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• 冲压工艺的发展现状及冲压模具设计的基本思路

  冲压工艺的主要内容是对板料进行科学的分离操作或者成型操作，在制造中所形成的工艺技术。在我国制造行业中，冲压工艺拥有互换性强、质量稳定、可行性高以及操作简单等优势，已经在我国加工行业和钢材制造业中得到了大量的应用，具有极为广阔的发展前景。同时，在实施冲压工艺过程中，其所使用的应用模具为冲压模具，是影响冲压工艺应用质量的主要因素，而如何提升模具的设计效率和质量，是我国相关企业在未来发展中依然需要面临的关键问题。 1冲压工艺在我国的发展现状 1.1 基本类型 在具体制造过程中，为了切实满足冲压构件在精度、形状以及尺寸等方面的要求，需要合理应用各种类型的冲压工艺。通常情况下，冲压工艺主要可以划分为以下两种类型，即：分离工艺和成型工艺。 其中成型工艺是当前冲压工艺中常用的类型，该项工艺主要是指，在不破坏胚体性能和形状的基础上，保证加工板料可以形成塑性变形，获得满足规格要求的冲压件工艺形式。成型工艺的应用工序主要分为以下几种类型：校形工序、扩口工序、卷圆工序、挤压工序、缩口工序、膨形工序、翻边工序、拉深工序以及弯曲工序。分离工艺主要是指，将冲压件按照规定的轮廓线，将加工板料和冲压模具分离，进而保证分离断面符合技术要求，通过分离的形式保证构件的制造质量。分析工艺的应用工序可以划分为以下几种类型：剖切工序、冲槽工序、切边工序、切断工序、冲孔工序以及落料工序。 1.2 发展方向 冲压工艺在经过长期的发展，其开始呈现复合化、智能化、综合化以及集成化的趋势，从总体角度分析，以现代技术为重要支撑的冲压工艺主要呈现以下三个发展方向：第一，数字化方向发展，当前，随着智能技术在制造业中的应用，冲压成型开始趋于可控化以及数字化方向发展，并且已经取得了较大的进展。同时，在计算机技术和信息技术的支撑下，冲压工艺在应用过程中，可以通过数字技术提升产品的成品率和实用性，但是这种技术需要制造系统与工艺应用的高度统一和集成，配合对控制技术和智能化技术的应用，可以大规模的生产各种形状简单的零件。第二，整体性方向发展，冲压产品在整个制造过程中，需要对所有环节加以重视，传统的单一性生产模式已经逐渐被时代淘汰，冲压工艺开始向全生命性、全过程性以及整体性的方向发展。通过整体性的生产模式，可以实现对工艺实施中全局性以及多目标的综合优化。 2冲压模具设计的主要思路 在冲压工艺的整体实施中，冲压模具起到关键作用，通过大量的生产实践证明，冲压模具的结构质量以及精度指标，对冲压件的作业精度和成型质量具有直接影响，决定了冲压件的生产质量。以此，只有保证冲压模具设计的质量和精度的，才能切实提升产品质量。 2.1 转换图纸 在转换图纸操作环节中，针对各种类型和各种样式的产品或者零件图而言，操作人员以及设计人员都需要做好图纸的绘制以及测定工作，以测绘图纸为设计依据，将其转换为适用于所有企业都能够使用的标准型图纸，保证冲压模具的尺寸和质量符合制造要求。 2.2 绘制零件图 在设计冲压模具的过程中，对于已经确定的零件图纸而言，在绘制零件图的过程中，需要摒弃以往的人工绘制模式，利用三维软件开展绘制工作，进而保证图纸绘制的质量。同时，在完成零件图绘制工作后，设计人员还要利用计算机作为辅助工具，将零件图转变为工程图，注重保证图纸的格式，进而为模具设计提供图纸参考。2.3 CAE 分析 CAE 分析主要是只通过计算机对产品的弹塑性、热传导、动力响应、屈曲稳定性、刚度以及结构强度进行分析和计算，进而得出优化产品结构性能的分析方法。利用 CAE 分析法对冲压产品性能进行分析，有助于提升产品的各方面质量，起到优化和预测的作用。同时，利用 CAE 分析还可以对冲压产品的力学性能和物理性能进行预测、模拟和分析，得出优化公式，提升冲压产品的质量。 2.4 设计工艺图 在完成上述两个步骤后，即开展设计工艺图工作，按照图纸既定的程序绘制排样图，同时，设计人员还要通过各种措施对排样图进行科学处理。 2.5 转化工程图 将绘制好的排样图利用制图软件完成格式转化，以排样图为参考，在计算机技术的辅助下，绘制完成排样图实体，并且将其转化为工程图，保存与制图软件文件中，为后期调用提供便利。 2.6 绘制模具图 在绘制模具图的过程中，设计人员要结合上述步骤所产生的工艺图纸和参考图纸，调用图纸中的关键信息，然后完成对模具的设计工作。同时，设计人员还要结合已经绘制好的模具图，对每个零件的对应模具图进行细节处理。 3结　语 总而言之，冲压工艺是当前我国制造业所应用的重要技术形式，其在长期的发展中，该项技术也在不断的完善和更新中，在我国各个行业、各个领域均实现了广泛的应用，尤其在汽车制造行业、钢材生产行业以及加工行业中，更是拥有广阔的应用前景，在此背景下，本文针对冲压工艺模具设计以及其发展趋势进行简要说明和分析，希望给予相关行业以些许参考。

  2025-07-01

• 铸造工艺

  什么是铸造？液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，通常称为金属液态成形或铸造。铸造的工艺流程：液体金属→充型→凝固收缩→铸件铸造的工艺特点：1、可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。2、适应性强，合金种类不受限制，铸件大小几乎不受限制。3、材料来源广，废品可重熔，设备投资低。4、废品率高、表面质量较低、劳动条件差。 铸造的分类：（1）砂型铸造（sand casting）砂型铸造：在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。砂型铸造工艺流程技术特点：1、适合于制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯；2、适应性广，成本低；3、对于某些塑性很差的材料，如铸铁等，砂型铸造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工艺。应用：汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件（2）熔模铸造（investmentcasting）熔模铸造：通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。常称为“失蜡铸造”。工艺流程：熔模铸造工艺流程优点：1、尺寸精度和几何精度高；2、表面粗糙度高；3、能够铸造外型复杂的铸件，且铸造的合金不受限制。缺点：工序繁杂，费用较高应用：适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。（3）压力铸造（die casting）压铸：是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。优点：1、压铸时金属液体承受压力高，流速快2、产品质量好，尺寸稳定，互换性好；3、生产效率高，压铸模使用次数多；4、适合大批大量生产，经济效益好。缺点：1、铸件容易产生细小的气孔和缩松。2、压铸件塑性低，不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作；3、高熔点合金压铸时，铸型寿命低，影响压铸生产的扩大。