铸造技术的工艺选择

ftgww123

铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造是常用的制造方法，优点是：制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件，在机械制造中占有很大的比重，如机床占60～80%，汽车占25%拖拉机占50～60%。铸件的质量直接影响着产品的质量，因此，铸造在机械制造业中占有重要的地位。中国热加工网——铸造、锻压、焊接、热处理、工业炉、检测仪器
    铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展，铸造技术的发展也很迅速，特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法，如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等，在20世纪下半叶得到完善和实用化。由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高，铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展，例如我国这几年在精密铸造技术、连续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速。中国热加工网——铸造、锻压、焊接、热处理、工业炉、检测仪器
" C/ K+ J  T# A8 G  [3 z3 Z    铸造主要工艺过程包括：金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等。铸造用的主要材料是铸钢、铸铁、铸造有色合金(铜、铝、锌、铅等)等。铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造方法，如：金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造......等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等,如下图：中国热加工网——铸造、锻压、焊接、热处理、工业炉、检测仪器http://www.mapeng.net/Files/UpLoadfiles/20100410liu/casting.files/image001.gif
9 R+ t( X+ P! g% A) z6 r& s    铸造方法选择的原则：
* g8 c- [% E/ C2 z) H! O6 }    1．优先采用砂型铸造
    据统计，我国或是国际上，在全部铸件产量中，60～70％的铸件是用砂型生产的，而且其中70％左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤，而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。
     一般来讲，对于中、大型铸件，铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产，可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件，但成本较高。
     当然，砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差，所以当铸件的这些性能要求更高时，应该采用其它铸造方法，例如熔模（失腊）铸造、压铸、低压铸造等等。中国热加工网——铸造、锻压、焊接、热处理、工业炉、检测仪器
- z' f6 W' W! ]* L* N3 R  h     2．铸造方法应和生产批量相适应
     例如砂型铸造，大量生产的工厂应创造条件采用技术先进的造型、造芯方法。老式的震击式或震压式造型机生产线生产率不够高，工人劳动强度大，噪声大，不适应大量生产的要求，应逐步加以改造。对于小型铸件，可以采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型机生产线、实型造型生产效率又高，占地面积也少；对于中件可选用各种有箱高压造型机生产线、气冲造型线，以适应快速、高精度造型生产线的要求，造芯方法可选用：冷芯盒、热芯盒、壳芯等高效制芯方法。中国热加工网——铸造、锻压、焊接、热处理、工业炉、检测仪器
! }( v4 B' R9 ^, P4 k& z: V0 j( M    中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯。
    单件小批生产的重型铸件，手工造型仍是重要的方法，手工造型能适应各种复杂的要求比较灵活，不要求很多工艺装备。可以应用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、树脂自硬砂型及水泥砂型等；对于单件生产的重型铸件，采用地坑造型法成本低，投产快。批量生产或长期生产的定型产品采用多箱造型、劈箱造型法比较适宜，虽然模具、砂箱等开始投资高，但可从节约造型工时、提高产品质量方面得到补偿。
    低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法，因设备和模具的价格昂贵，所以只适合批量生产。
* B8 X2 W6 B1 [$ F' n/ `  @- g8 v    3．造型方法应适合工厂条件
     例如同样是生产大型机床床身等铸件，一般采用组芯造型法，不制作模样和砂箱，在地坑中组芯；而另外的工厂则采用砂箱造型法，制作模样。不同的企业生产条件（包括设备、场地、员工素质等）、生产习惯、所积累的经验各不一样，应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合（或不能）做什么产品。
$ R1 P" f. d! q* b4 M0 n, o6 C. f. }# s     4．要兼顾铸件的精度要求和成本
     各种铸造方法所获得的铸件精度不同，初投资和生产率也不一致，最终的经济效益也有差异。因此，要做到多、快、好、省，就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造方法进行初步的成本估算，以确定经济效益高又能保证铸件要求的铸造方法。
  ?* h0 E, ]( Q- D9 K. K
. m, e: q+ t. p6 Z

