壓鑄通常是在壓力作用下，將熔融金屬射入閉合的鑄型及壓型中，金屬在模型內凝固成尺寸精確的鑄件。冷卻后開啟鑄型將鑄件脫出，隨后再閉合鑄型射入熔融金屬以鑄造下一個鑄件，這樣依次進行。鑄型的開啟、閉合以及熔融金屬的壓射，通常都是由壓鑄機來完成的。一般來說，壓鑄機的體積大、強度高，足以承受鑄型閉合后射入金屬時所施加的壓力。
目前，壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)已(yi)成(cheng)(cheng)為工(gong)業(ye)化、大(da)批量(liang)生(sheng)產(chan)輕金(jin)屬(shu)制品的(de)(de)主要(yao)(yao)成(cheng)(cheng)型方法(fa)(fa)，特別是鋁(lv)、鋅(xin)及(ji)鎂等(deng)合(he)金(jin)，并已(yi)發(fa)展到一定自(zi)動化的(de)(de)程度。壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)提供從原(yuan)材料到成(cheng)(cheng)品的(de)(de)一種低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)、大(da)批量(liang)的(de)(de)生(sheng)產(chan)方式。壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)法(fa)(fa)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)，完全取決于與(yu)壓(ya)(ya)型本(ben)(ben)身的(de)(de)耐用(yong)(yong)性(xing)-即(ji)使用(yong)(yong)壽命。壓(ya)(ya)型應能(neng)承受多(duo)次的(de)(de)重復操作(zuo)使用(yong)(yong)，包括劇(ju)烈的(de)(de)熱沖擊及(ji)機械沖擊而不變形(xing)或損(sun)壞(huai)。良好(hao)的(de)(de)壓(ya)(ya)型及(ji)操作(zuo)條件使壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)能(neng)生(sheng)產(chan)出的(de)(de)金(jin)屬(shu)鑄(zhu)(zhu)件，要(yao)(yao)比用(yong)(yong)其(qi)他熱加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)(cheng)型方法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件，在尺寸精度和(he)表(biao)面光潔度方面更好(hao)。
多年來(lai)，研究(jiu)者力圖(tu)將在低熔(rong)點(dian)結構金(jin)(jin)(jin)屬上獲得(de)應用(yong)成功的(de)壓鑄法，也應用(yong)于(yu)高(gao)(gao)熔(rong)點(dian)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)鑄造(zao)(zao)上。盡管壓型表面受(shou)到的(de)熱沖(chong)擊(ji)(ji)嚴(yan)重程度不同，過早的(de)產(chan)生(sheng)龜裂或(huo)熱裂，使壓型的(de)使用(yong)性能(neng)受(shou)到限制，但某些黃銅及青(qing)銅零件現已(yi)能(neng)正式用(yong)壓鑄生(sheng)產(chan)了。當然，壓型抵抗這(zhe)種破壞的(de)能(neng)力，部分取決于(yu)鑄造(zao)(zao)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)溫(wen)度，例如(ru)，合金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)壓型就(jiu)可(ke)以幾十(shi)萬次(ci)循環來(lai)生(sheng)產(chan)鋅鑄件，若對(dui)黃銅鑄件來(lai)說，就(jiu)只能(neng)用(yong)幾千次(ci)。壓鑄在高(gao)(gao)熔(rong)點(dian)鐵(tie)基金(jin)(jin)(jin)屬方面的(de)應用(yong)，集中在耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬鎢和鉬的(de)形狀及大小方面，適于(yu)制造(zao)(zao)壓鑄的(de)壓型之后才有可(ke)能(neng)。這(zhe)些耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬及其(qi)合金(jin)(jin)(jin)具有非凡的(de)熱性能(neng)和機械(xie)性能(neng)，使得(de)壓型能(neng)承受(shou)鋼(gang)、鐵(tie)合金(jin)(jin)(jin)在壓鑄時特別嚴(yan)酷(ku)的(de)熱沖(chong)擊(ji)(ji)要求，從而提高(gao)(gao)壓型的(de)使用(yong)壽命。
早在20世紀70年代，壓鑄就被認為是不銹鋼及合金成型方面可采用的生產方法，尤其是當采用其他制造方法有困難或成本高的零件時，更是如此。現在黑色金屬壓鑄法在許多領域的應用與鍛造，精密鑄造以及用型材切削加工方面都處于競爭的地位。
圖(tu)2-16是壓(ya)鑄工藝過程的示意圖(tu)。
1. 不(bu)銹(xiu)鋼壓(ya)鑄的優點
