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
    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
9 r. z$ m$ ]; \    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
    铸造方法选择的原则：
! H. H+ {( b; V% W, A6 K4 E. r* J    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。
- D% X) a; \0 j2 |. C: E5 G) ^     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。
' S' Q3 k( |- f     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
     2．铸造方法应和生产批量相适应
( A# @! v& N1 c     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
  V1 F0 v& I& E' u6 c+ U    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。
% ^9 M* U0 K+ r: i- R, T* s* Q    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。
5 z6 V  X1 y% i5 {/ o) R4 l# [    3．造型方法应适合工厂条件
+ ]5 Q9 S; {+ g( l7 h     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。
     4．要兼顾铸件的精度要求和成本
& u5 u$ k) e, F. I& 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 : ]: Z: J2 ?- Q9 \3 R! H	铸件材质	铸件重量	表面光洁度	铸件复杂程度	生产成本	适用范围	工艺特点
砂型铸造	各种材质 * d7 _& H( n4 w' f4 \	几十克～很大	差	简单 . b7 \! E  j. P% M	低 % D  b3 C  j0 U* J7 T: }! b	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 4 G, E# R0 W! B  机械造型：适用于批量生产的中、小铸件	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 机械：尺寸精度和表面质量高，但投资大 ! D: d" |! g0 a1 Q
金属型铸造 ) X/ a5 _  H! c5 s2 \7 D& i% `	有色合金 % W9 Z" v% @* l' l& M	几十克～20公斤 3 y/ \( q9 d/ {( V	好 5 j- f, O: V# ]; n8 F1 I	复杂铸件	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（ ) P4 R0 m& y+ {" v: @9 ~/ S! C	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 6 s# Y' @. p6 Q9 `0 Y6 _5 v" D	铸钢及有色合金 ! |, Z: g! N4 g$ z8 r2 J$ i	几克～几公斤	很好	任何复杂程度	批量生产时比完全用机加工生产便宜 2 o  f% {  e+ w6 p1 J( f5 e	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 + E; t0 ?4 T- y# }$ O$ j$ J	尺寸精度高、表面光洁，但工序繁多，劳动强度大
陶瓷型铸造	铸钢及铸铁	几公斤～几百公斤 4 @) M" H6 s% ]* d, [	很好	较复杂	昂贵	模具和精密铸件	尺寸精度高、表面光洁，但生产率低 0 K* q# }0 L' A  x. @8 P4 }
石膏型铸造	铝、镁、锌合金	几十克～几十公斤 * Y' ?8 x5 F9 K* s7 _	很好	较复杂 & Y  u" v6 o0 V6 R( X	高	单件到小批量 2 z6 f  i( J0 B5 T4 r+ x# O
低压铸造 ; d2 f; _; \8 S8 u* X7 ?5 u3 ?	有色合金 ; W8 t8 c2 |. A2 k6 X$ d! a	几十克～几十公斤 5 j* _; B. I2 r) D2 W	好	复杂（可用砂芯） ' v+ U# ^+ Y; M+ r" E( J3 U: q	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	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 & S% {) b+ R: ~3 D' o
差压铸造 5 y% h# G- U2 W8 ^	铝、镁合金 ' x7 p  \7 y1 f3 u- T	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	压力可控，铸件成型好，组织致密，力学性能好，但生产效率低 5 _4 r9 J4 S( E4 e! E
压力铸造	铝、镁合金 1 _$ ?' t" }9 }3 c' H	几克～几十公斤 / z- v8 C% a1 W	好	复杂（可用砂芯） 5 G3 p+ w, r* c5 R, }! P	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 $ |& D0 S' h* E
离心铸造 3 p' F1 l3 m: ^3 J3 g) I	灰铁、球铁 8 J, }+ A$ \$ c! o7 Q5 ?	几十公斤～几吨	较好	一般为圆筒形铸件	较低 " R5 l4 j) {4 f5 q- S9 o	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 0 @8 c: F; t) n, m- o
连续铸造 " D" ^: |( n& @- b# n5 c" S	钢、有色 5 x6 G& f% ], r0 U0 B4 P5 x: a0 h	很大 3 V: m( ], e8 `6 D0 p* ?) U& a	较差	长形连续铸件 ; i$ h2 l# e2 i* a8 e	低	固定截面的长形铸件，如钢锭、钢管等 . Y& I3 D; x4 L: ]8 l	组织致密，力学性能好，生产率高
消失模铸造	各种 . i+ K% f% ~5 W. p& Z	几克～几吨	较好 ( o4 A% V8 w8 |& P0 d	较复杂 , P5 T: {! X) H% [0 G! h! g	较低 / B- `2 Z2 }* b; C4 W	不同批量的较复杂的各种合金铸件 0 J- d3 r. n  n4 K9 h6 I	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