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
    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：
' _$ |# E/ K+ A# O$ K7 P    1．优先采用砂型铸造
2 B* R8 E: w0 W- \( \: h8 N    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
     2．铸造方法应和生产批量相适应
+ h7 r% @3 n4 ?& u     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
+ ~7 z7 w& g9 Z- |( U# N3 k( j) C    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。
    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。
     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。

. h  B1 Z9 w4 }7 L# Z9 }

铸造方法 2 S3 m1 ?( F* k, y7 f	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 # b' ?$ d& N% Q: e* W	工艺特点
砂型铸造 + A( D* Y' ^% x9 S! J6 r- E	各种材质	几十克～很大 % o  w% R3 o# q- w0 J	差	简单	低	最常用的铸造方法 % _+ p  T$ m# l  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 * w. y1 J; z2 k& Q  机械造型：适用于批量生产的中、小铸件 / w5 h3 n/ j7 ]8 j8 x9 j9 c	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 ( I$ z; k( W6 Y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	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（ : ]2 V# t; R2 g, k+ m8 R. J; G% t	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 : r* B5 u0 d* |  @	铸钢及有色合金 4 K. P; x1 P. ~+ H	几克～几公斤	很好	任何复杂程度 1 B, H! t9 P' T% J: r	批量生产时比完全用机加工生产便宜	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 7 M$ L1 p' f! d- y# O
陶瓷型铸造	铸钢及铸铁 % c( U" o0 d& S6 ]5 r' J- B0 ]$ @	几公斤～几百公斤	很好 9 L8 U- z& u5 I2 `	较复杂 9 c+ w$ U+ w8 e/ v8 R+ `, N	昂贵 7 Z* D! h& A7 F  R( l	模具和精密铸件	尺寸精度高、表面光洁，但生产率低
石膏型铸造	铝、镁、锌合金	几十克～几十公斤	很好 4 G7 m! ]2 V$ b	较复杂 7 W6 N! c- Y; _2 l	高 6 m" F. W& }% E* v" y5 i	单件到小批量 7 F! x, D1 F3 b% ^; t4 O
低压铸造	有色合金	几十克～几十公斤 + o  D* l. q  }9 s) w/ F	好 % O: J: f1 o3 l% X/ Z4 s6 v! p: g	复杂（可用砂芯） . t% N2 v: y& g8 g; h2 _  P	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 & u) ^& Q, s4 L# ?- k	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 & X( ?0 B8 u2 l: g	复杂（可用砂芯） , p; f8 n- P$ X. Z		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 ( s, u7 \4 w4 k8 Y5 H9 q6 J  k+ e
压力铸造	铝、镁合金 4 L; F& T9 J1 Y4 B6 |8 _	几克～几十公斤	好	复杂（可用砂芯） % x9 M6 v* z/ l9 E+ I	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
离心铸造	灰铁、球铁	几十公斤～几吨	较好 / U3 }; N2 Z' D' N' T4 B. ]	一般为圆筒形铸件	较低 ' K9 }: b5 F: e1 {: M5 M& M+ f; C	小批量到大批量的旋转体形铸件、 各种直径的管件 / b( N( M- k6 [% y7 h" ^	铸件尺寸精度高、表面光洁，组织致密，生产率高
连续铸造	钢、有色 & h# _  r  Q! m4 |7 G	很大 $ }" P$ ^$ F& C  D5 M. n	较差 5 m0 O- k, A  m	长形连续铸件 ! o$ o* }0 W) ~( d8 k	低	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 9 m9 ?/ @) y) |( `
消失模铸造	各种 ) ~: n' w4 C1 y  L7 l) f$ m/ K	几克～几吨 . o  g# k  x* \+ A; |	较好   O( s: i, \- p0 v( T! ]	较复杂 - G* P2 C$ [8 i! D	较低 * X' H* }3 ]* z( ?/ U	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   E; I2 Q7 W( E& p/ |