鑄造技術的方法選擇

望山石

      鑄造是將通過熔煉的金屬液體澆注入鑄型內，經冷卻凝固獲得所需形狀和性能的零件的制作過程。鑄造是常用的制造方法，優點是：制造成本低，工藝靈活性大，可以獲得復雜形狀和大型的鑄件，在機械制造中占有很大的比重，如機床占60～80%，汽車占25%拖拉機占50～60%。鑄件的質量直接影響著產品的質量，因此，鑄造在機械制造業中占有重要的地位。
        鑄造是一種古老的制造方法，在我國可以追溯到6000年前。隨著工業技術的發展，鑄造技術的發展也很迅速，特別是19世紀末和20世紀上半葉，出現了很多的新的鑄造方法，如低壓鑄造、陶瓷鑄造、連續鑄造等，在20世紀下半葉得到完善和實用化。由于現今對鑄造質量、鑄造精度、鑄造成本和鑄造自動化等要求的提高，鑄造技術向著精密化、大型化、高質量、自動化和清潔化的方向發展，例如我國這幾年在精密鑄造技術、連續鑄造技術、特種鑄造技術、鑄造自動化和鑄造成型模擬技術等方面發展迅速 . s7 a# r- H1 N) z* P3 f, e

        鑄造主要工藝過程包括：金屬熔煉、模型制造、澆注凝固和脫模清理等。鑄造用的主要材料是鑄鋼、鑄鐵、鑄造有色合金(銅、鋁、鋅、鉛等)等。鑄造方法常用的是砂型鑄造，其次是特種鑄造方法，如：金屬型鑄造、熔模鑄造、石膏型鑄造......等。而砂型鑄造又可以分為粘土砂型、有機粘結劑砂型、樹脂自硬砂型、消失模等等,如下圖：

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鑄造方法選擇的原則：
1．優先采用砂型鑄造
         據統計，我國或是國際上，在全部鑄件產量中，60～70％的鑄件是用砂型生產的，而且其中70％左右是用粘土砂型生產的。主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產工藝簡單、生產周期短。所以象汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件都是用粘土濕型砂工藝生產的。當濕型不能滿足要求時再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤直到幾十公斤，而粘土干型生產的鑄件可重達幾十噸。
         一般來講，對于中、大型鑄件，鑄鐵件可以用樹脂自硬砂型、鑄鋼件可以用水玻璃砂型來生產，可以獲得尺寸精確、表面光潔的鑄件，但成本較高。
         當然，砂型鑄造生產的鑄件精度、表面光潔度、材質的密度和金相組織、機械性能等方面往往較差，所以當鑄件的這些性能要求更高時，應該采用其它鑄造方法，例如熔模（失臘）鑄造、壓鑄、低壓鑄造等等。

2．鑄造方法應和生產批量相適應
         例如砂型鑄造，大量生產的工廠應創造條件采用技術先進的造型、造芯方法。老式的震擊式或震壓式造型機生產線生產率不夠高，工人勞動強度大，噪聲大，不適應大量生產的要求，應逐步加以改造。對于小型鑄件，可以采用水平分型或垂直分型的無箱高壓造型機生產線、實型造型生產效率又高，占地面積也少；對于中件可選用各種有箱高壓造型機生產線、氣沖造型線，以適應快速、高精度造型生產線的要求，造芯方法可選用：冷芯盒、熱芯盒、殼芯等高效制芯方法。中等批量的大型鑄件可以考慮應用樹脂自硬砂造型和造芯。
         單件小批生產的重型鑄件，手工造型仍是重要的方法，手工造型能適應各種復雜的要求比較靈活，不要求很多工藝裝備?？梢詰盟Ａ靶?、VRH法水玻璃砂型、有機酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、樹脂自硬砂型及水泥砂型等；對于單件生產的重型鑄件，采用地坑造型法成本低，投產快。批量生產或長期生產的定型產品采用多箱造型、劈箱造型法比較適宜，雖然模具、砂箱等開始投資高，但可從節約造型工時、提高產品質量方面得到補償。
        低壓鑄造、壓鑄、離心鑄造等鑄造方法，因設備和模具的價格昂貴，所以只適合批量生產。

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3．造型方法應適合工廠條件
         例如同樣是生產大型機床床身等鑄件，一般采用組芯造型法，不制作模樣和砂箱，在地坑中組芯；而另外的工廠則采用砂箱造型法，制作模樣。不同的企業生產條件（包括設備、場地、員工素質等）、生產習慣、所積累的經驗各不一樣，應該根據這些條件考慮適合做什么產品和不適合（或不能）做什么產品。

