什么是铸造?

1. 介绍

铸造产生具有特殊速度和可重复性的复杂金属零件.

广泛定义, 铸造在高压下将熔融金属注入精确设计的钢模具（称为模具）产生近网状成分.

这项技术将其开始到19世纪初, 当约翰·威尔金森（John Wilkinson）的铁缸开创性实验为大规模生产奠定了基础.

过去一个世纪, 诸如Hot之类的创新- 和冷室机器推进了汽车和设备市场.

今天, 铸造的基础工业需要高通量, 一致的质量, 和细节, 使其对全球制造业至关重要.

2. 什么是铸造?

铸造 注射熔融的非有产性合金 - 通常是锌, 铝, 和镁 - 在压力下进行精确设计的模具 1,500 酒吧.

随着熔融金属填充每个腔, 它巩固了内部 10–50毫秒, 再现复杂的细节和薄壁 (下去 0.5 毫米) 其他铸造方法无法实现.

固化后, 机器打开, 和喷射器销将零件推开.

制造商实现了尺寸公差 ±0.1 mm 和铸造表面的表面像 RA 0.8 µm, 显着减少甚至消除次级加工.

3. 铸造过程

铸造周期将熔融金属在短短几秒钟内将熔融金属转化为精确组件.

通过严格控制每个步骤（从霉菌准备到部分弹射），制造商达到了显着的速度, 可重复性, 和质量.

以下是典型的工作流程和关键参数的深入查看:

霉菌准备 & 夹紧

在任何金属流之前, 操作员准备模具:

• 模具温度控制
  他们预热钢模具 (通常是H13或P20) 到 150–200°C, 确保一致的固化. 太冷了, 和金属过早发冷; 太热了, 周期时间延长.
• 释放 & 润滑
  薄的水- 或油基润滑剂减少摩擦并防止焊接. 现代系统自动润滑以维护 ±5 g 每个周期的一致性.
• 夹紧力
  液压或机械按压施加力 50 到 3,500 吨, 匹配注入压力 (到 1,500 酒吧) 在模具的投影区域中，以避免闪光和零件变形.

金属注入

一旦模具固定, 注射序列开始:

射击充电

• 热室机 绘制熔融锌 (< 380 °C) 直接进入注射缸, 启用 周期时间以下 15 s.
• 冷室机器 钢铝或镁 (≈ 600 °C) 进入一个单独的射击室, 合金灵活性的交易速度.

注射概况

• 高速“快速射击”充满了腔 10–30 ms, 然后是较低的“强化”阶段 - 300–1,000酒吧 为了 2–5 s - 包装金属并抵消收缩.

腔填充 & 凝固

• 薄壁部分 (≥ 0.5 毫米) 冻结很少 10 多发性硬化症, 而较厚的老板 (到 10 毫米) 固化内部 50–100毫秒. 快速固化将循环时间降低到 15–90 s 每枪.

弹射 & 修剪

金属固化, 机器过渡到部分拆除:

• 开口 & 核心释放
  专业的举升机和幻灯片缩回, 解放复杂的底漆.
• 喷射器系统
  弹射器引脚用受控的笔触将铸件推出 - 通常 20–50毫米 旅行 - 避免标记关键表面.
• 闪光 & 跑步者去除
  集成修剪按下剪切的剪切材料 10 s, 准备零件进行检查.

整理过程

该过程的最后一步是完成零件. 表面精加工在铸造中起着至关重要的作用, 因为它会影响零件的耐用性和功能.

标准完成过程包括 阳极氧化, 粉末涂料, 湿板, 还有更多.

4. 铸造的类型

通过多种流程变体适应多种生产要求.

每种类型的速度, 物质兼容性, 和部分质量, 使工程师可以为给定应用程序选择最佳方法.

热室死亡铸造

主要用于 低熔合合金 (例如。, 锌和铅), 热室机将注射机制直接整合到熔融金属锅中.