应用：压铸件最先应用在汽车工业和仪表工业，后来逐步扩大到各个行业，如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等多个行业。（4）低压铸造（low pressure casting）低压铸造：是指使液体金属在较低压力(0.02～0.06MPa)作用下充填铸型，并在压力下结晶以形成铸件的方法。技术特点：1、浇注时的压力和速度可以调节，故可适用于各种不同铸型（如金属型、砂型等），铸造各种合金及各种大小的铸件；2、采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，提高了铸件的合格率；3、铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利；4、省去补缩冒口，金属利用率提高到90%～98%；5、劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化。应用：以传统产品为主（气缸头、轮毂、气缸架等）。（5）离心铸造(centrifugal casting)离心铸造：是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。优点：1、几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗，提高工艺出品率；2、生产中空铸件时可不用型芯，故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属充型能力； 3、铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，力学性能高； 4、便于制造筒、套类复合金属铸件。缺点：1、用于生产异形铸件时有一定的局限性； 2、铸件内孔直径不准确，内孔表面比较粗糙，质量较差，加工余量大； 3、铸件易产生比重偏析。应用：离心铸造最早用于生产铸管，国内外在冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工艺，来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。（6）金属型铸造（gravity die casting）金属型铸造：指液态金属在重力作用下充填金属铸型并在型中冷却凝固而获得铸件的一种成型方法。优点:1、金属型的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能比砂型铸件高15%左右。2、能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件，并且质量稳定性好。3、因不用和很少用砂芯，改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。缺点：1、金属型本身无透气性，必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体；2、金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹；3、金属型制造周期较长，成本较高。因此只有在大量成批生产时，才能显示出好的经济效果。应用：金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。（7）真空压铸（vacuumdie casting）真空铸造：通过在压铸过程中抽除压铸模具型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和溶解气体，从而提高压铸件力学性能和表面质量的先进压铸工艺。优点：1、消除或减少压铸件内部的气孔，提高压铸件的机械性能和表面质量，改善镀覆性能；2、减少型腔的反压力，可使用较低的比压及铸造性能较差的合金，有可能用小机器压铸较大的铸件；3、改善了充填条件，可压铸较薄的铸件。缺点：1、模具密封结构复杂，制造及安装较困难，因而成本较高；2、 真空压铸法如控制不当，效果就不是很显著。（8）挤压铸造（squeezing die casting）挤压铸造：是使液态或半固态金属在高压下凝固、流动成形，直接获得制件或毛坯的方法。它具有液态金属利用率高、工序简化和质量稳定等优点，是一种节能型的、具有潜在应用前景的金属成形技术。直接挤压铸造：喷涂料、浇合金、合模、加压、保压、泄压，分模、毛坯脱模、复位；间接挤压铸造：喷涂料、合模、给料、充型、加压、保压、泄压，分模、毛坯脱模、复位。技术特点：1、可消除内部的气孔、缩孔和缩松等缺陷；2、表面粗糙度低，尺寸精度高；3、可防止铸造裂纹的产生；4、便于实现机械化、自动化。应用：可用于生产各种类型的合金，如铝合金、锌合金、铜合金、球墨铸铁等。（9）消失模铸造（Lost foam casting）消失模铸造（又称实型铸造）：是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。工艺流程：预发泡→发泡成型→浸涂料→烘干→造型→浇注→落砂→清理 技术特点：1、铸件精度高，无砂芯，减少了加工时间；2、无分型面，设计灵活，自由度高；3、清洁生产，无污染；4、降低投资和生产成本。应用：适合成产结构复杂的各种大小较精密铸件，合金种类不限，生产批量不限。如灰铸铁发动机箱体、高锰钢弯管等。（10）连续铸造（continual casting）连续铸造：是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固（结壳）了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特定的长度的铸件。工艺流程：技术特点：1、由于金属被迅速冷却，结晶致密，组织均匀，机械性能较好；2、节约金属，提高收得率；3、简化了工序，免除造型及其它工序，因而减轻了劳动强度；所需生产面积也大为减少；4、连续铸造生产易于实现机械化和自动化，提高生产效率。应用：用连续铸造法可以浇注钢、铁、铜合金、铝合金、镁合金等断面形状不变的长铸件，如铸锭、板坯、棒坯、管子等。

  2025-07-01

• 常用的六种铸造方法及其优缺点

  常用的六种铸造方法及其优缺点 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。常见的铸造方法有哪些呢？又各有怎样的优缺点呢？ 1.普通砂型铸造 制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂，硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。 优点： 粘土的资源丰富、价格便宜。使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用；制造铸型的周期短、工效高；混好的型砂可使用的时间长；适应性很广。小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用； 缺点及局限性： 因为每个砂质铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，所以砂型铸造的生产效率较低；铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差；铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。 