鑄造是人類控制比擬早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700～前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已到達(dá)相當(dāng)高的程度。
   　     
 一、鑄造的定義和分類

鑄造的定義：是將液體金屬澆鑄到與零件外形相順應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，取得具有一定外形、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型辦法。

常見的鑄造辦法有砂型鑄造和精細(xì)鑄造，細(xì)致的分類辦法如下表所示。

砂鑄造：砂型鑄造——在砂型中消費(fèi)鑄件的鑄造辦法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造辦法取得。由于砂型鑄造所用的外型資料價廉易得，鑄型制造煩瑣，對鑄件的單件消費(fèi)、成批消費(fèi)和大量消費(fèi)均能順應(yīng)，長期以來，不斷是鑄造消費(fèi)中的根本工藝

精細(xì)鑄造：精細(xì)鑄造是用精細(xì)的外型辦法取得準(zhǔn)確鑄件工藝的總稱。它的產(chǎn)品精細(xì)、復(fù)雜、接近于零件最后外形，可不加工或很少加工就直接運(yùn)用，是一種近凈構(gòu)成形的先進(jìn)工藝。

二、常用的鑄造辦法及其優(yōu)缺陷

1. 普通砂型鑄造

制造砂型的根本原資料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂，硅砂的高溫性能不能滿足運(yùn)用請求時則運(yùn)用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。應(yīng)用最廣的型砂粘結(jié)劑是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹脂作型砂粘結(jié)劑。砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其樹立強(qiáng)度的方式不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學(xué)硬化砂型3種。

砂型鑄造用的是最盛行和最簡單類型的鑄件已延用幾個世紀(jì).砂型鑄造是用來制造大型部件，如灰鑄鐵，球墨鑄鐵,不銹鋼和其它類型鋼材等工序的砂型鑄造。其中主要步驟包括繪畫，模具，制芯，外型，凝結(jié)及澆注，清潔等。

工藝參數(shù)的選擇

加工余量：所謂加工余量，就是鑄件上需求切削加工的外表，應(yīng)預(yù)先留出一定的加工余量，其大小取決于鑄造合金的品種、外型辦法、鑄件大小及加工面在鑄型中的位置等諸多要素。

起模斜度：為了使容貌便于從鑄型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度稱為起模斜度。

 

鑄造圓角：為了避免鑄件在壁的銜接和拐角處產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，避免鑄型的尖角損壞和產(chǎn)生砂眼，在設(shè)計鑄件時，鑄件壁的銜接和拐角局部應(yīng)設(shè)計成圓角。

 

型芯頭：為了保證型芯在鑄型中的定位、固定和排氣，容貌和型芯都要設(shè)計出型芯頭。

 

收縮余量：由于鑄件在澆注后的冷卻收縮，制造容貌時要加上這局部收縮尺寸。

 

優(yōu)點(diǎn)：

• 粘土的資源豐厚、價錢廉價。運(yùn)用過的粘土濕砂經(jīng)恰當(dāng)?shù)纳疤幹煤?，絕大局部均可回收再用；

• 制造鑄型的周期短、工效高；

• 混好的型砂可運(yùn)用的時間長；

• 順應(yīng)性很廣。小件、大件，簡單件、復(fù)雜件，單件、大批量都可采用；

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缺陷及局限性：

• 由于每個砂質(zhì)鑄型只能澆注一次，取得鑄件后鑄型即損壞，必需重新外型，所以砂型鑄造的消費(fèi)效率較低；

• 鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差；

• 鑄件易于產(chǎn)生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。

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2. 熔模鑄造

用蠟料做容貌時，熔模鑄造又稱"失蠟鑄造"。熔模鑄造通常是指在易熔資料制成容貌，在容貌外表包覆若干層耐火資料制成型殼，再將容貌凝結(jié)排出型殼，從而取得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造計劃。由于容貌普遍采用蠟質(zhì)資料來制造，故常將熔模鑄造稱為“失蠟鑄造”。

可用熔模鑄造法消費(fèi)的合金品種有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精細(xì)合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。

優(yōu)點(diǎn)：

• 尺寸精度較高。普通可達(dá)CT4-6（砂型鑄造為CT10~13，壓鑄為CT5~7）；

• 能夠進(jìn)步金屬資料的應(yīng)用率。熔模鑄造能顯著減少產(chǎn)品的成形外表和配合外表的加工量，儉省加工臺時和刃具資料的耗費(fèi)；

   

• 能最大限度地進(jìn)步毛坯與零件之間的類似水平，為零件的構(gòu)造設(shè)計帶來很大便當(dāng)。鑄造外形復(fù)雜的鑄件熔模鑄造能鑄出外形非常復(fù)雜的鑄件，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件，還能夠鑄造組合的、整體的鑄件；

• 不受合金資料的限制。熔模鑄造法能夠鑄造碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、銅合金和鋁合金鑄件，還能夠鑄造高溫合金、鎂合金、鈦合金以及貴金屬等資料的鑄件。關(guān)于難以鍛造、焊接和切削加工的合金資料，特別適合于用精鑄辦法鑄造；

• 消費(fèi)靈敏性高、順應(yīng)性強(qiáng)熔模鑄造既適用于大批量消費(fèi)，也適用小批量消費(fèi)以至單件消費(fèi)。

缺陷及局限性：

鑄件尺寸不能太大工藝過程復(fù)雜鑄件冷卻速度慢。熔模鑄造在一切毛坯成形辦法中，工藝最復(fù)雜，鑄件本錢也很高，但是假如產(chǎn)品選擇得當(dāng)，零件設(shè)計合理，昂揚(yáng)的鑄形成本由于減少切削加工、裝配和節(jié)約金屬資料等方面而得到補(bǔ)償，則熔模鑄造具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

