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
& O5 y! A) A4 V3 I3 |6 R! u$ p6 B    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
! ]' O& X: I' a  w' X' V. t8 A8 D    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
, _6 C3 I/ X+ R$ a2 D- o# T& c    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。
2 b( t( C) `" E. T( R3 [7 l8 M     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
& T/ M) O5 B6 Z; j' v! j, s     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。中国热加工网——铸造、锻压、焊接、热处理、工业炉、检测仪器
3 z; M. e3 J6 b: r2 S4 Y$ c) Q    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。
+ ?3 ^& m& {( B    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。
0 e8 D1 C; D6 c     4．要兼顾铸件的精度要求和成本
4 X1 B  t3 U2 Z; S4 {  ~     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。
/ ^8 O7 \5 W$ z6 m3 h; ]: C

铸造方法	铸件材质 ) \5 V2 g  o/ D: B' w	铸件重量	表面光洁度 4 y) L& a6 h& k  r0 I	铸件复杂程度 ; I3 ^% c# e4 ]: d	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 - D% i' @5 i& x	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 7 u. `$ M6 w4 Z9 f' g% S! y  机械造型：适用于批量生产的中、小铸件 8 f2 c, [5 {- y4 x* K9 `2 p  S	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	有色合金 7 h9 n1 J7 U8 F$ R	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 ! M) F' o# m: n9 b	铸钢及有色合金	几克～几公斤	很好   t- \9 c, X" O+ M& k! f" u+ v  K/ ~	任何复杂程度	批量生产时比完全用机加工生产便宜   o! n/ p3 f) |+ W1 K	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 ; q# C4 E0 ~9 T+ w9 F
陶瓷型铸造	铸钢及铸铁	几公斤～几百公斤 " o3 O* A) R7 T3 @	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	铝、镁、锌合金	几十克～几十公斤	很好	较复杂	高 6 ^) G9 I% Y6 u  M* W	单件到小批量
低压铸造 & e/ y- i/ V  e- u* _& R/ L( f	有色合金 , p8 J  e  G0 i; n/ e5 V/ O	几十克～几十公斤	好	复杂（可用砂芯） , ~- W# ?* D5 {3 V5 T% ]. @	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 ! \0 [) a* d& G* Y' G, N5 |- J; A	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 ! m  f; }5 i) b$ q$ O
差压铸造 " T2 Q1 o' N( ~+ U% R	铝、镁合金 ' S( i7 {  b  X8 b& `+ D	几克～几十公斤 ( Q- c3 [& g8 n	好	复杂（可用砂芯）		高性能和形状复杂的有色合金铸件 $ l5 ?. k4 H' Q% e! U/ P	压力可控，铸件成型好，组织致密，力学性能好，但生产效率低 ; @6 L5 P9 y1 U. O. \0 `3 I5 O
压力铸造 / S) t1 p. h- W1 ~	铝、镁合金	几克～几十公斤 ' g/ T% u/ R  H+ g5 w: o	好 3 k: h, ]+ w' J& ~	复杂（可用砂芯） 1 G% T8 _4 Z7 b5 B% L) G% [	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 ; [% k! G: e5 N; [	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 ! C. P; N3 Z; f6 o! z/ ~	灰铁、球铁 5 m- Z2 [8 p2 l! Q6 J# P  G	几十公斤～几吨	较好	一般为圆筒形铸件 , g1 C7 q% e. y! n	较低	小批量到大批量的旋转体形铸件、 各种直径的管件 & P1 I! M9 Q4 K; T5 v6 l2 g( M  z! j	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 - A, d* Q8 \4 @$ E7 \  o' ^	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 ! [7 L  }5 J1 j+ L6 I; p
消失模铸造 ) j- Z# t& M* F	各种 ' r8 r- B/ @: L" e, Q1 ]" E" {	几克～几吨 - V* t/ }9 Q9 X9 ]( }0 g7 j	较好 4 d  L" v& D* F9 X/ v  D2 O) @( Q	较复杂	较低	不同批量的较复杂的各种合金铸件 4 f  P" D- y. z$ |  m9 d/ s$ r! z	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