2.熔模铸造 用蜡料做模样时，熔模铸造又称"失蜡铸造"。熔模铸造通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。由于模样广泛采用蜡质材料来制造，故常将熔模铸造称为“失蜡铸造”。可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。 优点： 尺寸精度较高。一般可达CT4-6（砂型铸造为CT10~13，压铸为CT5~7）；可以提高金属材料的利用率。熔模铸造能显著减少产品的成形表面和配合表面的加工量，节省加工台时和刃具材料的消耗；能最大限度地提高毛坯与零件之间的相似程度，为零件的结构设计带来很大方便。铸造形状复杂的铸件熔模铸造能铸出形状十分复杂的铸件，也能铸造壁厚为0.5mm、重量小至1g的铸件，还可以铸造组合的、整体的铸件；不受合金材料的限制。熔模铸造法可以铸造碳钢、合金钢、球墨铸铁、铜合金和铝合金铸件，还可以铸造高温合金、镁合金、钛合金以及贵金属等材料的铸件。对于难以锻造、焊接和切削加工的合金材料，特别适宜于用精铸方法铸造；生产灵活性高、适应性强熔模铸造既适用于大批量生产，也适用小批量生产甚至单件生产。 缺点及局限性： 铸件尺寸不能太大工艺过程复杂铸件冷却速度慢。熔模铸造在所有毛坯成形方法中，工艺最复杂，铸件成本也很高，但是如果产品选择得当，零件设计合理，高昂的铸造成本由于减少切削加工、装配和节约金属材料等方面而得到补偿，则熔模铸造具有良好的经济性。 3.压铸 压铸工艺原理是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。冷、热室压铸是压铸工艺的两种基本方式。冷室压铸中金属液由手工或自动浇注装置浇入压室内，然后压射冲头前进，将金属液压入型腔。在热室压铸工艺中，压室垂直于坩埚内，金属液通过压室上的进料口自动流入压室。压射冲头向下运动，推动金属液通过鹅颈管进入型腔。金属液凝固后，压铸模具打开，取出铸件，完成一个压铸循环。 优点： 产品质量好。铸件尺寸精度高，一般相当于6~7级，甚至可达4级；表面光洁度好，一般相当于5~8级；强度和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高25~30%，但延伸率降低约70%；尺寸稳定，互换性好；可压铸薄壁复杂的铸件；生产效率高，例如国产JⅢ3型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600～700次，小型热室压铸机平均每八小时可压铸3000~7000次；压铸型寿命长，一付压铸型，压铸钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化；经济效果优良。由于压铸件尺寸精确，表泛光洁等优点。一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便易；可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。 缺点及局限性： 压铸时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用一般压铸法，铸件易产生气孔，不能进行热处理；对内凹复杂的铸件，压铸较为困难；高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸型寿命较低；不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。 4.金属型铸造 又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次），又叫永久型铸造。一般的，金属型用铸铁和铸钢制成。铸件的内腔既可用金属芯、也可用砂芯。金属型的结构有多种，如水平分型、重直分型及复合分型。其中垂直分型便于开设内浇口和取出铸件；水平分型多用来生产薄壁轮状铸件；复合分型的上半型是由垂直分型的两半型采用铰链连结而成，下半型为固定不动的水平底板，主要应用于较复杂铸件的铸造。 优点： 复用性好，可“一型多铸”，节省了造型材料和造型工时。由于金属型对铸件的冷却能力强，使铸件的组织致密、机械性能高。铸件的尺寸精度高，公差等级为IT12～IT14；表面粗糙度较低，Ra为6.3m。金属型铸造不用砂或用砂少，改善了劳动条件。 缺点及局限性： 金属型的制造成本高、周期长、工艺要求严格，不适用于单件小批量铸件的生产，主要适用于有色合金铸件的大批量生产，如飞机、汽车、内燃机、摩托车等用的铝活塞、汽缸体、汽缸盖、油泵壳体及铜合金的轴瓦、轴套等。对黑色合金铸件，也只限于形状较简单的中、小铸件。 5.低压铸造 低压铸造是指使液体金属在较低压力(0.02～0.06MPa)作用下充填铸型，并在压力下结晶以形成铸件的方法。把熔炼好的金属液倒入保温坩埚，装上密封盖，升液导管使金属液与铸型相通，锁紧铸型，缓慢地向坩埚炉内通入干燥的压缩空气，金属液受气体压力的作用，由下而上沿着升液管和浇注系统充满型腔，并在压力下结晶，铸件成型后撤去坩埚内的压力，升液管内的金属液降回到坩埚内金属液面。开启铸型，取出铸件。 优点： 浇注时金属液的上升速度和结晶压力可以调节，故可适用于各种不同铸型(如金属型、砂型等)，铸造各种合金及各种大小的铸件；采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，铸件的气孔、夹渣等缺陷少，提高了铸件的合格率；铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利；省去补缩冒口，金属利用率提高到90%～98%；劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化。 缺点及局限性： 升液管寿命短，且在保温过程中金属液易氧化和产生夹渣。主要用来铸造一些质量要求高的铝合金和镁合金铸件，如气缸体、缸盖、曲轴箱和高速内燃机的铝活塞等薄壁件。 6.离心铸造 离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。根据铸型旋转轴线在空间的位置，常见的离心铸造可分为两种：卧式离心铸造：铸型的旋转轴线处于水平状态或与水平线夹角很小（<4°）时的离心铸造。立式离心铸造：铸型的旋转轴线处于垂直状态时的离心铸造称为立式离心铸造。铸型旋转轴与水平线和垂直线都夹有较大角度的离心铸造称为倾斜轴离心铸造，但应用很少。 优点： 用离心铸造生产空心旋转体铸件时，可省去型芯、浇注系统和冒口；由于旋转时液体金属在所产生的离心力作用下，密度大的金属被推往外壁，而密度小的气体、熔渣向自由表面移动，形成自外向内的定向凝固，因此补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好；便于浇注“双金属”轴套和轴瓦，如在钢套内镶铸一薄层铜衬套，可节省价格较贵的铜料；充型能力好；消除和减少浇注系统和冒口方面的消耗。 缺点及局限性： 铸件内自由表面粗糙，尺寸误差大，品质差；不适用于密度偏析大的合金（如铅青铜）及铝、镁等合金。

  2025-07-01