不(bu)銹鋼壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鑄的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個重要(yao)的(de)(de)(de)經濟(ji)優點是(shi)(shi)(shi)，該法(fa)能利用廉(lian)價的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼廢料作為原料。用該方法(fa)鑄造所(suo)產生(sheng)的(de)(de)(de)廢料（如直澆道(dao)、橫(heng)澆道(dao)等(deng)）是(shi)(shi)(shi)非常清潔(jie)、純凈的(de)(de)(de)，只要(yao)進一(yi)(yi)步加(jia)工處理(li)，便可回(hui)收再用。此外，金(jin)屬壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鑄法(fa)，還可用來生(sheng)產一(yi)(yi)些(xie)不(bu)能直接從棒材或鍛坯(pi)制取合金(jin)零件；或者是(shi)(shi)(shi)它(ta)們的(de)(de)(de)形狀(zhuang)不(bu)可能或難以用切(qie)削加(jia)工的(de)(de)(de)方法(fa)加(jia)工的(de)(de)(de)零部件。可是(shi)(shi)(shi)，在生(sheng)產不(bu)銹鋼壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鑄件的(de)(de)(de)成本中，壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)的(de)(de)(de)維(wei)修(xiu)費用要(yao)比非鐵合金(jin)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)鑄件的(de)(de)(de)大(da)得多。甚至(zhi)在最佳的(de)(de)(de)情況下，用來生(sheng)產鋼鑄件的(de)(de)(de)耐高(gao)溫金(jin)屬壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)的(de)(de)(de)壽命也遠(yuan)不(bu)如生(sheng)產鋁(lv)及鋅壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鑄件壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)的(de)(de)(de)使用壽命。經濟(ji)成本的(de)(de)(de)另一(yi)(yi)問題是(shi)(shi)(shi)，在生(sheng)產不(bu)銹鋼或高(gao)合金(jin)鋼壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鑄件的(de)(de)(de)費用中，相當大(da)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)部分是(shi)(shi)(shi)用在壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)的(de)(de)(de)維(wei)修(xiu)費上。
金屬壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)法(fa)適用(yong)于(yu)成分范圍(wei)很廣的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)金，從生產鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵到(dao)工具鋼(gang)(gang)零件。在(zai)(zai)黑(hei)色(se)金屬中，不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)似(si)乎最能提(ti)供發(fa)揮這種(zhong)方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)最佳機(ji)會，這主要是由(you)于(yu)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)用(yong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)方(fang)法(fa)比(bi)低合(he)(he)(he)金結構(gou)鋼(gang)(gang)易(yi)于(yu)成型(xing)，容易(yi)獲得(de)表(biao)面光潔度高及致密的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件，而(er)且壓(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)壽命(ming)較長。所(suo)有(you)這些，被認為(wei)是由(you)于(yu)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)熱導(dao)率比(bi)低合(he)(he)(he)金結構(gou)鋼(gang)(gang)要低得(de)多(duo)的(de)(de)(de)緣故(gu)，此外，黑(hei)色(se)金屬在(zai)(zai)用(yong)耐高溫壓(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)進行(xing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)時，其(qi)凝(ning)固(gu)(gu)速(su)度特(te)別快，這對(dui)鋼(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的(de)(de)(de)結構(gou)和性能都(dou)有(you)一定的(de)(de)(de)好處。