最后, 周期加速 - 通常在 15 秒 - 因为射击室会自动填充.

因此, 热室模具铸造实现了异常高的吞吐量 (到 240 每小时周期) 和出色的表面细节.

然而, 该过程将金属选择限制为合金，熔点以下 450 °C.

冷室死亡铸造

相比之下, 冷室死亡铸件可容纳 高熔合合金, 例如铝 (≈ 615 °C) 和镁 (≈ 595 °C).

这里, 制造商将熔融金属弹入单独的注射室，每次镜头.

虽然周期时间延伸 20–30％ 相对于热室系统 (通常 20–25秒), 冷室机器确保热稳定性并防止注射组件过度暴露热量.

这种方法主导铝模具铸造, 哪个约占 60% 市场数量.

高压铸造 (HPDC)

高压铸造代表 行业标准 对于有色零件.

通过施加注射压力 800 到 1,500 酒吧, HPDC填补了复杂的模具 10–30毫秒 并在短暂的强化阶段包装金属 (2–5秒).

制造商利用HPDC生产薄壁部分的能力 (下去 0.5 毫米), 复杂的底切, 和宽容的公差 (± 0.1 毫米),

使其非常适合汽车传输案例, 消费电子住房, 和结构支架.

低压铸造 (LPDC)

低压模具铸造通过轻轻强迫熔融金属向上迫使创新, 仅使用气压 0.1 到 0.5 酒吧, 从下面的密封炉.

这种受控填充减少了湍流和气体陷入, 屈服 30–50％ 孔隙率缺陷比HPDC少.

作为过渡技术, LPDC适用于中等体积的压力组件,

例如液压阀体和航空航天配件, 材料完整性超过周期时间需求的地方.

重力铸造

也称为永久性铸造, 重力模具铸造仅依赖于重力将金属填充成预热的钢模具.

虽然慢 (周期时间 1–5分钟), 它提供了优越的表面饰面 (RA 0.4–1.6 µm) 和低孔隙率.

制造商经常选择重力铸造用于铝和铜部件，需要特殊的抗疲劳性（例如连杆和叶轮），尤其是低点- 进行中体积运行.

专门的压铸变体

最后, 几个混合流程满足了利基绩效需求:

• 挤压铸造: 施加静压 (50–200 MPA) 在凝固过程中,
  结合铸造和锻造以达到接近100％的密度和机械性能匹配的锻造合金.
• 半固体模具铸造 (thixocasting): 注入部分固化的合金浆液 (分数固体〜30–50％), 减少湍流和死亡侵蚀，同时提高拉伸强度 20%.
• 真空铸造: 注射前将空气从模具腔中撤离, 切断气孔 80% - 至关重要的高可靠性航空航天和医疗组件.

铸造方法: 比较概述

5. 关键材料 & 合金选择

选择右金合金是任何压铸项目的核心. 不同的金属提供独特的力量组合, 重量, 耐腐蚀性, 和成本.

以下, 我们检查了四个最常见的压铸家庭 - Zinc, 铝, 镁, 和 铜 - 高明其关键属性, 相对成本, 和可持续性考虑.

6. 设备 & 工具

强大的模具和精确的机器确保过程可靠性:

• 死钢: H13和P20等级承受热循环 - 200,000 镜头 - 抵抗磨损和热疲劳.
• 模具设计元素: 集成幻灯片, 起重机, 和共形冷却渠道以优化零件质量和周期时间.
• 机器规格: 夹紧力必须超过计算的注射力; 例如, 一个 200 cm² 腔 1,000 酒吧 至少需要 2,000 kn.
  自动零件弹出和死亡润滑系统进一步改善了可重复性和死亡的寿命.

