金属铸造

工艺过程

金属铸造（metal casting）是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间，铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。

简介

历史

在古代，中国、印度、巴比伦、埃及、希腊和罗马就已经铸造兵器、祭器、艺术品和家庭用具。早期的铸件是用金、银、铜及其合金制作的。青铜器时代是人类文明史上光辉灿烂的一页；以后又出现铸铁件。中国早在战国时期就广泛使用铸铁件，技术传统源远流长。金属铸造冶金和铸造是相辅相成的工艺过程，中国古代“冶铸”一词反映了这一事实。尽管后世铸造工艺已发展成机械制造工艺中相对独立的分支学科，但与冶金工艺仍然密不可分。

① 铸铁铸铁已有悠久的历史，但发展速度缓慢。直到1722年，列奥米尔创制“冲天炉”，并开始用显微镜研究铸铁的组织和断口，情况才发生变化。1734年斯韦登贝里(Svedenberg)所著《铸铁学》(Deferro)问世，对铸铁工艺有了初步的理论认识。1765～1785年间，由于蒸汽机的出现，从18世纪60年代起机器制造业中大量使用铸铁，运输部门也使用铸铁轨，1788年为巴黎自来水厂生产了总长60公里的输水铸铁管。铸铁需求量的增加发展，促进了铸铁的技术进步和理论研究工作。

② 铸钢的熔点高，成分控制（如脱氧等）复杂，直到1740年才出现坩埚法炼钢，开始发展工艺。

③ 铸铝 1886年发明熔盐电解制铝。到20世纪初，铝及其合金的铸造业迅速发展起来，在有色金属铸造中已居首位。而传统的铜合金铸件所占的比例却逐渐减少了。

已发展出适应各种需求的金属铸造方法，可以经济地制作复杂形状和各种尺寸的铸件。

金属的铸造性能包括：①流动性，液态金属充满铸型的能力；②收缩倾向,从液态到固态体积收缩大,易产生缩孔等缺陷，又线性尺寸收缩大，影响铸件的最终尺寸精度；③热裂倾向，有的金属和合金在铸造过程中容易产生裂纹和偏析倾向等。

分类

金属铸造种类造型方法习惯上分为：

① 普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。

② 特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。

金属铸造工艺通常包括：

① 铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；

② 铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；

③ 铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。

特点

优点

金属型冷却速度较快，铸件组织较致密，可进行热处理强化，力学性能比砂型铸造高15%左右。

金属型铸造，铸件质量稳定，表面粗糙度优于砂型铸造，废品率低。

劳动条件好，生产率高，工人易于掌握。

缺点

金属型导热系数大，充型能力差。

金属型本身无透气性。必须采取相应措施才能有效排气。

金属型无退让性，易在凝固时产生裂纹和变形。

应用

砂型铸造

砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。砂型比金属型耐火度更高，因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。

砂型铸造用的模具，一般木材制作，通称木模。为了提高尺寸精度较高，也常使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高，但仍比金属型铸造用的模具便宜得多，在小批量及大件生产中，价格优势尤为突出。

金属型铸造

采用金属型铸造时，必须综合考虑下列各因素：制造周期长、成本高，不适合单件、小批生产；不适宜铸造形状复杂（尤其是内腔）、薄壁和大型铸件（金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制，所以金属型不适合于特别大的铸件生产）模具费比砂型贵，比压铸便宜。

重力铸造

广泛用于各种有色铸件的生产，但金属型铸造也存在金属利用率低、薄壁复杂铸件浇注困难、铸件组织密度相对压力铸造较低等缺点。

高压铸造

因为金属液在高压、高速下充填型腔的过程中，不可避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部，形成皮下气孔，所以铝合金压铸件不宜热处理，锌合金压铸件不宜表面喷塑（但可喷漆）。否则，铸件内部气孔在作上述处理加热时，将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。

压铸件的机械切削加工余量也应取得小一些，一般在0.5mm左右，既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低成本，又可避免穿透表面致密层，露出皮下气孔，造成工件报废。

由于压铸件件内部疏松，塑性、韧性差，不适合于制造承受冲击载荷件。铸件壁厚均匀，并以3~4mm薄壁铸件为宜，最大壁厚应小于6~8mm，以防止缩孔等缺陷。避免机加，以防止内部孔洞外露。

低压铸造

金属液在压力作用下充型，可以提高金属液的流动性，铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利；铸件在压力作用下结晶凝固，并能得到充分地补缩，故铸件组织致密，机械性能高；提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90%。劳动条件好，生产效率高，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。

低压铸造对合金牌号的适用范围较宽，基本上可用于各种铸造合金。不仅用于铸造有色合金，而且可用于铸铁、铸钢。特别是对于易氧化的有色合金，更显示它的优越性能，即能有效地防止金属液在浇注过程中产生氧化夹渣。低压铸造对铸型材料没有特殊要求。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省