鑲嵌壓鑄是一種將預先制備好的固態嵌件（如金屬、陶瓷、塑料等）置入壓鑄模具中，再注入液態金屬使其緊密結合，形成復合結構鑄件的先進工藝。以下是對其技術要點、流程及應用的詳細說明：

基本原理與目的

鑲嵌壓鑄的核心在于通過一次成型實現多種材料的功能性集成。嵌件作為預加工部件嵌入鑄件特定位置，與后續注入的液態金屬共同固化，從而賦予成品局部區域特殊性能（如高強度、耐磨損、導電性等），或簡化裝配流程。例如，在鋁合金閥體中嵌入青銅密封環，可兼顧輕量化與耐蝕性；在手機框架內預埋不銹鋼螺母，能提升結構強度并省去后期攻絲工序。

關鍵工藝流程

嵌件設計與準備

根據功能需求選擇材料（鋼、銅、陶瓷等），加工至精確尺寸并清潔表面。部分嵌件需進行鍍層或涂層處理以增強結合力。

設計時需考慮嵌件的形狀穩定性，避免尖銳邊緣導致應力集中，同時預留錨固特征（如凸臺、凹槽）防止壓射時位移。

模具適配改造

模具需增設定位裝置（如彈簧銷、磁力吸盤或機械臂），確保嵌件在合模前精準固定。

調整澆道布局，避免高速液流直接沖擊嵌件造成偏移或損傷。必要時設置緩沖槽或分流錐引導金屬液平穩填充。

壓鑄參數控制

壓射速度：需平衡快速填充需求與嵌件穩定性，過高易沖散嵌件，過低可能導致冷隔缺陷。

模具溫度：均勻且略高于基體金屬液相線溫度，減少收縮差異引發的變形風險。

保壓時間：延長保壓階段可提高嵌件與金屬間的致密性，消除界面微小間隙。

后處理優化

清除飛邊、毛刺時需保護嵌件外露部分，必要時采用激光切割或手工打磨。

對嵌件暴露面進行防腐處理（如陽極氧化、電鍍），尤其當嵌件為異種金屬時需防止電化學腐蝕。

技術優勢與挑戰

優勢

性能躍升：通過材料組合突破單一金屬的性能限制，例如在承受高頻摩擦的部位嵌入硬質合金，顯著延長使用壽命。

成本效益：僅在關鍵部位使用昂貴材料（如鈹銅觸點），其余部分采用廉價基材（如鋅合金），降低整體成本。

工藝整合：直接成型出帶螺紋、軸承座或導電接觸面的復雜結構，取消傳統焊接或鉚接工序。

設計自由度：支持多層嵌套（如鋁基體+鋼襯套+塑料密封圈），滿足多維度的功能需求。

挑戰

界面結合質量：嵌件與基體間可能出現氣孔、裂紋或脫層，需通過真空壓鑄或局部加壓改善潤濕性。

熱膨脹匹配：嵌件與金屬基體的熱膨脹系數差異過大會導致冷卻后產生內應力，需通過材料配對或預熱嵌件緩解。

生產節拍：嵌件的自動上料與定位增加了周期時間，需優化自動化系統以維持效率。

典型應用案例

汽車領域：發動機缸蓋內嵌入鑄鐵喉口，利用鑄鐵的高耐磨性抵抗氣門反復沖擊；新能源車電池包鋁合金殼體中嵌入銅排，優化電流傳輸路徑。

消費電子：筆記本電腦轉軸處嵌入不銹鋼襯套，提升開合耐久性；無線充電器外殼內預埋釹鐵硼磁鐵，實現精準吸附。

工業設備：液壓泵殼體中嵌入粉末冶金含油軸承，實現自潤滑功能；工業機器人關節處嵌入石墨銅套，降低摩擦系數。

與常規壓鑄的對比

相較于傳統單材壓鑄，鑲嵌壓鑄的核心差異在于材料體系的主動設計。它突破了“一種材料決定全部性能”的限制，通過人工干預實現性能分區。例如，普通壓鑄的剎車卡鉗可能因強度不足而厚重，而采用鑲嵌壓鑄可僅在承力區嵌入高強度鋼芯，其余部分使用輕量化鋁合金，實現減重30%的同時滿足制動載荷要求。

技術發展趨勢

隨著新能源汽車和5G通信設備的普及，鑲嵌壓鑄正朝著高精度、多功能方向發展。例如，電動汽車電機殼體內嵌入溫度傳感器插件，實時監測運行狀態；基站濾波器腔體中嵌入介電陶瓷塊，優化信號傳輸性能。未來，隨著3D打印技術的進步，異形嵌件的設計自由度將進一步擴展，推動該工藝在航空航天和醫療器械等領域的應用。