7. 过程参数 & 控制

制造商微调钥匙变量以最大程度地减少缺陷:

• 熔体温度: 内部控制 ±5°C 确保一致的流动性.
• 注射概况: 多相速度和压力坡道降低了湍流和冷射击.
• 死温度: 保持之间 150–200°C 使用水或石油电路来平衡流动性和寿命.
• 门控 & 排气: CFD模拟指导放置以避免空气陷阱并确保光滑的金属流动.
• 统计过程控制: 实时监控压力, 温度, 和流量最多可将废料率降低 50%.

8. 压铸的优点

模具铸造是现代制造业中使用最广泛，最有效的金属形成过程之一. 它提供了许多技术和经济优势, 特别是用于复杂的大批量生产, 精密工程零件.

高维准确性和稳定性

死亡铸造最重要的优势之一是它具有生产零件的能力 严格的公差 和出色的可重复性.

小尺寸的±0.1 mm的精度水平，较大零件的±0.2％是典型的. 这种准确性最大程度地减少或消除了手术后操作, 减少时间和成本.

数据点: 据纳达（Nadca）说 (北美铸造协会), 由铸造制作的零件可以满足ISO 8062-3 DCTG等级 4 到 6, 取决于合金和几何形状.

上表面饰面

模具铸件通常会直接从模具中获得光滑的表面饰面,

通常在 RA 1.6-6.3 µm, 这是装饰零件或将被涂漆或镀板的组件的理想选择.

这消除了诸如打磨或抛光之类的其他完成步骤.

近网形生产

由于高精度和设计灵活性的铸造灵活性, 零件可以非常接近其最终尺寸和形式.

薄壁 (少 0.5 毫米 对于锌和 1.0 毫米 用于铝) 和复杂的内部功能 (肋骨, 老板, 线程) 可以集成到一个演员, 最小化组装和焊接.

生产效率高

与其他金属形成方法相比，模具铸造非常快. 周期时间通常从 30 几秒钟 2 分钟, 取决于零件大小和复杂性.

与多腔工具和自动化结合, 这使其非常适合大规模生产.

力量和轻巧的潜力

因为死亡铸件是在高压下形成的, 与沙子或重力铸件相比，它们往往具有优越的机械性能.

合金等合金 AZ91D (镁) 或者 A380 (铝) 提供强度和低密度的优惠组合, 体重敏感行业的关键.

物质利用和低废物

铸造最小化材料废物. 由于大多数金属被迫进入腔, 和多余的 (大门和跑步者) 可以重新融化并重新使用, 废料率通常在下面 5%,

使其在环境和经济上有效.

成本效益

而铸造涉及高初始工具投资, 它在中等至大量的情况下变得极为成本效益.

最少的后处理和高吞吐量, 这 单位成本大幅下降 超过10,000–20,000零件.

自动化和可重复性

现代铸造机可以完全自动化, 包括熔化, 注射, 修剪, 和部分弹射.

这减少了人类错误, 提高安全性, 并提高一致性 - 尤其是与实时监控和控制系统集成时.

9. 铸造的局限性

尽管有优势, 死亡铸造带来挑战:

• 高工具成本: 死亡范围从 $20,000 到 $150,000, 交货时间 8–16周.
• 物质限制: 仅限于有色合金; 高锌零件遭受脆弱性.
• 缺陷风险: 孔隙率, 冷刺, 和磨损需要警惕的过程控制.
• 环境问题: 滴落形成 (1–3％ 按重量) VOC排放需要回收和减排系统.

10. 质量保证 & 缺陷缓解

保证部分完整性, 供应商实施:

• 常见缺陷: 气和收缩孔隙度, 错误, 和闪光灯.
• 检查方法: X射线射线照相发现空隙≥ 0.3 毫米; 超声测试和压力衰减测试验证了承受压力的成分.
• 纠正措施: 调整通风, 精炼注射参数, 并采用真空辅助来削减孔隙率 30–50％.

11. 铸造的应用

由于能够产生复杂的能力，铸造已成为众多行业的基本制造过程, 高精度组件具有出色的表面表面和尺寸稳定性.

从汽车工程到消费电子产品, 随着材料和技术的发展，铸造的多功能性继续扩展.

