压铸与金属注射成型对比

• 1
  压铸与金属注射成型速览
• 2
  两种工艺如何填充模具
• 3
  两种工艺可实际使用的合金
• 4
  壁厚、脱模斜度与特征尺寸
• 5
  模具成本、批量与单件成本
• 6
  两种工艺可达到的公差

压铸将合金熔化后高速压入淬硬钢模具。金属在数秒内凝固，模具打开，零件脱出。加工节拍通常为 30 至 90 秒，因此该工艺在铝、锌壳体、支架和盖板上占主导。

金属注射成型（通常简称 MIM）以细金属粉末与热塑性粘结剂混合为原料。该原料像塑料一样注塑成型，得到生坯。随后脱除粘结剂，在接近熔点温度下烧结，零件收缩约 15% 至 20%，致密度达到理论密度的约 96% 至 99%。

收缩是均匀的，这正是 MIM 能保证精密特征的原因。10 mm 凸台与 40 mm 跨距按相同百分比收缩，因此制作良好的模具能保持几何形状。压铸收缩不均匀，因为厚壁冷却比薄壁慢，收缩量不同。

这一差异解释了下面大部分选择规则。几何均匀且薄壁时，MIM 占优。零件较大、壁厚较厚时，压铸占优。

• 1
  两者填充都很快区别在于冷却阶段，而非填充阶段。
• 2
  烧结决定 MIM 公差收缩可预测，但不为零。
• 3
  压铸需要脱模斜度和厚壁MIM 两者都不需要。

铝和锌在压铸中占主导。ADC12 和 A380 流动性好，铸态表面质量好。镁 AZ91D 常用于对重量敏感的部位。高熔点合金则不同：模具无法承受 1,400 °C 以上的熔融不锈钢或工具钢反复接触。

MIM 可使用压铸无法使用的合金。17-4PH 不锈钢、316L、420、430 和低合金钢均为常规。钛和铜原料也存在。如果零件需要耐腐蚀、耐磨或磁响应，压铸通常无法一体成型。

力学性能取决于合金。烧结 17-4PH 经适当热处理后强度约为锻件的 90%，316L 兼具良好塑性和耐腐蚀性。铸铝较软且多孔，不适合承载卡扣或耐磨表面。

多孔铸件还会残留电镀液。如果零件需要阳极氧化或电镀达到外观标准，多孔会在后处理后表现为起泡或点蚀。

• 1
  压铸胜在金属用量每公斤成本低，限于低熔点合金。
• 2
  MIM 胜在合金范围钢、不锈钢和钛均可使用。
• 3
  多孔影响后处理铸件表面电镀后可能起泡。

压铸壁厚需足够在金属凝固前完成填充。大型零件低于约 2 mm 时会出现欠铸和冷隔。每侧 1 至 3 度脱模斜度为常规，以便脱模。尖锐内角会集中应力，顶出时可能开裂。

MIM 可成型 0.5 至 3 mm 壁厚且无需脱模斜度，能填充压铸无法成型的盲孔、槽和交叉钻孔通道。模具可实现小至约 0.1 mm 的内部特征，但极细特征会增加模具成本，可能需要在设计冻结前讨论。

代价是尺寸。MIM 零件通常小于 100 g，因为脱脂时粘结剂需从零件内部逸出。厚壁脱脂更慢，可能开裂或起泡。500 g 不锈钢支架无论几何多复杂，都不适合 MIM。

压铸则擅长相反的情况。4 kg 铝壳体、6 mm 壁厚加几条加强筋，可一次压铸成型，单件成本低，之后可加工密封面。

• 1
  薄壁且复杂选 MIM，无需脱模斜度。
• 2
  大件且厚实选压铸，需脱模斜度和较大圆角。
• 3
  混合几何主体压铸，关键面机加工。

模具是第一个实际决策。压铸模具昂贵且制造周期更长，因为它必须承受热循环和高注射压力。MIM 模具在成本和交期上更接近注塑模。没有图纸，这两个数字都不应报价。

单件成本把两种工艺区分开来。压铸材料成本低、周期快，因此对于简单零件，产量在 10,000 件以上时通常更便宜。MIM 原料成本更高，但省去了二次机加工和装配。当铸件需要四道钻孔工序和一道攻丝工序时，差距会迅速缩小。

存在一个盈亏平衡区间。年产量低于约 5,000 件时，两种工艺都不值得开硬模，试产阶段应考虑 CNC 加工或真空复模。5,000 到 50,000 件之间，MIM 与压铸确实有竞争力，由几何形状决定。高于此区间，两者都很强；此时按合金和公差选择，而不是按价格。

还有一项常被忽略：后处理。铸件通常需要修边、去毛刺，并对密封面进行机加工。烧结件可能需要整形工序或滚光处理。比较报价前，两项都要计入预算。

• 1
  低产量试产用 CNC 或真空复模。
• 2
  中产量几何形状决定胜出者。
• 3
  高产量合金和公差决定胜出者。

压铸件在短尺寸上的铸态公差约为 ±0.05 mm，长尺寸上会因热收缩而漂移。关键内孔、轴承座和密封面通常在铸后机加工。这是标准做法，不是缺陷。

MIM 烧结后公差约为尺寸的 ±0.3%，在 20 mm 特征上约为 ±0.06 mm。整形或精压可收紧特定特征。与压铸一样，最紧的特征通常后续机加工完成。

两种工艺在公差上都无法与 CNC 竞争。如果图纸要求 ±0.005 mm 或 Ra 0.2–0.8 μm 表面，最后一道工序将是机加工。实际问题是零件有多少部分必须机加工，这正是 MIM 近净成形最能省钱的地方。

一条实用规则：如果超过约 30% 的表面需要机加工，近净成形的优势就没了。重新设计使关键面可触及，或改用机加工零件。

• 1
  铸态短尺寸 ±0.05 mm。
• 2
  烧结态尺寸的 ±0.3%。
• 3
  关键面两种工艺都要机加工。