壓鑄生產流程

Die casting process

模具基本介紹
壓鑄生產流程
二次加工
品檢與組裝

壓鑄材料的選擇:

鑄造使用的合金通常為鋁,鎂,鋅三種合金種類,富甲工業通常使用以下幾種合金類作為產品主要原料:

Zamak合金

鋅合金zamak常加入的合金元素有鋁,銅,鎂等合金,鋅合金熔點低,流動性高,易熔焊以及塑性加工,在大氣中耐腐蝕,且此材料可回收率高,是壓鑄件中常見的原料。

Zamak 2

用於對機械性能有特殊要求、對硬度要求高、耐磨性好、尺寸精度要求一般的機械零件。

Zamak 3

良好的流動性和機械性能。應用於對機械強度要求不高的鑄件,如玩具、燈具、裝飾品、部分電器件。

Zamak 5

良好的流動性和好的機械性能。應用於對機械強度有一定要求的鑄件,如汽車配件、機電配件、機械零件、電器元件。

ADC12合金

ADC= Aluminum-Alloy Die Castings 日本的鋁合金牌號,又稱12號鋁料,Al-Si-Cu系合金,是一種壓鑄鋁合金,適合氣缸蓋罩蓋、傳感器支架、蓋子、缸體類等,執行標準為:JIS H 5302 -2000《鋁合金壓鑄件》。

鎂合金AZ91D

AZ91D屬於鑄造鎂合金類,主要依靠壓力模具鑄造輔以後加工的方式加工,可以用電泳等表面方式改變外觀。特點是比強度高且耐腐蝕較純鎂大幅提高,主要用於電器產品的殼體、小尺寸薄型或異型支架等。 A代表金屬鋁Al,Z代表金屬鋅Zn,9代表鋁的含量為9%,1代表鋅的含量為1%,最後的D為辨識代碼。 (國標 GB/T5153-2003)。

鋅、鋁、鎂是三種主要的壓鑄合金。它們通常都是非鐵金屬,其機械性質差異極大,幾乎適用於製造商所需的各種類型。壓鑄合金不僅耐高工作溫度,也能完全回收再利用。壓鑄合金同時具有:

耐腐蝕佳
高強度與高硬度
高熱傳導性
高導電性
絕佳的電磁干擾/射頻干擾(EMI/RFI)
屏蔽性
容易精整
 

壓鑄製程:

