來源：壓鑄工藝 作者：博威模具

 通訊機箱、鑄鋁機箱等鋁壓鑄外殼都是通過壓力鑄造的模具。壓力鑄造，簡稱壓鑄，是一種將熔融金屬液倒入壓室內，使合金液在壓力下凝固而形成逐漸的鑄造方法。

     壓力鑄造是目前成型有色金屬鑄件的重要成型工藝方法。壓鑄的工藝特點是鑄件的強度和硬 度較高，形狀較為複雜且鑄件壁較薄，而且生產率極高。壓鑄模具是壓力鑄造 生產的關鍵，壓鑄模具的質量決定著

壓鑄件的質量和精度，而模具設計直接影 響著壓鑄模具的質量和壽命。因此，模具設計是模具技術進步的關鍵，也是模 具發展的重要因素。 
    關鍵詞：壓力鑄造； 關鍵詞：壓力鑄造；壓鑄模具

    （一）壓力鑄造的特點 
     高壓力和高速度是壓鑄中熔融合金充填成型過程的兩大特點。壓鑄中常用 的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕範圍內，有時甚至高達 500MPa。其充填速度 一般在 0.5～120m/s

範圍內，它的充填時間很短，一般為 0.01～0.2s，最短的僅 為千分之幾秒。因此，利用這種方法生產的產品有著其獨特的優點。可以得到 薄壁、形狀複雜但輪廓清晰的鑄件。其

壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為 0.3mm； 鋁合金為 0.5mm。鑄出孔最小直徑為 0.7mm。鑄出螺紋最小螺距 0.75mm。對 於形狀複雜，難以或不能用切削加工製造的零件，即使產量小

，通常也采用壓 鑄生產，尤其當采用其他鑄造方法或其他金屬成型工藝難以製造時，采用壓鑄 生產最為適宜。鑄件的尺寸精度和表麵粗糙度要求很高。鑄件的尺寸精度為 IT12～

IT11 麵粗糙度一般為 3.2～0.8μm，最低可達 0.4μm。因此，個別壓鑄 件可以不經過機械加工或僅是個別部位加工即可使用。壓鑄的主要優點是： (1)鑄件的強度和表麵硬

度較高。由於壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結晶，因 此，壓鑄件表麵層晶粒極細，組織致密，所以表麵層的硬度和強度都比較高。 壓鑄件的抗拉強度一般比砂型鑄件高 25%～

30%，但收縮率較低。 (2)生產率較高。 壓力鑄造的生產周期短,一次操作的循環時間約 5 s～3min 這種 方法適於大批量生產。雖然壓鑄生產的優勢十分突出，但是，它也有一些

明顯 的缺點： (1)壓鑄件表層常存在氣孔。這是由於液態合金的充型速度極快，型腔中的氣體 很難完全排除，常以氣孔形式存留在鑄件中。因此，一般壓鑄件不能進行熱處 理，

也不宜在高溫條件下工作。這是由於加熱溫度高時，氣孔內的氣體膨脹， 導致壓鑄件表麵鼓包，影響質量與外觀。同樣，也不希望進行機械加工，以免 鑄件表麵顯露氣孔。 (2)

壓鑄的合金類別和牌號有所限製。目前隻適用於鋅、鋁、鎂、銅等合金的壓 鑄。而對於鋼鐵材料，由於其熔點高，壓鑄模具使用壽命短，故鋼鐵材料的壓 鑄很難適用於實際生產

。至於某一種合金類別，由於壓鑄時的激冷產生劇烈收 縮，因此也僅限於幾種牌號的壓鑄。 (3)壓鑄的生產準備費用較高。由於壓鑄機成本高， 壓鑄模加工周期長、成本高， 因

此壓鑄工藝隻適用於大批量生產。 壓鑄模具設計的意義 模具是壓鑄件生產的主要工具，因此在設計模具時應盡量注意使模具總體結構 及模具零件結構合理，安全可靠，便於

製造生產，壓鑄模澆排係統需合理設計。 模具的加工、裝配要到位，配合需適當，壓鑄模具的優化也是一個重要方麵。 壓鑄模具的優良程度很大程度上取決澆注係統以及排溢係

統的設計。壓鑄生產 中，因為模具澆道形狀、澆口與排溢口位置及壓鑄力等控製參數選擇不合理導 致壓鑄件縮孔、冷隔或者氣孔等缺陷的情況常有出現。而對澆道和排溢口的形

狀、大小、位置以及壓鑄機壓射工藝參數經過優化後可以大大減少這些缺陷[3]。 綜上所述，壓鑄模具的合理設計對於生產出高質量的鑄件具有重要意義。 1.2 壓鑄發展曆史、現

狀及趨勢 1.2.1 壓鑄的發展曆史 壓鑄始於 19 世紀， 其最初被用於壓鑄鉛字。 早在 1822 年， 威廉姆· （Willam 喬奇 Church）博士曾製造一台日產 1.2～2 萬鉛字的鑄造

機，已顯示出這種工藝方法 的生產潛力。1849 年斯圖吉斯（J. J. Sturgiss）設計並製造成第一台手動活塞式 熱室壓鑄機，並在美國獲得了專利權。1885 年默根瑟（Mersen-

thaler）研究了 以前的專利，發明了印字壓鑄機，開始隻用於生產低熔點的鉛、錫合金鑄字， 到 19 世紀 60 年代用於鋅合金壓鑄零件生產。壓鑄廣泛應用於工業生產還隻是 上

