勻模具溫度、增加脫模斜度、采用退火消除內應力。七、常見問題與解決對策（一）粘模（鑄件與模具粘連）原因：模具溫度過高、脫模劑噴涂不均、模具表面硬度不足。對策：降低模具溫度（增加冷卻水路）、優(yōu)化脫模劑配方（增加潤滑成分）、對模具進行氮化處理（提高表面硬度）。（二）尺寸超差原因：模具熱脹冷縮、頂出變形、合金收縮率計算偏差。對策：安裝模具溫度傳感器（實時監(jiān)控）、調整頂出機構（增加頂桿數量）、修正收縮率參數（通過試模驗證）。（三）表面冷紋原因：合金溫度過低、模具溫度過低、壓射速度過慢。對策：提高合金澆注溫度（≤50℃范圍內調整）、預熱模具、增大壓射速度（需平衡氣孔風險）。八、安全與環(huán)保管理（一）操作安全規(guī)范設備防護：壓鑄機需安裝光柵保護裝置，避免合模時人員誤觸；定期檢查壓射缸密封性，防止液壓油泄漏。高溫防護：接觸熔融金屬時佩戴耐高溫手套、護目鏡，工作區(qū)域設置隔熱屏。（二）環(huán)保措施廢氣處理：壓鑄過程產生的油煙（含金屬氧化物、脫模劑揮發(fā)物）需通過集氣罩+活性炭吸附/靜電除塵裝置處理。廢渣回收：澆口、溢流口等廢料分類回收，返回熔爐重熔（回收率≥95%）。廢水處理：脫模劑廢液需經破乳、沉淀、過濾后達標排放，或采用循環(huán)系統(tǒng)（減少新鮮水消耗）。九、總結與實踐建議壓鑄工藝是“經驗+科學”結合的技術，需在掌握理論基礎上，通過“試模-調整-驗證”的循環(huán)優(yōu)化工藝。建議初學者：1.熟悉設備與模具結構，理解壓射機構“慢-快-增壓”的邏輯。2.記錄工藝參數與質量的對應關系（建立“