铸造技术的工艺选择

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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
+ [: g8 N- z  t8 ~3 Y1 |; E    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
    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
/ \- w! W" M4 c0 K' l    铸造方法选择的原则：
- {- g) P; f6 z0 p4 p4 A5 s, D- U    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
/ K5 m. R) c0 b* g4 _     2．铸造方法应和生产批量相适应
9 ^( C3 e3 }6 R' c+ E3 R% j" H     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
    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。
8 c1 m/ @( _  Z7 w    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。
' c% G) q- c( t2 m/ N, M    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。
    3．造型方法应适合工厂条件
- p" L# H2 H- E; G3 G     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。
/ n  b" b+ Y( W$ s' L; }     4．要兼顾铸件的精度要求和成本
3 q+ k5 {# H( H% ?* s8 X     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。
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铸造方法	铸件材质	铸件重量	表面光洁度	铸件复杂程度	生产成本 ) L- y: D8 y. d	适用范围 + @2 y7 g( o$ Q$ O3 Q: K7 l$ E	工艺特点 , }: T# e( }9 C3 u4 C/ p
砂型铸造	各种材质 1 d* f: s: e- k# v	几十克～很大	差	简单 / e& m2 [: ]2 q4 A) i6 I, F6 i	低 " s6 t9 X9 \5 [& @# Y  @* @	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 5 T, p. C" B$ x  G  机械造型：适用于批量生产的中、小铸件 % O0 h# O' p2 [% v  P7 {" L6 L% F	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 + q9 s4 {) f% ~; B( @; i- ]2 H1 a$ f机械：尺寸精度和表面质量高，但投资大
金属型铸造	有色合金	几十克～20公斤	好	复杂铸件 ' \5 p0 F3 D; T+ c& \0 M2 e; ^2 X	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（	铸件精度、表面质量高，组织致密，力学性能好，生产率高。
熔模铸造	铸钢及有色合金 ! z$ b! B7 j0 [: d5 R	几克～几公斤 ) w) Y8 s" c5 L& f	很好	任何复杂程度	批量生产时比完全用机加工生产便宜 * S5 K0 C! V: N, x$ m/ ^* K+ h# y	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 + H' ]$ A7 P( d  y9 |5 e4 ^; a
陶瓷型铸造 0 y+ k# n8 ^8 ~) g/ O	铸钢及铸铁 ; }6 J* \/ N: O) v) s, h	几公斤～几百公斤	很好 + P8 ^+ z2 `& H; U* F9 K: \	较复杂 , B8 X. _- h7 e	昂贵	模具和精密铸件 2 C9 r2 X$ D5 P7 z2 q% T	尺寸精度高、表面光洁，但生产率低 * ?5 O) d1 h1 K$ L7 v% i
石膏型铸造 ; e* U1 f2 e2 F% M2 {0 P	铝、镁、锌合金	几十克～几十公斤	很好	较复杂	高   \1 L1 R) V! n	单件到小批量 ' M4 z9 |0 N1 C+ \8 P: y- B
低压铸造 4 C* r9 J9 i- c4 f- Y	有色合金 ; G  W2 c( K/ P7 @1 W2 F4 C	几十克～几十公斤 ! J1 s  R" i# |! `% A- Q0 n2 Q: x( ?	好	复杂（可用砂芯）	金属模的制作费用高	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 ( q; Z; h) B( ?4 E8 J, N	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
差压铸造	铝、镁合金	几克～几十公斤	好	复杂（可用砂芯）		高性能和形状复杂的有色合金铸件 / r. h+ ?( l" X/ b: [7 D% p, R	压力可控，铸件成型好，组织致密，力学性能好，但生产效率低 ' l# F8 V# r! P4 l/ F$ h
压力铸造 1 U$ j0 a9 o6 R" R' C7 j+ c	铝、镁合金 % p+ W! M* J/ A" c/ W	几克～几十公斤	好	复杂（可用砂芯） " V) {+ D# o: O  @0 J  f	金属模的制作费用很高	大量生产的各种有色合金中小型铸件、薄壁铸件、耐压铸件	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 ( Y' [! p7 K8 I- p, P. a* S6 D3 q
离心铸造 : H& j7 q$ D# i6 w9 u# ]& H2 \	灰铁、球铁 - l- M$ R) g+ i$ S% G* z; Q2 y	几十公斤～几吨	较好 ! k0 e6 L2 }8 {) U& G	一般为圆筒形铸件 . o% X+ U& J2 q6 R5 ~6 A8 n: \- _6 o. L	较低	小批量到大批量的旋转体形铸件、 各种直径的管件	铸件尺寸精度高、表面光洁，组织致密，生产率高 + k& O1 F/ [- J/ _0 O9 l& t
连续铸造 # y4 o7 ^# d7 e0 ^	钢、有色 7 }% e" x8 v+ x2 `' |	很大	较差 1 K6 U+ ^- L, T# G; e9 a- h	长形连续铸件	低 * Y7 Z6 P6 ^; ^- x/ c	固定截面的长形铸件，如钢锭、钢管等	组织致密，力学性能好，生产率高 % z. V  z- _: g* @; m3 O( D2 X& r
消失模铸造 " j) T9 N, c7 B	各种 6 l1 [1 Q# C' K+ C) t! `	几克～几吨 2 e, }2 s; X. t/ z/ P7 q/ `	较好 ; j( U/ t. E3 R4 {; I' d	较复杂 ) I$ o& x; x" N; \% ^	较低 ' j/ v5 P4 m7 R	不同批量的较复杂的各种合金铸件 1 q( Y% V9 L$ D$ |	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 ) h* @8 d* t1 X! N/ q