概述壓鑄(die-casting)技術
2023/03/04閱讀時間約 6 分鐘
概述壓鑄(die-casting)技術
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壓鑄件的應用已經非常廣泛了，舉凡在賣場上看到的電視支架，手機架、電器用品的結構件，以及其他任何產品的各種用途，在在都顯示了壓鑄件在ID 造型設計和機構設計，甚至熱流設計上，已經廣泛的被當作對策(solution)的選項之一了。既然這個技術(壓鑄)已經被廣泛應用了，身為機構設計的一員就更不能剌掉這個專業技術的了解。今天3C機構設計爸整理了這個技術的相關衍伸，讓大家對於壓鑄技術有全盤性的了解。首先，要知道壓鑄的成形概念，雖然和塑膠的射出成型同樣是利用模腔(公模、母模)的成型方式有一樣的概念，但是在模具設計、壓鑄成型、以及後加工三大流程 (process)卻和塑膠的射出成型有著非常大的區別。那麼，今天今天就這幾個技術的面相，來跟各位做一個分享。
在進入三大流程之前，我們要先知道壓鑄的機器有兩種，分別是冷式壓鑄和熱式壓鑄。網路上說明的很多，但很多第一次接觸、甚至已經接觸過壓鑄的朋友，可能還不知道如何分別，3C機構設計爸就用最淺顯的語言來讓大家立馬分別壓鑄機器的差異，簡單來說，就是….
冷式壓鑄: 設備有壓鑄機器+熔融的鍋爐。在冷式壓鑄機旁多了一個鍋爐，材料在鍋爐中熔融後，舀入壓鑄機的盛裝槽中，再利用推進器(桿)將熔融的材料推進到模腔內，冷卻後即成型。
熱式壓鑄: 設備只有壓鑄機。由於壓鑄機器已經包括了加熱器，所以在壓鑄機旁就沒有額外的爐子了。
在機構設計完成後，壓鑄模具的開發過程中，3C機構設計爸簡單的整理幾項必須特別檢視的重點：
- 渣包設計：渣包的設計是在塑膠射出成型模具中所沒有的，渣包的目的在於壓鑄成型中的所有不好的狀況都被推到渣包中，所以渣包的位置(多處）選擇非常重要。至於渣包的功能，大致上有 a).渣包可以容納最先進入型腔的冷金屬液和混入其中的氣體與氧化夾雜，也就是說把不好的熔融金屬推到渣包中，而不會殘留在模腔的產品上面。b).與澆注系統一起控制金屬液充填的流動狀態，防止局部產生渦流。c). 作為熱源的一部分，改善模具型腔溫度場的分布，減少鑄件流痕、冷隔和澆不足的現象。d).作為壓鑄件脫模時推桿推出的位置。e).在動模上設置溢流槽，增大壓鑄件對動模的包緊力，使開模時壓鑄件能留在動模，便於退出機構脫模。
- 渣包和工件連結的位置選擇：渣包，顧名思義就是壓鑄成型品在壓鑄成型後的廢料，當渣包被敲掉之後，如果渣包和工件的連接點設計不當，那麼在渣包被敲掉的同時，如果造成工件的崩角，那這個工件就必須報廢了，當然模具也必須修改，甚至於重新開模。所以，鑑於在轉角的位置如果崩掉的話就無法補土的狀況，注入口的位置及設計就非常重要了。
- 在壓鑄模具，不會有斜銷的存在。也就是說在公模，所有結構只能順著脱模方向，如果公模需要卡孔、卡槽、或是特殊模具倒勾的結構特徵，這些特徵都會由後加工來達成。這也是跟塑膠射出成型模具很大的差別。
- 如何對壓鑄模具做design review呢？以下有幾點供參考
4-1.通常3C機構設計爸會先評估廠商所建議的使用壓鑄機台的噸數是否夠。否則，往往很多問題的發生是來自鎖模力不足而造成的。
4-2. 模流分析也是必要的一環。但，目前還是有很多開模廠商沒有這種分析能力，那就只能憑經驗對模具的設計多加檢視。
4-3. 如前面所述，注入口的位置及渣包的對應位置也必須做一個檢視。
在壓鑄件的後加工 (second operation)大致上有以下幾個工序
- 在壓鑄件成型之後，parting line和渣包的毛刺非常多，所以，第一個後加工工序就是去毛邊、敲掉廢料。
- 粗加工，磨掉粗胚的廢料。
- 接下來進入粗打磨。把工件四周和表面做一次粗打磨，這時候，如果發現有氣孔或沙孔的現象，要判斷這些沙孔的發生原因，短期對策可以用補土來克服，長期對策可從原料、模具或壓鑄條件來檢視，做改善方案(如果可能的話)。如果模具和壓鑄成型條件克服不了，那麼補土可能就會是長期對策了。
- 攻牙：為了結構的需求，壓鑄件可能需要攻牙孔，往往牙孔損壞或攻牙不良，整個壓鑄件就報銷了。這時候，可以使用牙套來當作牙孔不良的對策。但是，牙套的規格以及提供的強度是必須特別注意的。
- 細打磨。在表面補土之後，細打磨的目的是讓壓鑄工件表面細緻化，在後面的烤漆製程才會有很好了美觀表現。
- 外觀、美觀處理。烤漆是對壓鑄件美觀處理最常用的對策，但內構件如果不要求外觀規格的話，倒是可以把烤漆費用省下來。另外，有人在問，壓鑄鋁合金件可不可以用陽極處理來達到表面外觀美化，以及不同顏色的需求。3C機構設計爸要給大家一個正確的資訊，壓鑄鋁合金和鋁擠使用的鋁合金不同，所以，壓鑄鋁合金不適合用陽極處理來達到美觀的需求，因為陽極處理在壓鑄鋁合金工件的表面上的表現會呈現不均勻光澤，也不美觀。
在壓鑄材料的應用上，壓鑄件的使用非常廣泛，除了用於內部結構件、外部結構件或支撐結構，甚至當作配重塊、熱傳導的介面部件之一。另外，在重量非常敏感的系統規格上，壓鑄件可以同時兼顧結構和減重的雙重目的。例如鋁鎂合金的比重只有2.7，對於減重可以有非常大的幫助。至於壓鑄技術普遍使用的材質，夯不啷噹也不少，比如說鋁合金，沖壓件的鋁合金跟壓鑄件的鋁合金的原料是完全不同系列的材料，對於熱傳導係數更是全然的不同，那，到底要怎麼收集這些資訊呢？3C機構設計爸整理了業界普遍使用的材料給各位參考(如附圖)，包括了比重、導熱係數…..等等，這些原料的資訊在計算重量或導熱的評估上，都是一個非常重要的參考資料。按讚分享後，以真實姓名在2023-3-12前郵件到3C機構設計爸郵箱地址提出需求，3C機構設計爸將儘快回覆並送出檔案。
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