铝合金与 HPDC 工艺：牌号选择与设计限制

几乎所有高压压铸合金都属于 Al-Si 系。硅降低熔点范围并提高流动性，使金属在凝固前填满薄加强筋和凸台。铜和镁用于提高强度和硬度。铁含量控制在特定水平，因为它能减少粘模，但过量会形成脆性针状相，损害塑性。

SAE J452 是许多北美和欧洲图纸仍引用的参考标准。它按化学成分和预期力学性能对牌号分组，并将压铸用合金与砂型或金属型铸造用合金区分开。当图纸只写 J452 而未指定牌号时，车间按壁厚和所需强度选材，再与客户确认。

两大主力牌号是 ADC12（日本标准）和 A380（ASTM）。两者是近亲，都易于铸造。A360 对潮湿或近海零件有更好的耐腐蚀性。A383 对极薄壁的流动性略好。AlSi10Mg 常用于对散热和重量有要求的壳体，A356 用于后续需热处理的铸件，因为标准压铸牌号对 T6 处理响应不佳。

• 1
  ADC12 / A380通用型，强度和铸造性良好，壳体和支架的默认选择。
• 2
  A360耐腐蚀性更高，用于暴露于潮湿或道路盐环境的零件。
• 3
  AlSi10Mg导热性好，常用于电动车和电力电子壳体。
• 4
  A356可热处理，铸后需要 T6 性能时选用。

第一步是模具准备。清理模具，检查裂纹和冲蚀，并喷涂脱模剂。首模前稳定模温，通常通过模块内的油路或水路。冷模会产生冷隔；过热模具会导致粘模并延长加工节拍。多数车间在装夹时使用热像仪或接触式探头。

第二步是熔炼与处理。熔炉将合金保持在设定温度，金属经除气和精炼去除氢和氧化物。对铝而言，氢致气孔是主要敌人，因此铝液进入压射室前要检测。这一步也核对化学成分是否符合牌号。

第三步是实际压射。熔融金属舀入压射室，柱塞以高速高压将其压入模具。浇口和流道系统决定金属如何填充型腔。设计良好的浇口从远端向料饼方向填充，将空气从排气槽推出。浇口设计不良会困气并产生气孔。

第四步是冷却与顶出。零件在模壁处凝固，顶针将其推出。冷却时间由最厚壁厚决定，而非平均壁厚。厚壁段保温更久，在薄壁段已刚性时仍较软，翘曲由此开始。第五步包括去浇口、去毛刺，以及滚光、喷丸或热处理等铸后工序，之后零件转入机加工。

气孔是废品铸件中最常见的缺陷。它可能是困气或氢造成的气孔，也可能是厚壁段冷却时拉走金属形成的缩孔。两者对策不同。气孔通过改善排气和浇口设计解决。缩孔需要改变壁厚或增加局部镶块以加快厚壁段冷却。

冷隔和浇不足发生在金属未充满型腔就凝固时。这通常指向模温低、压射速度低，或壁厚对合金和流动长度而言太薄。提高压射速度有帮助，但仅到湍流开始卷入空气的临界点。

飞边和粘模是模具侧的问题。飞边来自分型面磨损或合模力不足，而非过大。粘模是铝粘在模具钢上，常由模温过高或脱模剂不足引起。两者都随生产批量增加而加剧，因此模具按计划检查，而非等缺陷出现才查。

翘曲和尺寸漂移常与冷却有关。零件各处冷却不均，意味着一侧先收缩。解决办法通常在模具冷却布局，而非设备。若漂移小且稳定，可在机加工中修正。若逐模变化，则工艺不稳定，需先处理。

• 1
  气孔困气或氢。改善排气、浇口设计和熔体处理。
• 2
  缩孔厚壁段冷却时拉走金属。通过冷却镶块或改壁厚解决。
• 3
  冷隔 / 浇不足金属过早凝固。提高模温或压射速度。
• 4
  飞边 / 粘模模具磨损或过热。检查分型线和脱模剂覆盖情况。

压铸件接近净成形，但达不到公差要求。铸态表面通常只能保持零点几毫米，而脱模所需的拔模斜度意味着垂直壁并非真正垂直。任何需要定位、密封或配合的特征都必须在铸后加工。

因此，先铸后加工是功能件的常规路径。铸件提供整体形状和内部加强筋，CNC 将关键面、内孔和螺纹加工到公差范围内。钜亮五金（GreatLight）在完成铸件的同一车间内加工铸件，避免了铸件与加工由不同供应商完成时出现的公差链。

并非所有零件都适合压铸。如果年产量低、几何形状经常变化，或者零件以机加工特征为主而实体部分很少，那么从坯料开始加工更快也更便宜。模具成本只有在量产时才能收回。对于原型和小批量，用 6061 或 7075 板材加工通常是更好的选择。

当零件确实以铸件形式进入量产时，我们根据需要加工的面数，在 3 轴、4 轴或 5 轴加工中心上加工。5 轴装夹可在一次装夹中加工到倾斜特征，这在铸件带有拔模斜度且各基准互不垂直时尤为重要。

壁厚是最关键的因素。大多数铝 HPDC 零件的壁厚在 1 mm 到 6 mm 之间，2 mm 到 3.5 mm 是强度和充填的最佳区间。低于 1 mm 的壁厚可行，但需要严格的工艺控制和调校良好的模具。高于 6 mm 的壁厚容易产生内部缩孔，应掏空或用加强筋重新设计。

圆角半径和拔模斜度比大多数图纸所体现的更重要。尖锐的内角会集中应力并限制金属流动。至少为壁厚一半的圆角可改善充填并减少开裂。壁面的拔模斜度应至少为 1° 到 2°，深腔处更大，否则零件在顶出时会拉伤和划伤。

凸台和加强筋的尺寸应相对于其所在壁面来确定。壁厚大于母体壁厚的凸台会形成最后冷却的热点，并向周围金属收缩。标准做法是掏空凸台或将其阶梯减薄，使壁厚保持均匀。加强筋应比其所加强的壁面更薄，通常为其 60% 到 80%。

最后，尽早确定哪些表面需要加工，并为其留出余量。每个面 0.3 mm 到 0.8 mm 的加工余量是典型值，铸件较大或模具尚新、仍在稳定时需留更多。基准特征应以能经受搬运的方式铸造或加工，因为下游所有工序都以它们为基准。