• 什么是铸造？铸造的6大常用方法，14种缺陷分析及控制

  什么是铸造？铸造的6大常用方法，14种缺陷分析及控制 一、铸造的定义和分类 铸造的定义：是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。 常见的铸造方法有砂型铸造和精密铸造，详细的分类方法如下表所示。 砂型铸造：砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。 精密铸造：精密铸造是用精密的造型方法获得精确铸件工艺的总称。它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状，可不加工或很少加工就直接使用，是一种近净形成形的先进工艺。二、常用的铸造方法及其优缺点 1. 普通砂型铸造 制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂，硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。 砂型铸造用的是最流行和最简单类型的铸件已延用几个世纪.砂型铸造是用来制造大型部件，如灰铸铁，球墨铸铁,不锈钢和其它类型钢材等工序的砂型铸造。其中主要步骤包括绘画，模具，制芯，造型，熔化及浇注，清洁等。 工艺参数的选择 加工余量：所谓加工余量，就是铸件上需要切削加工的表面，应预先留出一定的加工余量，其大小取决于铸造合金的种类、造型方法、铸件大小及加工面在铸型中的位置等诸多因素。 起模斜度：为了使模样便于从铸型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度称为起模斜度。 铸造圆角：为了防止铸件在壁的连接和拐角处产生应力和裂纹，防止铸型的尖角损坏和产生砂眼，在设计铸件时，铸件壁的连接和拐角部分应设计成圆角。 型芯头：为了保证型芯在铸型中的定位、固定和排气，模样和型芯都要设计出型芯头。 收缩余量：由于铸件在浇注后的冷却收缩，制作模样时要加上这部分收缩尺寸。 优点： 粘土的资源丰富、价格便宜。使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用； 制造铸型的周期短、工效高； 混好的型砂可使用的时间长； 适应性很广。小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用； 缺点及局限性： 因为每个砂质铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，所以砂型铸造的生产效率较低； 铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差； 铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。 2. 熔模铸造用蜡料做模样时，熔模铸造又称"失蜡铸造"。熔模铸造通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。由于模样广泛采用蜡质材料来制造，故常将熔模铸造称为“失蜡铸造”。 可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。 优点： 尺寸精度较高。一般可达CT4-6（砂型铸造为CT10~13，压铸为CT5~7）； 可以提高金属材料的利用率。熔模铸造能显著减少产品的成形表面和配合表面的加工量，节省加工台时和刃具材料的消耗； 能最大限度地提高毛坯与零件之间的相似程度，为零件的结构设计带来很大方便。铸造形状复杂的铸件熔模铸造能铸出形状十分复杂的铸件，也能铸造壁厚为0.5mm、重量小至1g的铸件，还可以铸造组合的、整体的铸件； 不受合金材料的限制。熔模铸造法可以铸造碳钢、合金钢、球墨铸铁、铜合金和铝合金铸件，还可以铸造高温合金、镁合金、钛合金以及贵金属等材料的铸件。对于难以锻造、焊接和切削加工的合金材料，特别适宜于用精铸方法铸造； 生产灵活性高、适应性强熔模铸造既适用于大批量生产，也适用小批量生产甚至单件生产。 缺点及局限性： 铸件尺寸不能太大工艺过程复杂铸件冷却速度慢。熔模铸造在所有毛坯成形方法中，工艺最复杂，铸件成本也很高，但是如果产品选择得当，零件设计合理，高昂的铸造成本由于减少切削加工、装配和节约金属材料等方面而得到补偿，则熔模铸造具有良好的经济性。 3. 压铸 压铸工艺原理是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。 压力铸造 a) 合型浇注 b) 压射 c) 开型顶件 冷、热室压铸是压铸工艺的两种基本方式。冷室压铸中金属液由手工或自动浇注装置浇入压室内，然后压射冲头前进，将金属液压入型腔。在热室压铸工艺中，压室垂直于坩埚内，金属液通过压室上的进料口自动流入压室。压射冲头向下运动，推动金属液通过鹅颈管进入型腔。金属液凝固后，压铸模具打开，取出铸件，完成一个压铸循环。优点： 产品质量好。铸件尺寸精度高，一般相当于6~7级，甚至可达4级；表面光洁度好，一般相当于5~8级；强度和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高25~30%，但延伸率 降低约70%；尺寸稳定，互换性好；可压铸薄壁复杂的铸件； 生产效率高。机器生产率高，例如国产JⅢ3型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600～700次，小型热室压铸机平均每八小时可压铸3000~7000次；压铸型寿命长，一付压铸型，压铸钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化； 经济效果优良。由于压铸件尺寸精确，表泛光洁等优点。一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便易；可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。 缺点及局限性： 压铸时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用一般压铸法，铸件易产生气孔，不能进行热处理； 对内凹复杂的铸件，压铸较为困难； 高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸型寿命较低； 不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。 4. 金属型铸造 又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次），又叫永久型铸造。 金属型的结构 一般的，金属型用铸铁和铸钢制成。铸件的内腔既可用金属芯、也可用砂芯。金属型的结构有多种，如水平分型、重直分型及复合分型。其中垂直分型便于开设内浇口和取出铸件；水平分型多用来生产薄壁轮状铸件；复合分型的上半型是由垂直分型的两半型采用铰链连结而成，下半型为固定不动的水平底板，主要应用于较复杂铸件的铸造。 金属型铸造型的工艺特点：金属型的导热速度快和无退让性，使铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹及白口等缺陷。