汽车行业

这 汽车 行业是全球最大的压铸零件消费者.

由于行业不断追求 轻的, 高强度组件, 压铸, 特别是铝和镁, 被广泛使用.

常见应用:

• 传输外壳
• 发动机块和气缸盖
• 制动卡钳
• 转向和悬架组件
• 电动电池电池外壳和电动机外壳

消费电子产品

电子行业对制造业有利铸造 耐用的, 热还原围栏 这也支持时尚, 紧凑的设计.

典型的组件:

• 智能手机和平板电脑框架
• 笔记本电脑外壳
• 摄像机和投影仪外壳
• 连接器和RF屏蔽组件

合金喜欢 镁 (AZ91D) 和 锌 (小伙子系列) 经常因重量轻而选择, EMI屏蔽特性, 和出色的饰面质量.

航空航天和防御

• 燃油系统组件
• 液压和气动外壳
• 变速箱组件
• 航空电子的电子外壳

工业机械和设备

• 气动和液压工具组件
• 变速箱盖
• 安装括号和轴承外壳
• 阀体和执行器零件

医疗设备和设备

医疗领域越来越多地使用铸造来生产需求的组件 准确性, 耐腐蚀性, 和 消毒性.

• 诊断设备框架
• 手术仪器手柄
• 骨科设备组件
• 呼吸机和成像设备的外壳

电信和基础设施

• 5G和光纤系统的室外外壳
• 基站电子的散热器
• 卫星和天线结构成分

新兴领域: 电子机动性和物联网设备

• 电池管理系统住房
• 紧凑的电机和变速箱套管
• 智能家居设备外壳
• 无人机框架和无人机组件

12. 铸造与. 其他制造过程

摘要见解

• 压铸 在 速度, 精确, 和成本效率 对于非金属零件的规模.
• 熔模铸造 擅长生产 复杂的几何形状和高性能合金 但更劳动较慢.
• 沙子铸造 仍然具有成本效益 大的, 沉重的零件和短跑, 但是缺乏精度.
• 注塑成型 主导 塑料零件制造, 为聚合物提供无与伦比的吞吐量和精度.
• 数控加工 交付 最终的精度和灵活性, 虽然以更高的单位成本和速度较慢.

13. 结论

总之, 铸造架在速度的交汇处, 精确, 和可扩展性.

通过掌握过程控制, 材料选择, 和Die Design, 制造商生产高质量, 具有成本效益的零件，这些零件从汽车组件到消费电子产品进行创新.

作为行业 4.0 介绍启用IOT的监视, AI驱动的优化, 和混合添加剂工具, 铸造将继续发展，以促进其作为批量生产卓越的战略推动者的作用.

在 狼河, 我们准备与您合作，利用这些高级技术来优化您的组件设计, 材料选择, 和生产工作流程.

确保您的下一个项目超过每个绩效和可持续性基准.

立即联系我们!

 

常见问题解答

热室死亡铸造与冷室死亡铸造有何不同?

• 回答: 在热室模具铸造中, 注射系统浸入熔融金属中, 这允许更快的周期时间，但仅限于较低的熔点金属.
  冷室铸造涉及将熔融金属固定到注入系统中, 使其适用于更高的熔点金属，但运行速度较慢.

哪些因素会影响铸造的成本?

• 回答: 工具成本, 物质成本, 零件设计的复杂性, 生产量, 和后处理要求都影响了整体成本.

您如何控制铸造中的质量?

• 回答: 质量控制涉及监视关键参数，例如熔体温度, 注射概况, 死温度, 门控, 排气, 并使用统计过程控制 (SPC).
  实时监控有助于减少缺陷并提高一致性.

模具设计在铸造中的作用是什么?

• 回答: 正确的模具设计结合了幻灯片等功能, 起重机, 和共形冷却渠道以优化零件质量和周期时间.
  它还确保有效填充和凝固，同时最大程度地减少缺陷.