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4．要兼顧鑄件的精度要求和成本
         各種鑄造方法所獲得的鑄件精度不同，初投資和生產率也不一致，最終的經濟效益也有差異。因此，要做到多、快、好、省，就應當兼顧到各個方面。應對所選用的鑄造方法進行初步的成本估算，以確定經濟效益高又能保證鑄件要求的鑄造方法。    
        鑄造方法的特點和適用范圍見下表：

, C! V) c8 [: S$ I, O: O1 c$ g6 J h8 P! c5 d5 s% D; T: q' @5 H+ v/ M# @# Y p! s' `/ }4 e! ~# R* x) V$ i+ o! Y: |9 i' u2 R' O" p/ J! o$ i H* [$ I8 L: D; C7 C- b) O5 ^& X" Z! b0 x" {: |4 v# R# g3 j; y( s2 l9 H' \( Q) x* V# w6 D, U0 e$ w0 m, t9 d2 k+ j t; D( k) N$ S+ c. R0 L% e+ c* W7 ?. {2 U; k$ u0 X9 s& ?0 g% c5 Y- v- D- @/ v# {' h& Y" n/ P5 o y4 y9 Y1 s; Z6 O* s6 @. `1 W9 E4 t+ ^2 F% S0 p; B% Z( Q6 K" F2 |) O1 L6 k. \5 H" V+ d" ?/ t V2 v% y; [# E6 ^- g3 [0 S/ B) k+ V3 Z+ O* M. `" ]( P; v- r* L/ m* d( V$ ~* C' j8 Y# Q+ d; |+ A2 E7 F; {9 a0 v2 ?% m. ^, Z8 e0 s0 r( ~2 x9 B* J6 |5 N( v' c9 S7 u& }1 j8 I3 E d, y% ] K, ~9 C6 @+ w9 m# H6 j+ s# s9 Q, O6 r1 T" h0 g7 p% r+ b; m* O& N/ L0 C: C- c* F+ v9 ^" ?$ I2 M3 n; W2 u1 ^2 N! L1 |! Z" E% {2 ~# N9 H+ }: d' B4 k* f4 c* g2 b8 [0 `) N _) C/ M) `$ H+ {1 K: y2 R8 w; g) P I2 N! c7 w% m! a, A: ]! r0 o# W7 s' B7 F, E! w. k9 G( P2 A! s/ R. |4 Q+ E/ B# U1 t5 F q! B* C" V, I& P) N* l- t, z5 H/ ]* t, q' o L7 O/ k- T# I/ o- N w, o+ M/ Y: A! {* Z9 F( E3 j8 |! g5 S! v2 Z2 L9 K2 w" ~! s& c- S; V- [& q3 e) T4 _5 a8 ^7 F: Y0 k( a4 {3 j5 b9 U, Q* R8 Y, j/ I5 w2 i* e$ i+ H+ t' ^& K% W0 M, g1 w$ `$ Q' L6 j7 ]$ V+ D" K" R0 t6 N: Q' m; {" N+ P% H$ P' Z0 Q4 _0 ?4 T+ G- s# F+ Y; r- Y) }7 X" Y+ \/ J0 [9 }8 J' d$ _6 b' N% u" u& J' h3 X# c0 v2 ^' j3 f) W7 Y7 e! A5 U3 ~ n* r4 e ^ B! {. L; D% C6 }$ q' @7 n# o) o8 K' x2 d% ]# I6 q1 q* j9 v% ]/ m7 q2 f1 A* v3 i1 \- n5 |7 k) Y* w _! s1 a: Z4 D3 _) S! p# ^9 |7 u; v3 y/ \& ]& `4 r T* x% p* p4 l% h7 j. o( y3 E& Z6 f, u& l: l% }6 M8 n; S5 L* F) {% H$ d T$ I% D0 J# y# L k8 U# l/ X5 Y' y8 G. F( ] [" g$ I0 m* k7 {. X: G& y0 u4 s; k1 x: t0 L4 t0 f, X8 V0 Z6 o9 e8 o9 P