此外，金属型反复经受灼热金属液的冲刷，会降低使用寿命，为此应采用以下辅助工艺措施。预热金属型：浇注前预热金属型，可减缓铸型的冷却能力，有利于金属液的充型及 铸铁的石墨化过程。生产铸铁件，金属型预热至250～350℃；生产有色金属件预热至100～250℃。 刷涂料：为保护金属型和方便排气，通常在金属型表面喷刷耐火涂料层，以免金属 型直接受金属液冲蚀和热作用。因为调整涂料层厚度可以改变铸件各部分的冷却速度，并有利于金属型中的气体排出。浇注不同的合金，应喷刷不同的涂料。如铸造铝合金件，应喷刷由氧化锌粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料；对灰铸铁件则应采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃胶和水组成的涂料。 浇注：金属型的导热性强，因此采用金属铸型时，合金的浇注温度应比采用砂型高 出20～30℃。一般的，铝合金为680℃～740℃；铸铁为1300℃～1370℃；锡青铜为1100～1150℃。薄壁件取上限，厚壁件取下限。铸铁件的壁厚不小于15mm，以防白口组织。 开型：开型愈晚，铸件在金属型内收缩量愈大，取出采用困难，而且铸件易产生大 的内应力和裂纹。通常铸铁件的出型温度700～950℃，开型时间为浇注后10～60秒。 优点： 与砂型铸造相比，金属型铸造有如下优点： 复用性好，可“一型多铸”，节省了造型材料和造型工时。 由于金属型对铸件的冷却能力强，使铸件的组织致密、机械性能高。 铸件的尺寸精度高，公差等级为IT12～IT14；表面粗糙度较低，Ra为6.3m。 金属型铸造不用砂或用砂少，改善了劳动条件。缺点及局限性：金属型的制造成本高、周期长、工艺要求严格，不适用于单件小批量铸件的生产，主要适用于有色合金铸件的大批量生产，如飞机、汽车、内燃机、摩托车等用的铝活塞、汽缸体、汽缸盖、油泵壳体及铜合金的轴瓦、轴套等。对黑色合金铸件，也只限于形状较简单的中、小铸件。5. 低压铸造低压铸造是指使液体金属在较低压力(0.02～0.06MPa)作用下充填铸型，并在压力下结晶以形成铸件的方法。低压铸造工艺原理图：1—保温室 2—坩埚 3—升液管 4—贮气罐 5—铸型低压铸造的工作原理下图所示。把熔炼好的金属液倒入保温坩埚，装上密封盖，升液导管使金属液与铸型相通，锁紧铸型，缓慢地向坩埚炉内通入干燥的压缩空气，金属液受气体压力的作用，由下而上沿着升液管和浇注系统充满型腔，并在压力下结晶，铸件成型后撤去坩埚内的压力，升液管内的金属液降回到坩埚内金属液面。开启铸型，取出铸件。优点： 浇注时金属液的上升速度和结晶压力可以调节，故可适用于各种不同铸型(如金属型、砂型等)，铸造各种合金及各种大小的铸件； 采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，铸件的气孔、夹渣等缺陷少，提高了铸件的合格率； 铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利； 省去补缩冒口，金属利用率提高到90%～98%； 劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化。 缺点及局限性：升液管寿命短，且在保温过程中金属液易氧化和产生夹渣。主要用来铸造一些质量要求高的铝合金和镁合金铸件，如气缸体、缸盖、曲轴箱和高速内燃机的铝活塞等薄壁件。6. 离心铸造离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。离心铸造的分类根据铸型旋转轴线在空间的位置，常见的离心铸造可分为两种：卧式离心铸造：铸型的旋转轴线处于水平状态或与水平线夹角很小（<4°）时的离心铸造。立式离心铸造：铸型的旋转轴线处于垂直状态时的离心铸造称为立式离心铸造。铸型旋转轴与水平线和垂直线都夹有较大角度的离心铸造称为倾斜轴离心铸造，但应用很少。a)立式离心铸造 b)立式离心浇注成形铸件 c)卧式离心铸造1，16—浇包 2，14—铸型 3，13—液体金属 4—带轮和带 5—旋转轴 6—铸件 7—电动机8—浇注系统 9—型腔 10—型芯 11—上型 12—下型 15—浇注槽 17—端盖优点： 用离心铸造生产空心旋转体铸件时，可省去型芯、浇注系统和冒口； 由于旋转时液体金属在所产生的离心力作用下，密度大的金属被推往外壁，而密度小的气体、熔渣向自由表面移动，形成自外向内的定向凝固，因此补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好； 便于浇注“双金属”轴套和轴瓦，如在钢套内镶铸一薄层铜衬套，可节省价格较贵的铜料； 充型能力好； 消除和减少浇注系统和冒口方面的消耗。 缺点及局限性： 铸件内自由表面粗糙，尺寸误差大，品质差； 不适用于密度偏析大的合金（如铅青铜）及铝、镁等合金。 三、铸造缺陷及其控制方法铸件缺陷种类繁多，产生缺陷的原因也十分复杂。它不仅与铸型工艺有关，而且还与铸造合金的性制、合金的熔炼、造型材料的性能等一系列因素有关。因此，分析铸件缺陷产生的原因时，要从具体情况出发，根据缺陷的特征、位置、采用的工艺和所用型砂等因素，进行综合分析，然后采取相应的技术措施，防止和消除缺陷。1. 浇不到铸件局部有残缺、常出现在薄壁部位、离浇道最远部位或铸件上部。残缺的边角圆滑光亮不粘砂。产生原因： 浇注温度低、浇注速度太慢或断续浇注； 横浇道、内浇道截面积小； 铁水成分中碳、硅含量过低； 型砂中水分、煤粉含量过多，发气量大，或含泥量太高，透气性不良； 上砂型高度不够，铁水压力不足。 防止方法： 提高浇注温度、加快浇注速度，防止断续浇注； 加大横浇道和内浇道的截面积； 调整炉后配料，适当提高碳、硅含量； 铸型中加强排气，减少型砂中的煤粉，有机物加入量； 增加上砂箱高度。 2. 未浇满铸件上部残缺，直浇道中铁水的水平面与铸件的铁水水平面相平，边部略呈圆形。产生原因： 浇包中铁水量不够； 浇道狭小，浇注速度又过快，当铁水从浇口杯外溢时，操作者误认为铸型已经充满，停浇过早。 防止方法： 正确估计浇包中的铁水量； 对浇道狭小的铸型，适当放慢浇注速度，保证铸型充满。 3. 损伤铸件损伤断缺。产生原因： 铸件落砂过于剧烈，或在搬运过程中铸件受到冲撞而损坏； 滚筒清理时，铸件装料不当，铸件的薄弱部分在翻滚时被碰断； 冒口、冒口颈截面尺寸过大；冒口颈没有做出敲断面（ 凹槽）。或敲除浇冒口的方法不正确，使铸件本体损伤缺肉。 防止方法： 铸件在落砂清理和搬运时，注意避免各种形式的过度冲撞、振击，避免不合理的丢放； 滚筒清理时严格按工艺规程和要求进行操作； 修改冒口和冒口颈尺寸，做出冒口颈敲断面，正确掌握打浇冒口的方向。 4. 粘砂和表面粗糙粘砂是一种铸件表面缺陷，表现为铸件表面粘附着难以清除的砂粒；如铸件经清除砂粒后出现凹凸不平的不光滑表面，称表面粗糙。产生原因： 砂粒太粗、砂型紧实度不够； 型砂中水分太高，使型砂不易紧实； 浇注速度太快、压力过大、温度过高； 型砂中煤粉太少； 模板烘温过高，导致表面型砂干枯；或模板烘温过低，型砂粘附在模板上。 防止方法： 在透气性足够的情况下，使用较细原砂，并适当提高型砂紧实度； 保证型砂中稳定的有效煤粉含量； 严格控制砂水分； 改进浇注系统，改进浇注操作、降低浇注温度； 控制模板烘烤温度，一般与型砂温度相等或略高。 5. 砂眼在铸件内部或表面充塞有型砂的孔眼。