铸造技术的方法选择

望山石

      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。
        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

        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：

铸造方法选择的原则：
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。

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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。

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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。

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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。    
        铸造方法的特点和适用范围见下表：

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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	适用范围	工艺特点
砂型铸造	各种材质	几十克～很大	差	简单	低	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	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
金属型铸造	, n( x. E% U+ ~" [. i7 p8 F 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。	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	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	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
陶瓷型铸造	铸钢及铸铁	几公斤～几百公斤	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
石膏型铸造	7 C3 Z% ~' y8 K3 ]$ V w6 I 铝、镁、锌合金	几十克～几十公斤	很好	较复杂	高	单件到小批量
低压铸造	有色合金	几十克～几十公斤	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	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	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	铝、镁合金	几克～几十公斤	好	复杂（可用砂芯）	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	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	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	很大	较差	长形连续铸件	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
消失模铸造	各种	几克～几吨	较好	较复杂	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

hl001

晕！楼主你学过吗？我曾经学了点皮毛哦！蛮有兴趣的，真正去学比较难懂!
请问问个问题：铸件表面有气孔，砂孔，夹渣，怎么解决？还有我公司现在在生产高锰钢，用低温蜡做成的，浇注之后表面有很多缺陷，主要是表面有气孔（包括内部也有），请问在浇注时有什么特别要求使得没有这种缺陷？

nizainian

有这个方面的书籍吗？传上来

zhangdewei2008

2楼 问的问题,就其所产生的原因,非常的复杂,如果单从浇注来说的话,在浇注开始时,要快,把直浇道全部封闭,在浇注过程中,要保持直浇道一直是满的,防止气体进入.个人见解.

wtyaak

2楼说的有一点想法,
: \3 R- t4 _; u6 T0 c一,改良熔液的流动平稳性,如增加稳定槽
二,改良气道的排气性
三,金属液熔炼过程中的排气除渣控制
! l- S; H7 Z9 R四,设法使气孔等不良集中到一处

yangtch

是熔模铸造吗？型壳是否醅烧是否充分？

zjg521999

2楼的我觉得是铸造的方式决定了气孔的产生~~石蜡本来是有机物,产生气体是肯定的~
就算外面的空气进不去,也一样有气孔~~这个避免不了的~~
% P0 Q& l9 r9 p4 Y% y. a# W& J$ a作高锰钢用低温石蜡确实是个好办法~~
4 R& S) V0 t, k2 e$ [: r2 ^因为高锰钢焊接、气割和机加工都不行的~~焊接性能不好,气割容易裂,机加工加工不动.
用石蜡虽然材料费用高,但是减少了很多后续的费用.
减少气孔的方法就是减少残留石蜡,延长培烧时间.
个人观点!

hqh525313

请问各位大佬如何保证铸件的平整度

kang110ta

你们现在还在搞铸造技术吗？

夏辉夏

受教啦，很好的入门资料。