鑄造方法	鑄件材質	鑄件重量	表面光潔度	鑄件復雜程度	生產成本	適用范圍	工藝特點
砂型鑄造	各種材質	幾十克～很大	差	簡單	低	最常用的鑄造方法   手工造型:單件、小批量和難以使用造型機的形狀復雜的大型鑄件   機械造型：適用于批量生產的中、小鑄件	手工：靈活、易行，但效率低，勞動強度大，尺寸精度和表面質量低 機械：尺寸精度和表面質量高，但投資大
金屬型鑄造	+ c( l1 {4 v8 J8 P2 N 有色合金	幾十克～20公斤	好	復雜鑄件	金屬模的費用較高	小批量或大批量生產的非鐵合金鑄件，也用于生產鋼鐵鑄件。	鑄件精度、表面質量高，組織致密，力學性能好，生產率高。
熔模鑄造	鑄鋼及有色合金	幾克～幾公斤	很好	任何復雜程度	批量生產時比完全用機加工生產便宜	各種批量的鑄鋼及高熔點合金的小型復雜精密鑄件，特別適合鑄造藝術品、精密機械零件	尺寸精度高、表面光潔，但工序繁多，勞動強度大
陶瓷型鑄造	鑄鋼及鑄鐵	幾公斤～幾百公斤	很好	較復雜	昂貴	模具和精密鑄件	尺寸精度高、表面光潔，但生產率低
石膏型鑄造	! g0 d! O: [0 Z ~9 D+ H$ M% \ 鋁、鎂、鋅合金	幾十克～幾十公斤	很好	較復雜	高	單件到小批量
低壓鑄造	有色合金	幾十克～幾十公斤	好	復雜（可用砂芯）	金屬模的制作費用高	小批量，最好是大批量的大、中型有色合金鑄件， 可生產薄壁鑄件	鑄件組織致密，工藝出品率高，設備較簡單，可采用各種鑄型，但生產效率低
差壓鑄造	鋁、鎂合金	幾克～幾十公斤	好	復雜（可用砂芯）		高性能和形狀復雜的有色合金鑄件	壓力可控，鑄件成型好，組織致密，力學性能好，但生產效率低
壓力鑄造	鋁、鎂合金	幾克～幾十公斤	好	復雜（可用砂芯）	金屬模的制作費用很高	大量生產的各種有色合金中小型鑄件、薄壁鑄件、耐壓鑄件	鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產率高，成本低。但壓鑄機和鑄型成本高
離心鑄造	灰鐵、球鐵	幾十公斤～幾噸	較好	一般為圓筒形鑄件	較低	小批量到大批量的旋轉體形鑄件、 各種直徑的管件	鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產率高
連續鑄造	鋼、有色	很大	較差	長形連續鑄件	低	固定截面的長形鑄件，如鋼錠、鋼管等	組織致密，力學性能好，生產率高
消失模鑄造	各種	幾克～幾噸	較好	較復雜	較低	不同批量的較復雜的各種合金鑄件	鑄件尺寸精度較高，鑄件設計自由度大，工藝簡單，但模樣燃燒影響環境

hl001

暈！樓主你學過嗎？我曾經學了點皮毛哦！蠻有興趣的，真正去學比較難懂!
請問問個問題：鑄件表面有氣孔，砂孔，夾渣，怎么解決？還有我公司現在在生產高錳鋼，用低溫蠟做成的，澆注之后表面有很多缺陷，主要是表面有氣孔（包括內部也有），請問在澆注時有什么特別要求使得沒有這種缺陷？

nizainian

有這個方面的書籍嗎？傳上來

zhangdewei2008

2樓 問的問題,就其所產生的原因,非常的復雜,如果單從澆注來說的話,在澆注開始時,要快,把直澆道全部封閉,在澆注過程中,要保持直澆道一直是滿的,防止氣體進入.個人見解.

wtyaak

2樓說的有一點想法,
一,改良熔液的流動平穩性,如增加穩定槽
二,改良氣道的排氣性
, O' M) o& n; a" g# F. D7 H三,金屬液熔煉過程中的排氣除渣控制
: B& T( }7 m, q四,設法使氣孔等不良集中到一處

yangtch

是熔模鑄造嗎？型殼是否醅燒是否充分？

zjg521999

2樓的我覺得是鑄造的方式決定了氣孔的產生~~石蠟本來是有機物,產生氣體是肯定的~
, K4 z: N/ |: R0 q* W就算外面的空氣進不去,也一樣有氣孔~~這個避免不了的~~
作高錳鋼用低溫石蠟確實是個好辦法~~
  R2 ^( {2 @  K/ k因為高錳鋼焊接、氣割和機加工都不行的~~焊接性能不好,氣割容易裂,機加工加工不動.
, M  |" c9 p' b0 y  L1 O用石蠟雖然材料費用高,但是減少了很多后續的費用.
0 T' u" D( w: M6 u1 Q* A  z; N; m減少氣孔的方法就是減少殘留石蠟,延長培燒時間.
% u6 i7 y- v" T* }) |個人觀點!

hqh525313

請問各位大佬如何保證鑄件的平整度

kang110ta

你們現在還在搞鑄造技術嗎？

夏輝夏

受教啦，很好的入門資料。