产生原因： 型砂表面强度不够； 模样上无圆角或拔模斜度小导致钩砂、铸型损坏后没修理或没修理好就合箱； 砂型在浇注前放置时间过长，风干后表面强度降低； 铸型在合箱时或搬运过程中损坏； 合箱时型内浮砂未清除干净，合箱后浇口杯没盖好，碎砂掉进铸型。 防止方法： 提高型砂中粘士含量、及时补加新砂，提高型砂表面强度； 模样光洁度要高，并合理做出拔模斜度和铸造圆角。损坏的铸型要修好后再合箱； 缩短浇注前砂型的放置时间； 合箱或搬运铸型时要小心，避免损坏或掉入砂型腔砂粒； 合箱前清除型内浮砂，并盖好浇口。 6. 披缝和胀砂披缝常出现在铸件分型面处，是垂直于铸件表面，且厚薄不均匀的薄片状金属突起物。胀砂是铸件内、外表面局部胀大，形成不规则的瘤状金属突起物。产生原因： 紧实度不够或不匀； 面砂强度不够、或型砂水分过高； 液态金属压头过大、浇注速度太快。 防止方法： 提高铸型紧实度、避免局部过松； 调整混砂工艺、控制水分，提高型砂强度； 降低液态金属的压头、降低浇注速度。 7. 抬箱铸件在分型面处有大面积的披缝，使铸型外形尺寸发生变化。抬箱过大，造成跑火——铁水自分型面外溢，严重时造成浇不足缺陷。产生原因： 砂箱未紧固、压铁质量不够或去除压铁过早； 浇注过快，冲击力过大； 模板翅曲。 防止方法： 增加压铁重量，特铁水凝固后再去除压铁； 降低浇包位置，降低浇注速度； 修正模板。 8. 掉砂铸件表面上出现的块状金属突起物，其外形与掉落的砂块很相似。在铸件其它部位，则往往出现砂眼或残缺。产生原因： 模样上有深而小的凹槽，同于结构特征或拔模斜度小，起模时将砂型带坏或震裂； 紧实度不匀，铸型局部强度不足； 合箱、搬运铸型时，不小心使铸型局部砂块掉落。 防止方法： 模样拔模斜度要合适、表面光洁； 铸型紧实度高且均匀； 合箱、搬运过程中，操作小心。 9. 错型（错箱）铸件的一部分与另一部分在分型面的接缝处错开，发生相对位移，使铸件外形与图纸不相符合。产生原因： 模样制作不良，上下模没有对准或模样变形； 砂箱或模板定位不准确，或定位销松动； 挤压造型机上零件磨损，例如正压板下衬板、反压板轴承的磨损等； 浇注时用的套箱变形，搬运、围箱时不注意，使上下铸型发生位移。 防止方法： 加强模板的检查和修理； 经常检查砂箱、模板的定位销及销孔、并合理地安装； 检查挤压造型机的有关零件，及时调整，磨损大的要更换； 定期对套箱整形。脱箱后的铸型在搬运时要小心。在面浇注的砂型，应该做一排砂型围一排。 10. 灰口和麻点铸件断口呈灰黑色或出现黑色小点，中心部位较多，边部较少，金相观察可见到片状石墨。产生原因： 铁水化学成分不合要求，碳、硅含量过高； 炉前孕育的铋加入浇包内过早或过迟，或是铋量不足。 防止方法： 正确选择化学成分，合理配料，使铁水中碳、硅量在规定范围内； 增加铋的加入量并严格炉前孕育工艺。 11. 裂纹（热裂、冷裂）铸件外部或内部有穿透或不穿透的裂纹。热裂时带有暗色或黑色的氧化表面断口外形曲折。冷裂是较干净的脆性裂纹，断口较平，具有金属光泽或轻微的氧化色泽。产生原因： 铁水中碳、硅含苞欲放量过低，含硫量过高； 浇注温度过高； 冒口颈过大、过短，造成局部过热严重，或重口太小，补缩不好； 铸件在清理、运输过程中，受冲击过大。 防止方法： 控制铁水化学成分在规定的范围内； 降低浇注温度； 合理设计冒口系统； 铸件在清理、运输过程中避免过度冲击。 12. 气孔气孔的孔壁光滑明亮，形状有圆形、梨形和针状，孔的尺寸有大有小，产生在铸件表面或内部。铸件内部的气孔在敲碎后或机械加工时才能被发现。产生原因： 小炉料潮湿、锈蚀严重或带有油污，使铁水含气量太多、氧化严重； 出铁孔、出铁槽、炉衬、浇包衬未洪干； 浇注温度较低，使气体来不及上浮和逸出； 炉料中含铝量较高，易造成氢气孔； 砂型透气性不好、型砂水分高、含煤粉或有机物较多，使浇注时产生大量气体且不易排出。 防止方法： 炉料要妥善管理，表面要清洁； 炉缸、前炉、出铁口、出铁槽、浇包必须烘干； 提高浇注温度； 不使用铝量过高的废钢； 适当降低型砂的水分、控制煤粉加入量，扎通气孔等。 13. 缩松、疏松分散、细小的缩孔，带有树枝关结晶的称缩松，比缩松更细小的称疏松。常出现在热世部位。产生原因： 铁水中碳、硅含量过低，收缩大； 浇注速度太快、浇注温度过高，使得液态收缩大； 浇注系统、冒口设计不当，无法实现顺序凝固； 冒口太小，补缩不充分。 防止方法： 控制铁水的化学成分在规定范围内； 降低浇注速度和浇注温度； 改进浇冒口系统，利用顺序凝固； 加大冒口体积，保证充分补缩。 14. 反白口铸件断口内部出现白口组织，边缘部分出现灰口。产生原因： 碳、硅含量较高的铁水，含氢量过高； 炉料中带入的铬等白口形成元素过多； 元素偏析严重； 防止方法： 控制化学成分、碳、硅含量不宜过高； 炉衬、包衬要烘干；型砂水分不宜过高； 加强炉料管理，减少带入白口化元素。 四、汽车铸造新技术和新方向1. 砂成形技术的发展趋势潮模造型经过手工紧实→震击+压实紧实→高压+微震紧实→气冲紧实→静压紧实几个发展阶段。静压造型技术实质是“气冲预紧实+压实”。有以下优点：铸型轮廓清晰，表面硬度高且均匀，起模斜度小，型板利用率高，工艺装备磨损小，铸型表面光洁度高，铸型型废率低。因此，是目前最新、最先进的造型工艺，并已成为当今的主流紧实工艺。 当前，国外比较有名的制造静压造型设备的厂家有德国的 KW公司、HWS公司和意大利萨威力公司。国内汽车铸造厂家大都选用HWS公司或KW公司制造的设备，如一汽铸造公司、东风汽车铸造厂、上海圣德曼铸造公司、华东泰克西、山西三联、广西玉柴、无锡柴油机厂等。2. 近净形技术发展趋势铸造成形工艺消失模铸造也称气化模铸造、实型铸造、无型腔铸造，被铸造界誉之为“21世纪的铸造新技术”、“铸造的绿色工程”。该工艺的方法是采用无粘结剂干砂加抽真空技术。我国有一百多家企业用该工艺生产箱体类、管件阀体类、耐热耐磨合金钢类等三大类铸件，总产量超过10万t。今后，该工艺将大量采用快速制造技术和模拟仿真技术，以缩短生产准备周期，实现铸件的快捷生产。熔模精密铸造成形型工艺熔模精密铸造工艺有水玻璃制壳工艺、复合制壳工艺、硅溶胶制壳工艺。汽车产品材料有碳素钢、合金钢、有色合金与球墨铸铁。国外有高合金钢、超合金材料。熔炼设备国内采用普通、快速中频炉；国外采用真空炉、翻转炉、高频炉技术。熔模精密铸造技术成型工艺将来的发展趋势是产品离商品越来越近，传统的精铸件只作为毛坯，已经不适应市场的快速应变；产品的复杂程度和质量档次越来越高；研发手段越来越强，专业化协作开始显现，CAD、CAM、CAE的应用成为产品开发主要技术。3. 制芯技术的发展趋势目前，国内外汽车铸造制芯有三种制芯工艺，在现代汽车铸造中常并行采用的主要工艺 有热芯盒制芯、壳芯制芯、冷芯盒制芯等，传统的合脂或油砂制芯已被淘汰。制芯工艺技术有以冷芯盒技术为主的发展趋势。一汽铸造公司、东风汽车铸造厂、上海圣德曼铸造公司、华东泰克西、山西国际铸造公司等均采用冷芯盒制芯技术。4. 铸铁熔炼技术的发展趋势目前，国内外铸铁熔炼技术有两种主要方式：一是采用大型热风除尘冲天炉与工频保温炉双联熔炼工艺；二是采用中频感应电炉熔炼工艺技术。美国因达公司和彼乐公司生产的中频炉技术开始越来越受到重视，该技术日益成熟，其清洁、环保、节能、高效、安全的优势突出，是今后发展的方向。一汽铸造公司、东风汽公司采用因达公司和彼乐公司生产的中频炉和保温炉技术。已经开发与应用的球化剂、孕育剂、蠕化剂和其他各种添加剂产品，形成商品化、标准化、规格化、系列化。