一、定义与原理

压铸成形是一种将熔融金属在高压下高速注入精密模具型腔，并在短时间内完成凝固的铸造工艺。其核心在于利用压力强制金属液填充模具的每一个细节，尤其适用于生产形状复杂、尺寸精度高的薄壁零件。该工艺结合了传统铸造与塑性加工的特点，既能实现复杂结构的一次成型，又能保证较高的力学性能。

二、工艺流程解析

模具预处理模具需预热至适宜温度（如铝合金模具约180-250℃），以平衡热传导并延长使用寿命；喷涂脱模剂（如石墨基涂料）形成隔离层，防止金属液粘连并辅助脱模。

金属熔炼与配送根据目标材料（如铝合金、锌合金）进行精准配比和熔炼，去除杂质及气体；通过保温炉维持金属液处于可浇注状态，避免温度波动影响流动性。

高压注射阶段使用压射机构将金属液以极高速度（可达5-10 m/s）推入模具型腔；此过程需精确控制压力曲线，确保金属液完整填充深槽、薄壁等复杂区域，同时减少湍流导致的卷气风险。

保压与冷却持续施加压力使金属液在凝固过程中补偿体积收缩，抑制缩孔缺陷；快速冷却是压铸的关键特征，通常采用水冷或风冷模具加速固化，缩短周期时间。

开模与后处理当铸件初步凝固后，开启模具取出成品；切除浇口、冒口等多余部分，并进行去毛刺、抛光等精整操作；根据需求进行热处理（如去应力退火）或表面处理（电镀、喷涂）。

三、关键工艺参数

压力范围：一般控制在10-200 MPa，具体取决于合金种类和零件复杂度；

注射速度：高速充填是压铸的标志，但需避免因速度过高引发飞溅或裹气；

模具温度：直接影响凝固时间和微观组织，例如锌合金模具宜低于150℃，铝合金则需更高；

金属液温度：铝合金约650-700℃，锌合金约400-450℃，需严格控温以保证流动性。

四、主要优势

高效量产能力：单件生产周期短（几秒至几十秒），适合大规模工业化生产；

优异的尺寸精度：公差等级可达IT6-IT8，表面粗糙度低至Ra 1.6 μm，接近精密加工水平；

复杂结构实现：可制造带有侧凹、螺纹、网格等精细特征的零件，减少后续机加工；

材料适应性广：涵盖铝合金、锌合金、镁合金、铜合金等多种非铁金属材料；

经济性突出：相较于数控加工，单位成本更低，尤其适合中小型零件的大批量生产。

五、常见缺陷与解决方案

气孔与疏松成因：高速充填卷入空气，或金属液含气量过高；对策：优化排气槽设计，采用真空压铸技术抽取型腔气体，控制熔炼时的除气工艺。

缩孔与缩松成因：金属液凝固时的体积收缩未得到有效补偿；对策：合理设置溢流槽和补缩通道，适当提高保压时间和压力。

裂纹与变形成因：冷却速度过快导致热应力集中，或合金成分偏析；对策：调整模具冷却速率，添加细化晶粒的元素（如钛），必要时进行时效处理。

粘模与拉伤成因：模具表面粗糙或脱模剂失效；对策：定期抛光模具，更换高性能脱模剂，控制模具工作温度。

六、典型应用场景

汽车工业：发动机缸体、变速箱壳体、底盘悬挂件等结构件；

消费电子：手机中框、笔记本电脑支架、相机外壳等轻薄精密部件；

家电领域：空调压缩机壳体、洗衣机齿轮箱等耐用组件；

航空航天：镁合金支架、轻量化连接件等高性能部件。

七、与其他工艺的对比

砂型铸造：灵活性高但精度低，适合小批量大型件；压铸则反之，适合高精度中小件；

注塑成型：仅适用于塑料，而压铸可处理金属材料，两者均具备高效量产特性；

重力铸造：无高压作用，充填能力较弱，难以生产薄壁复杂件。

八、发展方向

智能化升级：引入实时监测系统（如压力传感器、红外测温仪）优化工艺参数；

绿色制造：推广半固态压铸、真空压铸等低能耗技术，减少金属浪费；

新材料应用：开发高强度铝合金、镁锂合金等新型材料以满足轻量化需求；

一体化集成：向大型化、多功能集成方向发展，例如新能源汽车电池包壳体的整体压铸。

通过严格控制工艺参数、优化模具设计和材料选择，压铸成形能够稳定生产高质量、高复杂度的金属零件，成为现代制造业不可或缺的核心工艺之一。