压铸的优点和缺陷及解决方法

压铸的优点和缺陷及解决方法

（重庆理工大学，材料科学与工程学院，107090103，重庆400054）

摘要：主要介绍压铸生产中常见缺陷；模具被腐蚀；产品表面硬杂点；铸件缩孔等。分析了常见缺陷产生的原因，并提出解决办法及工艺措施。

关键词：压铸机；压力铸造；铝合金；气孔；收孔缩松

1、压铸工艺的特点及铸件优点

压力铸造（简称压铸）的实质是在高压作用下，使液态或半固态金属以极高的速度充填进

入压铸模具型腔，并在压力作用下成型和冷却凝固而获得铸件的一种成形工艺。由此可见，

高压和高速充填压铸模具型腔是压铸工艺的两大特点一一它常用的压射比压是从几千至几

万KPa,最高时甚至达到2X 105KPa同时，它的充填速度约在10~50m/s，有些时候甚至可

达100m/s以上，因而充填时间很短，一般在0.01~0.2s范围内。

由于有着高压和高速充填压铸模具型腔这两大特点，压铸工艺相比于其它液态形方法，

具有以下3方面优点：

①产品质量好：

1. 铸件尺寸精度高，一般可达IT11~IT13级，有时甚至高达IT9级；

2. 表面光洁度好，表面粗糙度达Ra0.8~

3.2卩m有时甚至可达Ra0.4卩m

3. 压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度：因为液态金属是在压力下冷却凝固的，

加上充填时间极短，冷却速度极快，所以在压铸件上靠近表面的一层金属晶粒较细，组织致密，这不仅使铸件表面具有良好的耐磨性和耐蚀性，还提高了整个铸件的硬度一一压铸件抗

拉给出强度一般比砂型铸造提高25~30%但伸长率有所下降。

4. 尺寸稳定，产品互换性好；

5. 可以制造形状复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的金属零件：因为熔融金属在高压高速下

保持高的流动性，因而能够获得其他工艺方法难以加工的金属零件。例如，当前锌合金压铸

件最小壁厚可达0.3mm铝合金铸件可达0.5mm；最小铸出孔径为0.7mm;最小螺距为0.75mm t

②生产效率高：

1. 机器生产率高，例如国产J川3型卧式冷室压铸机平均八小时可压铸600~700次,

小型热室压铸机平均每八小时可压铸3000~7000次；

2. 压铸模具寿命长，一副用于压铸铝合金的压铸模具，寿命一般可达6~8万次，有

时甚至高达上十万次;

3. 易于实现机械化和自动化。

③经济效果优良：

1. 材料利用率高：由于压铸件具有尺寸精确、表面粗糙度值低等优点，因此它们一般

不需要再进行机械加工而可以直接装配使用，或者加工量很小，只需要经过少量的机械加工

就可以装配使用，所以既提高了金属的利用率，又减少了大量的加工设备和工时。其材料利用率约为60%~80%毛坯利用率约为90%

2. 压铸件的价格较为便宜：

3. 在压铸件上可以直接嵌铸其他材料的零件，以节省贵重材料和加工工时：这样既可

以满足了使用要求，扩大产品用途，又减少了装配工作量，使制造工艺得以简化。

2. 压铸件存在缩孔缩松的问题及解决方法

2.1压铸件缩孔缩松现象存在的原因

压铸件缩孔缩松现象产生的原因只有一个，那就是由于金属熔体充型后，由液相转变成

固相时必然存在的相变收缩。由于压铸件的凝固特点是从外向内冷却，当铸件壁厚较大时，内部必然产生缩孔缩松问题。

所以，就压铸件来说，特别是就厚大的压铸件来说，存在缩孔缩松问题是必然的，是不可以解决的。

2.2解决压铸件缩孔缩松缺陷的途径

压铸件缩孔缩松问题，不能从压铸工艺本身得到彻底解决，要彻底解决这个问题，只能

超越该工艺，或者说是从系统外寻求解决的办法。

从工艺原理上说，解决铸件缩孔缩松缺陷，只能按照通过补缩的工艺思想进行，铸件凝

固过程的相变收缩，是一种自然的物理的现象，我们不能逆这种自然现象的规律，而只能遵循它的规律，解决这个问题。

2.3补缩的途径

对铸件的补缩，有两种途径，一是自然的补缩，一是强制的补缩.。

要实现自然的补缩，我们的铸造工艺系统中，就要有能实现“顺序凝固”的工艺措施。

很多人直觉地以为，采用低压铸造方法就能解决铸件的缩孔缩松缺陷，但事实并不是这么回

事，运用低压铸造工艺，并不等于就能解决铸件的缩孔缩松缺陷，如果低压铸造工艺系统没有设有补缩的

工艺措施，那么，这种低压铸造手段生产出来的毛坯，也是可能百分之一百存在缩孔缩松缺陷的。

由于压铸工艺本身的特点，要设立自然的“顺序凝固”的工艺措施是比较困难的，也是比较复杂的，最根本的原因还可能是，“顺序凝固”的工艺措施，总要求铸件有比较长的

凝固时间，这一点，与压铸工艺本身有点矛盾。

强制凝固补缩的最大特点是凝固时间短，一般只及“顺序凝固”的四分之一或更短，所

以，在压铸工艺系统的基础上，增设强制的补缩工艺措施，是与压铸工艺特点相适应的，能

很好解决压铸件的缩孔缩松问题。

2.4强制补缩的两种程度：挤压补缩和锻压补缩

实现铸件的强制补缩可以达到有两种程度。一种是基本的可以消除铸件缩孔缩松缺陷的

程度，一种是能使毛坯内部达到破碎晶粒或锻态组织的程度。如果要用不同的词来表述这两

种不同程度话，那么，前者我们可以用”挤压补缩”来表达，后者，我们可以用“锻压补缩”

来表达。

要充分注意的一个认识，分清的一个概念是，补缩都是一种直接的手段，它不能间接完成。工艺上，我们可以有一个工艺参数来表达，这就是“补缩压强”。

物理原理上，压强这个概念有两种情况可出现，一种是在液体场合，即“阿基米德定律”

的场合，为分清楚，我们定义它为“液态压强”，而另一种出现在固态场合，我们定义它为

“固态压强”。要注意的是，这两种不同状态下出现的压强概念的适用条件。我们如果混淆了，就会出现大问题。

“液态压强”，它只适用于液体系统，它的压强方向是可以传递的，可以转弯的，但在固相系统完全不适用。

压铸件的补缩，是在半固态与固态之间出现的，它的压强值，是有方向的，是一种矢量

压强，它的方向与施加的补缩力方向相同。

所以，那种以为通过提高压铸机压射缸的压力，通过提高压射充型比压来解决压铸件的

缩孔缩松，以为这个压射比压可以传递到铸件凝固阶段的全过程，实现铸件补缩思想，是完

全错误的。

2.5采用“先压铸充型，后模锻补缩”的工艺，是解决铸件缩孔缩松缺陷的有效途径，也是一种终极手段。

“先压铸充型，后模锻补缩”的工艺，我们可简称为“压铸模锻”工艺。它的本质，是