压力铸造的原理和工艺特点

压力铸造（简称压铸）是一种将液态或半固态金属或合金，或含有增强物相的液态金属或合金，在高压下以较高的速度填充入压铸型的型腔内，并使金属或合金在压力下凝固形成铸件的铸造方法。压铸时常用的压力为4～500MPa金属充填速度为0.5～120m／s。因此，高压、高速是压铸法与其他铸造方法的根本区别，也是重要特点。1838年美国人首次用压力铸造法生产印报的铅字，次年出现压力铸造专利。19世纪60年代以后，压力铸造法得到很大的发展，不仅能生产锡铅合金压铸件、锌合金压铸件，也能生产铝合金、铜合金和镁合金压铸件。20世纪30年代后又进行了钢铁压力铸造法的试验。

压力铸造的原理主要是金属液的压射成形原理，如图9-1所示。通常设定铸造条件是通过压铸机上速度、压力，以及速度的切换位置来调整的，其他的在

图9-1 压力铸造的压射原理示意图a）铸件图

a₁—压射浇道 a₂—内浇道 a₃—铸件本体 a₄—出气口 A₁—铸造面积

b）压射原理F_s—锁型力（kN） F₁—开型力（kN） A_g—浇道截面积（mm²） v_g—浇注速度（m／s） A_p—冲头截面积（mm²） d—冲头直径（mm） F_t—压射力（kN） p_p—铸造压力（压射压力）（MPa） v_p—压射速度（m／s） A_h—压射液压缸截面积（mm²） D—压射液压缸直径（mm） p_h—液压压力（MPa）

压铸型上进行调整。

如图9-1所示，一定的液压压力p_h作用到直径为D的压射液压缸活塞上推动直径为d的压射冲头以压射速度v_p进行金属液的压射，金属液通过面积为A_g的浇道时，浇道处的浇注速度为v_g。几种主要的参数计算如下列公式所示。

压铸机的压射力Ft可由下式计算：

F_t＝p_hA_h

铸造压力p_p（至产品的压力）可由下式计算：

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浇注速度v_g可由下式计算

铝合金压铸壁厚和浇注速度的关系见表9-1。另外，设计压铸型时高速压射速度一般按2～2.5m／s计算，由此可推算出浇道截面积。

表9-1 铝合金压铸壁厚和浇注速度的关系

压铸法与其他铸造方法相比较有如下特点：

（1）生产率高 主要是压铸机生产率高，平均每小时可压铸50～250次可进行连续的大量生产，如采用一型多铸，产量可成倍增加。

（2）产品质量好 尺寸精度高，表面粗糙度低；力学性能高；互换性好可压铸薄壁、复杂零件；压铸花纹、图案、文字等时，能获得很高的清晰度。

（3）经济效果好 金属利用率高，节省原材料；节省加工工时；采用组合压铸法，可节省装配工作量。

（4）压铸法目前存在的问题 采用一般压铸法，铸件易产生气孔，不能进行热处理，压铸某些内凹件、高熔点合金铸件还比较困难，但采用适宜的工艺方法就会克服其缺点，扩大生产范围；压铸设备造价高，压铸型制造复杂，费工时，一般不适宜于小批量生产。