铸造方法	铸件材质	铸件重量 4 O( C: ~. C0 _# a/ ^	表面光洁度	铸件复杂程度 0 z6 S1 I+ |2 ^  P1 q3 G* i	生产成本	适用范围	工艺特点 ! o9 g) F  |& e* l- k7 J8 _
砂型铸造 - _' p* S; Y4 w& A	各种材质 ' [) }# G3 i, u	几十克～很大 9 Z9 Y/ v7 d7 O! q) Y8 H+ J! Q7 H6 ]	差 9 `% l$ ~4 O7 D6 g9 d0 ~; n	简单 ) f! b* `' C* K- m3 L4 O5 t	低 9 B' k/ D4 k$ z$ N$ {: J6 \	最常用的铸造方法   手工造型:单件、小批量和难以使用造型机的形状复杂的大型铸件   机械造型：适用于批量生产的中、小铸件 % s1 {/ F: Y  z# o$ i( e' {) z	手工：灵活、易行，但效率低，劳动强度大，尺寸精度和表面质量低 1 s: [) d/ D2 K6 K+ X6 F机械：尺寸精度和表面质量高，但投资大
金属型铸造 6 A) f! Y( \  d( M0 E+ b	有色合金	几十克～20公斤 ) c  T# ~/ K) B6 g( A; N	好	复杂铸件 - z8 N# f  J. F9 N/ q9 Y# }8 M	金属模的费用较高	小批量或大批量生产的非铁合金铸件，也用于生产钢铁铸件（   N% b* U7 F6 {" l	铸件精度、表面质量高，组织致密，力学性能好，生产率高。 . ]& o; X5 f' v; ?" z
熔模铸造 # n) I5 I" z9 C4 Z# j: [# c  y, _	铸钢及有色合金 8 i* t, q4 o% @8 z	几克～几公斤 1 v( V( `( a" Z* |1 b# p	很好 3 h* x. k& ?) o) j% F	任何复杂程度 0 `7 j9 ]" Q9 I- ~, n: u	批量生产时比完全用机加工生产便宜 ; l- h3 o$ b2 e$ @2 V! o$ l: k	各种批量的铸钢及高熔点合金的小型复杂精密铸件，特别适合铸造艺术品、精密机械零件	尺寸精度高、表面光洁，但工序繁多，劳动强度大 * e! i: m- N, y# l: f/ z, B- e# \, c% {
陶瓷型铸造	铸钢及铸铁 ' l9 I( m9 |' u1 @	几公斤～几百公斤 $ R. R  i0 [2 [% {' s	很好   p5 t. z+ _0 G" F/ N$ B	较复杂	昂贵 ; y1 [* k# q" `3 Z9 H. ^" D0 K	模具和精密铸件 - T1 m! a3 }+ W3 n. @( m7 Y0 J	尺寸精度高、表面光洁，但生产率低
石膏型铸造 ! r; K' @& Y9 M' Q# j/ \: C" x: r; c	铝、镁、锌合金	几十克～几十公斤 : ~1 d3 i: F" ~* m) k3 }2 @' z. _	很好 * X1 Y8 V% g( V, t2 ~	较复杂	高 0 v+ y0 u0 `5 ^* j	单件到小批量 3 B) \3 p) R1 |/ p
低压铸造	有色合金 , Z+ L" J* [8 V* O; E( L	几十克～几十公斤 - s" h/ _, X# P) T% C1 b	好 8 P6 S, f' j& C$ m; z; r	复杂（可用砂芯） 7 j7 P3 ?5 u! s! t	金属模的制作费用高 ( y, C& x# w5 M5 ~" n	小批量，最好是大批量的大、中型有色合金铸件， 可生产薄壁铸件	铸件组织致密，工艺出品率高，设备较简单，可采用各种铸型，但生产效率低 : l. m4 J7 C) A* F( n
差压铸造	铝、镁合金 ! J2 }% k2 x7 Z0 [( _* A, |	几克～几十公斤	好 1 m- I3 w, p/ K# {3 n- q# D! l* m3 s	复杂（可用砂芯）		高性能和形状复杂的有色合金铸件 2 T4 ]- H8 F% ?, ?- x8 ~5 t9 c	压力可控，铸件成型好，组织致密，力学性能好，但生产效率低
压力铸造   h/ e( k6 v( |% V0 h2 E	铝、镁合金   @' s& X% D: V9 t4 \! k6 [' ~	几克～几十公斤	好 8 d# w% u$ f% }% X  [& B( m! n	复杂（可用砂芯）	金属模的制作费用很高 % k1 Z: Q1 K+ {7 K3 r+ C	大量生产的各种有色合金中小型铸件、薄壁铸件、耐压铸件   n" G" p1 Q8 t( l8 O! r	铸件尺寸精度高、表面光洁，组织致密，生产率高，成本低。但压铸机和铸型成本高 6 C; J5 u, s: a  A
离心铸造 2 B) p; X- |, |1 I! b- a( P	灰铁、球铁 ( m/ s4 f1 b2 q9 V' r- o	几十公斤～几吨	较好 # P- c4 _9 ~3 i# b/ n	一般为圆筒形铸件	较低	小批量到大批量的旋转体形铸件、 各种直径的管件 % N) @# _! W* e! H* e; \	铸件尺寸精度高、表面光洁，组织致密，生产率高
连续铸造 % c1 o0 [( p: U2 P4 ?	钢、有色 4 j' J# W- t3 k  ]& t	很大 & f1 d0 Z3 N' w2 C" \  m	较差	长形连续铸件	低 : G: `: t) B# i" u( u. j	固定截面的长形铸件，如钢锭、钢管等 8 Z1 {, M& a$ Q1 P8 p( A3 t' V6 u	组织致密，力学性能好，生产率高 / U6 b, B3 d% I7 X. _1 I# O
消失模铸造 . S& O# F) k. ~+ A( p	各种 : C9 p4 F. c, t! L7 E( u& o	几克～几吨 ! M3 E7 m7 u( v/ A	较好	较复杂 / D' k! r' `. U% H3 k8 r	较低	不同批量的较复杂的各种合金铸件	铸件尺寸精度较高，铸件设计自由度大，工艺简单，但模样燃烧影响环境