世紀初，用於現金出納機、留聲機和自行車的產品生產。1904 年英國的法蘭 克林（H. H. Franklin）公司開始用壓鑄方法生產汽車的連杆軸承，開創了壓鑄 零件在汽車工業中應

用的先例。1905 年多勒（H. H. Doehler）研製成功用於工 業生產的壓鑄機、壓鑄鋅、錫、銅合金鑄件。隨後瓦格納（Wagner）設計了鵝 頸式氣壓壓鑄機，用於生產鋁合金鑄件

。這種壓鑄機是利用壓縮空氣推送鋁合 金經過一個鵝頸式通道壓入模具內，但由於密封、鵝頸通道的粘咬等問題, 這 種機器沒有得到推廣應用。但這種設計是生產鋁合金鑄件的

第一次嚐試。20 世 紀 20 年代美國的 Kipp 公司製造出機械化的熱室壓鑄機，但鋁合金液有浸蝕壓 鑄機上鋼鐵零部件的傾向，鋁合金在熱室壓鑄機上生產受到限製。1927 年捷

克 工程師約瑟夫·波拉克（Jesef Pfolak）設計了冷壓室壓鑄機，由於貯存熔融合 金的坩鍋與壓射室分離，可顯著地提高壓射力，使之更適合工業生產的要求， 克服了氣壓熱壓

室壓鑄機的不足之處，從而使壓鑄技術向前邁出重要一步[3]。 20 世紀 50 年代大型壓鑄機誕生，為壓鑄業開拓了許多新的領域。隨著壓鑄機、 壓鑄工藝、壓鑄型及潤滑劑的發

展，壓鑄合金也從鉛合金發展到鋅、鋁、鎂和 銅合金，最後發展到鐵合金，隨著壓鑄合金熔點的不斷增高而使壓鑄件應用範 圍也不斷擴大。
 
   （二）我國壓鑄產業的發展 我國壓鑄工業在近半個世紀的發展中有了長足的進步。作為一個新興產業，其 每年都以 8%～12%的良好勢頭快速發展。目前，我國擁有壓鑄廠點及相關企業 2600 餘家，壓鑄機近萬台，年產壓鑄件 50 餘萬噸。其中鋁壓鑄件占 67.0%、 鋅壓鑄件 31.2%、銅壓鑄件 1.0%、鎂壓鑄件 0.8%。我國的壓鑄廠點及相關企業 中，壓鑄廠點 2000 餘家，占企業總數的 80%以上，壓鑄機及輔助設備企業、 模具企業、原輔材料企業近 398 家，占 13.7%，科研、大專院校、學會等其他 單位合計 112 個，占總數的 3.8%[5]。壓鑄機生產方麵，我國約有壓鑄機生產企 業 20 多個，年生產能力超過 1000 台，壓鑄機的供應能力很強。其中的中小型 壓鑄機的質量較好，大型壓鑄機、實時控製的高性能的壓鑄機仍需進口，2000 噸以上的壓鑄機正在研製中。種種情況表明，中國的壓鑄產業已經相當龐大。 但是，與壓鑄強國相比，中國的壓鑄業還有著較大的差距。中國壓鑄企業的規 模較小，企業素質不高，技術水平落後，生產效率較低。雖然與美國、日本等 壓鑄先進國家相比，我國壓鑄件的生產占有一定的數量優勢，但我國壓鑄企業 以小型工廠為主，因此在管理水平和工作效率上，較之有很大的差距。另外， 雖然我國生產的中小型壓鑄機質量較好，但大型壓鑄機、實時控製的高性能的 壓鑄機仍需進口，每年進口壓鑄機 100 台以上。由此可見，我國不能算作壓 鑄強國，隻能是壓鑄大國。 近年來，由於中國工業的迅速發展，壓鑄產業已經逐漸向很多市場邁進。以中 國的轎車工業壓鑄市場為支柱， 中國的壓鑄業已經向摩托車行業、 農用車行業、 基礎設施建設市場、玩具市場、家電產業等多個方向快速拓展，其勢頭方興未艾。

    （三）壓鑄產業的發展趨勢 由於整個壓鑄過程都是在壓鑄機上完成，因此，隨著對壓鑄件的質量、產量和 擴大應用的需求，開始對壓鑄設備提出新的更高的要求，傳統壓鑄機已經不能 滿足這些要求，因此，新型壓鑄機以及新工藝、新技術應運而生。例如，為了 消除壓鑄件內部的氣孔、縮孔、縮鬆，改善鑄件的質量，出現了雙衝頭（或稱 精、速、密）壓鑄；為了壓鑄帶有鑲嵌件的鑄件及實現真空壓鑄，出現了水平 分型的全立式壓鑄機；為了提高壓射速度和實現瞬時增加壓射力以便對熔融合 金進行有效地增壓，以提高鑄件的致密度，而發展了三級壓射係統的壓鑄機。 又如，在壓鑄生產過程中，除裝備自動澆注、自動取件及自動潤滑機構外，還 安裝成套測試儀器， 對壓鑄過程中各工藝參數進行檢測和控製。 它們是壓射力、 壓射速度的顯示監控裝置和合型力自動控製裝置以及電子計算機的應用等。