對(dui)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)來說，最顯著的(de)(de)(de)效果就(jiu)是提(ti)高其(qi)耐腐蝕性，因為(wei)壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)速(su)度非(fei)常之快，這就(jiu)可防止通常發(fa)生在(zai)(zai)液態金屬凝(ning)固(gu)(gu)時，由(you)于(yu)間隙夾雜物所(suo)引起(qi)的(de)(de)(de)偏析，這對(dui)提(ti)高鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的(de)(de)(de)耐腐蝕性能至關(guan)重要。由(you)于(yu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件凝(ning)固(gu)(gu)速(su)度快，可促使(shi)(shi)細的(de)(de)(de)晶粒組織形成。因此，許多(duo)鐵合(he)(he)(he)金壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件都(dou)顯示出對(dui)熱處理的(de)(de)(de)敏感性。
2. 壓鑄工藝
壓(ya)鑄工藝已用(yong)(yong)于生(sheng)產各(ge)種類型的(de)(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼壓(ya)鑄件(jian)。在(zai)(zai)馬(ma)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼系(xi)列(lie)中(zhong)(zhong)有12Cr12(403),12Cr13(410),20Cr13(420),17Cr16Ni2(431)和(he)68Cr17(440);在(zai)(zai)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼系(xi)列(lie)中(zhong)(zhong)有12Cr18Ni9(302),06Cr19Ni10(304),20Cr25Ni20(310)和(he)06Cr17Ni2Mo2(316);沉淀硬化(hua)鋼系(xi)列(lie)中(zhong)(zhong)有05Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH).一(yi)般(ban)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)澆注(zhu)溫度(du)在(zai)(zai)1500~1600℃,這個溫度(du)比(bi)銅及其合金的(de)(de)(de)(de)澆注(zhu)溫度(du)略高(gao)。金屬在(zai)(zai)容(rong)量(liang)為200~300kg的(de)(de)(de)(de)無芯(xin)感應(ying)電爐中(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)化(hua)。由于壓(ya)鑄機每射(she)壓(ya)一(yi)次只(zhi)能澆注(zhu)一(yi)小部分金屬液，為了(le)使射(she)壓(ya)持(chi)續(xu)進(jin)(jin)(jin)行(xing)，金屬液必須在(zai)(zai)爐中(zhong)(zhong)保溫，這就(jiu)要求采用(yong)(yong)惰性氣(qi)(qi)體(ti)進(jin)(jin)(jin)行(xing)保護，使熔(rong)(rong)化(hua)得以順(shun)利進(jin)(jin)(jin)行(xing)。為了(le)防止不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)容(rong)易(yi)氧化(hua)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學成分如Cr、Mn、Si、C等的(de)(de)(de)(de)損失，不銹(xiu)(xiu)鋼熔(rong)(rong)化(hua)多(duo)用(yong)(yong)氮氣(qi)(qi)作(zuo)為保護性氣(qi)(qi)體(ti)。
目前，不(bu)銹鋼壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)法仍(reng)采用(yong)(yong)(yong)，手端澆包(bao)從(cong)附近(jin)的(de)(de)熔爐(lu)中(zhong)取出(chu)金屬(shu)(shu)液，對壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)機(ji)進(jin)行(xing)金屬(shu)(shu)液的(de)(de)澆注(zhu)，這與(yu)一般鋁合金壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)生產(chan)相類似。操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)用(yong)(yong)(yong)澆包(bao)從(cong)熔爐(lu)中(zhong)取出(chu)金屬(shu)(shu)液，澆入(ru)壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)機(ji)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)射(she)系統，然后按動電鈕，將金屬(shu)(shu)液壓(ya)(ya)(ya)(ya)射(she)入(ru)壓(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)中(zhong)。般射(she)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)范圍為5000~15000psi(1psi=6894.76Pa)。