 

3. 壓鑄

壓鑄工藝原理是應(yīng)用高壓將金屬液高速壓入一精細(xì)金屬模具型腔內(nèi)，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而構(gòu)成鑄件。

冷、熱室壓鑄是壓鑄工藝的兩種根本方式。冷室壓鑄中金屬液由手工或自動澆注安裝澆入壓室內(nèi)，然后壓射沖頭行進(jìn)，將金屬液壓入型腔。在熱室壓鑄工藝中，壓室垂直于坩堝內(nèi)，金屬液經(jīng)過壓室上的進(jìn)料口自動流入壓室。壓射沖頭向下運(yùn)動，推進(jìn)金屬液經(jīng)過鵝頸管進(jìn)入型腔。金屬液凝固后，壓鑄模具翻開，取出鑄件，完成一個壓鑄循環(huán)。

優(yōu)點(diǎn)：

• 產(chǎn)質(zhì)量量好。鑄件尺寸精度高，普通相當(dāng)于6~7級，以至可達(dá)4級；外表光亮度好，普通相當(dāng)于5~8級；強(qiáng)度和硬度較高，強(qiáng)度普通比砂型鑄造進(jìn)步25~30%，但延伸率 降低約70%；尺寸穩(wěn)定，互換性好；可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件；

• 消費(fèi)效率高。機(jī)器消費(fèi)率高，例如國產(chǎn)JⅢ3型臥式冷空壓鑄機(jī)均勻八小時可壓鑄600～700次，小型熱室壓鑄機(jī)均勻每八小時可壓鑄3000~7000次；壓鑄型壽命長，一付壓鑄型，壓鑄鐘合金，壽命可達(dá)幾十萬次，以至上百萬次；易完成機(jī)械化和自動化；

• 經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)秀。由于壓鑄件尺寸準(zhǔn)確，表泛光亮等優(yōu)點(diǎn)。普通不再停止機(jī)械加工而直接運(yùn)用，或加工量很小，所以既進(jìn)步了金屬應(yīng)用率，又減少了大量的加工設(shè)備和工時；鑄件價錢便易；能夠采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬資料。既儉省裝配工時又儉省金屬。

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缺陷及局限性：

• 壓鑄時由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不穩(wěn)定，故采用普通壓鑄法，鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能停止熱處置；

• 對內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件，壓鑄較為艱難；

• 高熔點(diǎn)合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低；

• 不宜小批量消費(fèi)，其主要緣由是壓鑄型制形成本高，壓鑄機(jī)消費(fèi)效率高，小批量消費(fèi)不經(jīng)濟(jì)。

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4. 金屬型鑄造

 

又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以取得鑄件的一種鑄造辦法。鑄型是用金屬制成，能夠重復(fù)運(yùn)用屢次（幾百次到幾千次），又叫永世型鑄造。

 

金屬型的構(gòu)造

 

普通的，金屬型用鑄鐵和鑄鋼制成。鑄件的內(nèi)腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的構(gòu)造有多種，如程度分型、重直分型及復(fù)合分型。其中垂直分型便于開設(shè)內(nèi)澆口和取出鑄件；程度分型多用來消費(fèi)薄壁輪狀鑄件；復(fù)合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成，下半型為固定不動的程度底板，主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄造。

 

金屬型鑄外型的工藝特性：金屬型的導(dǎo)熱速度快和無讓步性，使鑄件易產(chǎn)生澆缺乏、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外，金屬型重復(fù)禁受灼熱金屬液的沖刷，會降低運(yùn)用壽命，為此應(yīng)采用以下輔助工藝措施。

 

預(yù)熱金屬型：澆注前預(yù)熱金屬型，可減緩鑄型的冷卻才能，有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化過程。消費(fèi)鑄鐵件，金屬型預(yù)熱至250～350℃；消費(fèi)有色金屬件預(yù)熱至100～250℃。

 

刷涂料：為維護(hù)金屬型和便當(dāng)排氣，通常在金屬型外表噴刷耐火涂料層，以免金屬型直承受金屬液沖蝕和熱作用。由于調(diào)整涂料層厚度能夠改動鑄件各局部的冷卻速度，并有利于金屬型中的氣體排出。澆注不同的合金，應(yīng)噴刷不同的涂料。如鑄造鋁合金件，應(yīng)噴刷由氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料；對灰鑄鐵件則應(yīng)采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料。

 

澆注：金屬型的導(dǎo)熱性強(qiáng)，因而采用金屬鑄型時，合金的澆注溫度應(yīng)比采用砂型高出20～30℃。普通的，鋁合金為680℃～740℃；鑄鐵為1300℃～1370℃；錫青銅為1100～1150℃。薄壁件取上限，厚壁件取下限。鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口組織。

 

開型：開型愈晚，鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大，取出采用艱難，而且鑄件易產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700～950℃，開型時間為澆注后10～60秒。

 

優(yōu)點(diǎn)：

與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn)：

• 復(fù)用性好，可“一型多鑄”，儉省了外型資料和外型工時。

• 由于金屬型對鑄件的冷卻才能強(qiáng)，使鑄件的組織致密、機(jī)械性能高。

• 鑄件的尺寸精度高，公差等級為IT12～I(xiàn)T14；外表粗糙度較低，Ra為6.3m。

• 金屬型鑄造不用砂或用砂少，改善了勞動條件。
  

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