壓鑄是一種金屬鑄造工藝,其特點是利用模具內腔對融化的金屬施加高壓。模具通常是用強度更高的合金加工而成的,這個過程有些類似注塑成型。大多數壓鑄鑄件都是不含鐵的,例如鋅、銅、鋁、鎂、鉛、錫以及鉛錫合金以及它們的合金。根據壓鑄類型的不同,需要使用冷室壓鑄機或者熱室壓鑄機。 鑄造設備和模具的造價高昂,因此壓鑄工藝一般只會用於批量製造大量產品。製造壓鑄的零部件相對來說比較容易,這一般只需要四個主要步驟,單項成本增量很低。壓鑄特別適合製造大量的中小型鑄件,因此壓鑄是各種鑄造工藝中使用最廣泛的一種。同其他鑄造技術相比,壓鑄的表面更為平整,擁有更高的尺寸一致性。 在傳統壓鑄工藝的基礎上誕生了幾種改進型的工藝,包括減少鑄造缺陷排除氣孔的無孔壓鑄工藝。主要用於加工鋅,可以減少廢棄物增加成品率的直接注射工藝。還有由通用動力公司發明的精速密壓鑄技術以及半固態壓鑄等等新式壓鑄工藝。
傳統壓鑄工藝主要由四個步驟組成,或者稱做高壓壓鑄。這四個步驟包括模具準備、填充、注射以及落砂,它們也是各種改良版壓鑄工藝的基礎。在準備過程中需要向模腔內噴上潤滑劑,潤滑劑除了可以幫助控制模具的溫度之外還可以有助於鑄件脫模。然後就可以關閉模具,用高壓將熔融金屬注射進模具內,這個壓力範圍大約在10到175兆帕之間。當熔融金屬填充完畢後,壓力就會一直保持直到鑄件凝固。然後推桿就會推出所有的鑄件,由於一個模具內可能會有多個模腔,所以每次鑄造過程中可能會產生多個鑄件。落砂的過程則需要分離殘渣,包括造模口、流道、澆口以及飛邊。這個過程通常是通過一個特別的修整模具擠壓鑄件來完成的。其它的落砂方法包括鋸和打磨。如果澆口比較易碎,可以直接摔打鑄件,這樣可以節省人力。多餘的造模口可以在熔化後重複使用。通常的產量大約為67%。
高壓注射導致填充模具的速度非常快,這樣在任何部分凝固之前熔融金屬就可填充滿整個模具。通過這種方式,就算是很難填充的薄壁部分也可以避免表面不連續性。不過這也會導致空氣滯留,因為快速填充模具時空氣很難逃逸。通過在分型線上安放排氣口的方式可以減少這種問題,不過就算是非常精密的工藝也會在鑄件中心部位殘留下氣孔。大多數壓鑄可以通過二次加工來完成一些無法通過鑄造完成的結構,例如鑽孔、拋光。
落砂完畢之後就可以檢查缺陷了,最常見的缺陷包括滯流(澆不滿)以及冷疤。這些缺陷可能是由模具或熔融金屬溫度不足、金屬混有雜質、通氣口太少、潤滑劑太多等原因造成。其它的缺陷包括氣孔、縮孔、熱裂以及流痕。流痕是由澆口缺陷、鋒利的轉角或者過多的潤滑劑而遺留在鑄件表面的痕跡。 水基潤滑劑被稱作乳劑,是最常用的潤滑劑類型,這是出於健康、環境以及安全性方面的考慮。不像溶劑型潤滑劑,如果將水中的礦物質運用合適的工藝去除掉,它是不會在鑄件中留下副產物的。如果處理水的過程不得當,水中的礦物質會導致鑄件表面缺陷以及不連續性。主要有四種水基潤滑劑:水摻油、油摻水、半合成以及合成。水摻油的潤滑劑是最好的,因為使用潤滑劑時水在沉積油的同時會通過蒸發冷卻模具的表面,這可以幫助脫模。通常,這類潤滑劑的比例為30份的水混合1份的油。而在極端情況下,這個比例可以達到100:1。
可以用於潤滑劑的油包括重油、動物脂肪、植物脂肪以及合成油脂。重質殘油在室溫下粘性較高,而在壓鑄工藝中的高溫下,它會變成薄膜。潤滑劑中加入其它物質可以控制乳液粘度以及熱學性能。這些物質包括石墨、鋁以及雲母。其它化學添加劑可以避免灰塵以及氧化。水基潤滑劑中可以加入乳化劑,這樣油基潤滑劑就可以添加進水中,包括肥皂、酒精以及環氧乙烷。 長久以來,通常使用的溶劑為基礎的潤滑劑包括柴油以及汽油。它們有利於鑄件脫出,然而每次壓鑄過程中會發生小型爆炸,這導致模腔壁上積累起碳元素。相比水基潤滑劑,溶劑為基礎的潤滑劑更為均勻。
 

壓鑄主要分成冷室及熱室兩種方法:

熱室壓鑄:

熱室壓鑄的金屬池內是熔融狀態的液態、半液態金屬,這些金屬在壓力作用下填充模具。這個系統的優點包括循環速度快(大約每分鐘可以完成15個循環),容易實現自動化運作,同時將金屬熔化的過程也很方便。缺點則包括無法壓鑄熔點較高的金屬,同樣也不能壓鑄鋁,因為鋁會將熔化池內的鐵帶出。因而,通常來說熱室壓鑄機用於鋅、錫以及鉛的合金。而且,熱室壓鑄很難用於壓鑄大型鑄件,通常這種工藝都是壓鑄小型鑄件。

冷室壓鑄:

當壓鑄無法用於熱室壓鑄工藝的金屬時可以採用冷室壓鑄,包括鋁、鎂、銅以及含鋁量較高的鋅合金。在這種工藝中,需要在一個獨立的坩堝中先把金屬熔化掉。然後一定數量的熔融金屬被轉移到一個未被加熱的注射室或注射嘴中。通過液壓或者機械壓力,這些金屬被注入模具之中。由於需要把熔融金屬轉移進冷室,這種工藝最大的缺點是循環時間很長。冷室壓鑄機還有立式與臥式之分,立式壓鑄機通常為小型機器,而臥式壓鑄機則具有各種型號。
壓鑄製程最大的優點在於可大量生產及產品間有著高度的一致性,不單單只是單一元件,客戶也能設計複雜的形狀,包含外部螺紋以及極小的拔模角,這樣可以將二次加工的機會降到最低,也可將多個零件整合成單一零件,免去組裝作業與人工成本,同時簡化庫存控制。

其他優點還有:

1.可改變鑄壁厚度,盡最大可能符合目標需求
2.更低的公差
3.優化製程,使製程步驟需時縮短
4.減少不必要的原料損耗
5.延長模具壽命