金屬(shu)(shu)射(she)入(ru)壓(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)，在(zai)(zai)壓(ya)(ya)(ya)(ya)射(she)系統的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)下，不(bu)到(dao)1秒即可完成。對一些(xie)相當薄（從(cong)1~20mm)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)，實際在(zai)(zai)1秒內(nei)便開始(shi)凝(ning)固(gu)了(le)。鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)在(zai)(zai)壓(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)中(zhong)的(de)(de)停(ting)留時間(jian)，即從(cong)金屬(shu)(shu)液射(she)入(ru)到(dao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)開啟(qi)取出(chu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)之間(jian)的(de)(de)時間(jian)間(jian)隔(ge)一般約2~4秒。為了(le)防止“冷隔(ge)”和(he)其(qi)他鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)缺陷，以獲(huo)得表(biao)面(mian)光(guang)(guang)潔的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)，壓(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)必須預(yu)熱(re)，平均操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)溫度(du)(du)要保持在(zai)(zai)幾百攝氏度(du)(du)，適宜的(de)(de)溫度(du)(du)取決于鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)金屬(shu)(shu)的(de)(de)特性(xing)。在(zai)(zai)金屬(shu)(shu)射(she)入(ru)壓(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)之前，在(zai)(zai)壓(ya)(ya)(ya)(ya)型(xing)的(de)(de)表(biao)面(mian)需(xu)要涂刷一層分型(xing)劑，石墨(mo)是良好(hao)的(de)(de)分型(xing)劑，其(qi)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)是改(gai)善表(biao)面(mian)的(de)(de)光(guang)(guang)潔度(du)(du)，使射(she)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)速度(du)(du)更快(kuai)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)光(guang)(guang)潔度(du)(du)就越高(gao)。但(dan)是這種情(qing)況通常是在(zai)(zai)犧(xi)牲鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)內(nei)部的(de)(de)致密性(xing)和(he)無疏松的(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)(jian)(jian)下獲(huo)得的(de)(de)。在(zai)(zai)良好(hao)的(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)(jian)(jian)下，奧氏體不(bu)銹鋼壓(ya)(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)態表(biao)面(mian)光(guang)(guang)潔度(du)(du)可達到(dao)0.008~0.0013mm。
一個(ge)(ge)在現代壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)機(ji)上工(gong)作(zuo)的(de)熟練操(cao)作(zuo)者(zhe)，每小時(shi)的(de)生產率可達100件(jian)或更多(duo)。與其他鑄(zhu)(zhu)造工(gong)藝方法相比，壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)工(gong)藝每一個(ge)(ge)操(cao)作(zuo)者(zhe)的(de)生產量要高得多(duo)，特(te)別是(shi)(shi)當(dang)采用多(duo)型(xing)腔的(de)壓(ya)(ya)(ya)型(xing)時(shi)，更是(shi)(shi)如(ru)此。對于小件(jian)，壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)工(gong)藝的(de)每一次操(cao)作(zuo)，這(zhe)種(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)(ya)型(xing)可以同(tong)時(shi)包含10個(ge)(ge)以上不同(tong)的(de)型(xing)腔，或是(shi)(shi)所有的(de)型(xing)腔都是(shi)(shi)同(tong)一種(zhong)(zhong)零(ling)件(jian)或有關的(de)同(tong)一類不同(tong)的(de)零(ling)件(jian)。
一般(ban)壓(ya)鑄(zhu)(zhu)件的質(zhi)量從幾克到(dao)幾千克，鑄(zhu)(zhu)件的尺寸(cun)(cun)從小于(yu)1cm到(dao)最長尺寸(cun)(cun)為20~30cm.鑄(zhu)(zhu)件的尺寸(cun)(cun)公差可達到(dao)每厘(li)米(mi)百分之幾毫(hao)米(mi)。
由(you)(you)(you)于不銹鋼與(yu)壓(ya)(ya)型(xing)(xing)所用耐高(gao)溫合(he)金(jin)的(de)(de)(de)熱膨脹系數有(you)著很大的(de)(de)(de)差別，因此壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)外表面(mian)在(zai)大多數情況下不需要拔模(mo)斜度(du)，但鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)內表面(mian)則需要拔模(mo)斜度(du)，即零(ling)件(jian)(jian)(jian)與(yu)芯(xin)子的(de)(de)(de)表面(mian)最少(shao)必須有(you)5°~10°的(de)(de)(de)斜度(du)。選擇相(xiang)當簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)零(ling)件(jian)(jian)(jian)可直接(jie)由(you)(you)(you)帶(dai)有(you)確定(ding)內腔(qiang)的(de)(de)(de)兩半壓(ya)(ya)型(xing)(xing)組成(cheng)。比(bi)較(jiao)復雜(za)的(de)(de)(de)零(ling)件(jian)(jian)(jian)可由(you)(you)(you)帶(dai)有(you)活動芯(xin)子的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)型(xing)(xing)制得(de)，或由(you)(you)(you)帶(dai)有(you)空腔(qiang)的(de)(de)(de)具(ju)體部(bu)件(jian)(jian)(jian)組成(cheng)。這(zhe)些部(bu)件(jian)(jian)(jian)通(tong)過壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)機在(zai)兩半主要壓(ya)(ya)型(xing)(xing)開型(xing)(xing)之前(qian)由(you)(you)(you)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)中(zhong)取出(chu)或同(tong)時(shi)(shi)取出(chu)。一(yi)般壓(ya)(ya)型(xing)(xing)都設(she)計有(you)輔助桿(gan)（頂出(chu)桿(gan)），當一(yi)個壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)循(xun)環結束時(shi)(shi)，壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)機開啟壓(ya)(ya)型(xing)(xing)，通(tong)過頂桿(gan)便很容易將壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)從壓(ya)(ya)型(xing)(xing)型(xing)(xing)腔(qiang)中(zhong)頂出(chu)。
3. 壓鑄后處理(li)
不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)壓鑄(zhu)件的直澆道使(shi)用(yong)圓盤(pan)鋸(ju)或(huo)整形(xing)壓力機加(jia)以切除。奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)件一般在壓鑄(zhu)后(hou)不(bu)(bu)(bu)需要(yao)進(jin)行(xing)熱處理，因為壓鑄(zhu)后(hou)的零件具有足夠的強度(du)和韌性。馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)鑄(zhu)件，如(ru)12Cr12(403)、12Cr13(410)、17Cr16Ni2(431)等，往往在壓鑄(zhu)后(hou)可能超過需要(yao)的硬度(du)，特(te)別是(shi)當碳的含量接近或(huo)超過一定限(xian)度(du)時，更是(shi)如(ru)此。所以，這類(lei)零件需要(yao)進(jin)行(xing)回(hui)火或(huo)退火處理以降低硬度(du)，提高(gao)韌性。最后(hou)鑄(zhu)件根據不(bu)(bu)(bu)同使(shi)用(yong)場(chang)合，應(ying)用(yong)清理滾筒、振動拋光(guang)機、砂(sha)輪(lun)磨(mo)光(guang)機等常用(yong)方法進(jin)行(xing)清理。一般零件的內(nei)部詳細形(xing)狀不(bu)(bu)(bu)容易(yi)壓鑄(zhu)出來(lai)，例(li)如(ru)螺(luo)紋孔(kong)等，就需要(yao)對壓鑄(zhu)件進(jin)行(xing)切削加(jia)工(gong)獲得的。一般用(yong)壓鑄(zhu)法生產的不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)零件的清理工(gong)作量要(yao)比鍛造和砂(sha)型鑄(zhu)造所花的清理工(gong)作量小(xiao)得多(duo)。