5. 合金气缸体、气缸盖压铸成形技术铝合金是汽车上应用最快和最广的轻金属，因为铝合金本身的性能已经达到质量轻、强度高、耐腐蚀的要求。最初，铝合金仅用于一些不受冲击的部件。后来，通过强化合金元素，铝合金的强度大大提高，由于质轻、散热性好等特性，可以满足发动机活塞、气缸体、气缸盖在恶劣环境下工作的要求。铝合金气缸体、气缸盖压铸成形核心技术可以提高净化、精练、细化、变质等材质质量控制，使得铝铸件质量达到一致性和稳定性。随着我国汽车业的发展，特别是家用轿车的快速增加和汽车部件出口的增大，汽车铝铸件将有很大的增长。铝气缸盖成形工艺主要有两种，一是以欧美为代表的重力铸造成型工艺，上海皮尔博格、南京泰克西等公司，选用意大利法塔公司重力铸造机生产铝气缸盖。二是以日韩为代表的低压铸造成型工艺，东风日产发动机分公司铝压铸车间、广东肇庆铸造公司、天津丰田铸造公司，选用日本新东等公司低压铸造机生产铝气缸盖。6. 半固态压铸成型技术半固态技术发源于美国，因此在美国这一技术已经基本成熟，处于全球领先地位，被称之为21世纪最有前途的材料成形加工工艺。Alumax公司率先将该技术转化为生产力，生产的铝合金汽车制动总泵体毛坯尺寸接近零件尺寸，加工量占铸件质量的13%，同样的金属型铸件的加工余量则占铸件质量的40%。20世纪80年代以来，欧洲等国在半固态应用方面作了大量研究和应用工作。7. 铸铁材质的发展趋势薄壁高强度灰铸铁件技术灰铸铁件在汽车上大量应用，由于该材料具有低的成本和良好的铸造性能优势。随着汽车技术轻量化要求，灰铸铁的增长和发展将受到一定的影响，因此加强薄壁高强度气缸体、气缸盖铸件技术的开发与应用将是发展趋势。蠕墨铸铁技术蠕墨铸铁具有球墨铸铁的强度，与灰铸铁相比又有类似的防振、导热能力及铸造性能，有好的塑性和耐热疲劳性能，可以解决大马力气缸盖的热疲劳裂纹问题。蠕墨铸铁广泛应用的巨大潜在市场是在汽车业，其主要产品则是发动机气缸体和大功率柴油机气缸盖铸件。随着汽车轻量化和比功率（kW/排量）的提高，气缸体和气缸盖的工作温度越来越高，许多部位的工作温度超过200 ℃，在此温度下，铝合金的强度大幅度下降，而蠕铁则具有很大的优势。球墨铸铁技术球墨铸铁由于其高强度、高韧性和低价格，所以在汽车市场上仍有很大发展。汽车铸造业球铁主要有4类产品技术工艺的发展趋势。一是铸态珠光体、高强度的载货车和轿车曲轴，铸态铁素体、高伸长率的汽车排气管和桥壳底盘类铸件；二是保安类铸件，铸态生产轿车转向节；三是耐热球铁件，高硅钼、中硅钼、高镍球铁，该材质生产的排气管件；四是奥贝球铁，主要用于生产曲轴等产品。除上述外，汽车铸造厂已经生产出铸态球铁冷激凸轮轴。8. 铸造过程计算机应用技术发展趋势随着汽车铸造技术的快速发展，为缩短铸件生产准备周期和降低新产品开发的风险，采用快速原型技术、计算机仿真模拟、三维建模、数控技术的应用越来越广。快速原型技术应用开发新产品试制用的模样及熔模铸造的蜡模外，还可以制做酚醛树脂壳型、壳芯，可以直接用来装配成砂型。模拟造型过程正在成为国际汽车铸造关注的前沿领域之一。应用Magma、华铸软件对新产品的铸件充型、凝固的温度场和流动场模拟分析处理，预测和分析铸件的缺陷。9. 铸造检测技术无损检测技术的应用越来越广，对重要件时常采用荧光磁粉检测表面裂纹；采用超声波或音频检测球铁的球化率；涡流检测铸件的基体组织（珠光体含量）。为满足重要件检测的要求，有的将上述三项检测仪器组合成一条自动检测线。10. 绿色铸造技术发展趋势“绿色铸造”是使铸造产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理整个产品生命周期中，对环境的负面影响最小，资源效率最高。铸造行业历来被认为是高能耗、高污染的行业，要不断开发新的节能、清洁、低排放、低污染的铸造材料以投入生产使用。

  2025-07-01

• 八大金属材料成形工艺

  八大金属材料成形工艺 01 铸造 液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，通常称为金属液态成形或铸造。 液体金属→充型→凝固收缩→铸件 工艺 特点： 1）可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。 2）适应性强，合金种类不受限制，铸件大小几乎不受限制。 3）材料来源广，废品可重熔，设备投资低。 4）废品率高、表面质量较低、劳动条件差。 铸造分类： （1）砂型铸造（sand casting） 砂型铸造：在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。 技术特点： 1）适合于制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯； 2）适应性广，成本低； 3）对于某些塑性很差的材料，如铸铁等，砂型铸造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工艺。 应用：汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件 （2）熔模铸造(investmentcasting) 熔模铸造：通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。常称为“失蜡铸造”。 优点： 1）尺寸精度和几何精度高； 2）表面粗糙度高； 3）能够铸造外型复杂的铸件，且铸造的合金不受限制。 缺点：工序繁杂，费用较高 应用：适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。 （3）压力铸造(die casting)压铸：是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。 优点： 1）压铸时金属液体承受压力高，流速快 2）产品质量好，尺寸稳定，互换性好； 3）生产效率高，压铸模使用次数多； 4）适合大批大量生产，经济效益好。 缺点： 1）铸件容易产生细小的气孔和缩松。 2）压铸件塑性低，不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作； 3）高熔点合金压铸时，铸型寿命低，影响压铸生产的扩大。 应用：压铸件最先应用在汽车工业和仪表工业，后来逐步扩大到各个行业，如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等多个行业。 （4）低压铸造(low pressure casting)低压铸造：是指使液体金属在较低压力(0.02～0.06MPa)作用下充填铸型，并在压力下结晶以形成铸件的方法.。 技术特点： 1）浇注时的压力和速度可以调节，故可适用于各种不同铸型（如金属型、砂型等），铸造各种合金及各种大小的铸件； 2）采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，提高了铸件的合格率； 3）铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利； 4）省去补缩冒口，金属利用率提高到90～98%； 5）劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化。 应用：以传统产品为主（气缸头、轮毂、气缸架等）。 （5）离心铸造(centrifugal casting)离心铸造：是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。优点： 1）几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗，提高工艺出品率； 2）生产中空铸件时可不用型芯，故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属充型能力； 3）铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，力学性能高； 4）便于制造筒、套类复合金属铸件。 缺点： 1）用于生产异形铸件时有一定的局限性； 2）铸件内孔直径不准确，内孔表面比较粗糙，质量较差，加工余量大； 3）铸件易产生比重偏析。 应用： 离心铸造最早用于生产铸管，国内外在冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工艺，来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。 （6）金属型铸造(gravity die casting)金属型铸造：指液态金属在重力作用下充填金属铸型并在型中冷却凝固而获得铸件的一种成型方法。 优点: 1）金属型的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能比砂型铸件高15%左右。 2）能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件，并且质量稳定性好。 3）因不用和很少用砂芯，改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。 缺点： 1）金属型本身无透气性，必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体； 2）金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹； 3）金属型制造周期较长，成本较高。因此只有在大量成批生产时，才能显示出好的经济效果。 应用： 金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。 （7）真空压铸(vacuumdie casting)真空铸造：通过在压铸过程中抽除压铸模具型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和溶解气体，从而提高压铸件力学性能和表面质量的先进压铸工艺。 优点： 1）消除或减少压铸件内部的气孔，提高压铸件的机械性能和表面质量，改善镀覆性能; 2）减少型腔的反压力，可使用较低的比压及铸造性能较差的合金，有可能用小机器压铸较大的铸件; 3）改善了充填条件，可压铸较薄的铸件; 缺点： 1）模具密封结构复杂，制造及安装较困难，因而成本较高; 2）真空压铸法如控制不当，效果就不是很显著。 （8）挤压铸造(squeezing die casting)挤压铸造：是使液态或半固态金属在高压下凝固、流动成形，直接获得制件或毛坯的方法。它具有液态金属利用率高、工序简化和质量稳定等优点，是一种节能型的、具有潜在应用前景的金属成形技术。 直接挤压铸造：喷涂料、浇合金、合模、加压、保压、泄压，分模、毛坯脱模、复位； 间接挤压铸造：喷涂料、合模、给料、充型、加压、保压、泄压，分模、毛坯脱模、复位。 技术特点： 1）可消除内部的气孔、缩孔和缩松等缺陷； 2）表面粗糙度低，尺寸精度高； 3）可防止铸造裂纹的产生； 4）便于实现机械化、自动化。 应用：可用于生产各种类型的合金，如铝合金、锌合金、铜合金、球墨铸铁等 （9）消失模铸造（Lost foam casting ）消失模铸造（又称实型铸造）：是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。 预发泡→发泡成型→浸涂料→烘干→造型→浇注→落砂→清理技术特点： 1）铸件精度高，无砂芯，减少了加工时间； 2）无分型面，设计灵活，自由度高； 3）清洁生产，无污染； 4）降低投资和生产成本。 应用： 适合成产结构复杂的各种大小较精密铸件，合金种类不限，生产批量不限。如灰铸铁发动机箱体、高锰钢弯管等。 （10）连续铸造（continual casting）连续铸造：是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固（结壳）了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特定的长度的铸件。 技术特点： 1）由于金属被迅速冷却，结晶致密，组织均匀，机械性能较好； 2）节约金属，提高收得率； 3）简化了工序，免除造型及其它工序，因而减轻了劳动强度；所需生产面积也大为减少； 4）连续铸造生产易于实现机械化和自动化，提高生产效率。 应用： 用连续铸造法可以浇注钢、铁、铜合金、铝合金、镁合金等断面形状不变的长铸件，如铸锭、板坯、棒坯、管子等。 02 塑性成形 塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下来加工制件的少切削或无切削的工艺方法。它的种类有很多，主要包括锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等。 （1）锻造 锻造：是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。 根据成形机理，锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造。 自由锻造：一般是在锤锻或者水压机上，利用简单的工具将金属锭或者块料锤成所需要形状和尺寸的加工方法。 模锻：是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。 碾环：指通过专用设备碾环机生产不同直径的环形零件，也用来生产汽车轮毂、火车车轮等轮形零件。 特种锻造：包括辊锻、楔横轧、径向锻造、液态模锻等锻造方式，这些方式都比较适用于生产某 些特殊形状的零件。锻坯加热→辊锻备坯→模锻成形→切边→冲孔→矫正→中间检验→锻件热处理→清理→矫正→检查 技术特点： 1）锻件质量比铸件高能承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸件高甚至比轧件高。 2）节约原材料，还能缩短加工工时。 3）生产效率高例。 4）自由锻造适合于单件小批量生产，灵活性比较大。 应用： 大型轧钢机的轧辊、人字齿轮，汽轮发电机组的转子、叶轮、护环，巨大的水压机工作缸和立柱，机车轴，汽车和拖拉机的曲轴、连杆等。 （2）轧制 轧制：将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩成型轧制使材料截面减小，长度增加的压力加工方法。 轧制分类： 按轧件运动分有：纵轧、横轧、斜轧。 纵轧:就是金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过，并在其间产生塑性变形的过程。 横轧：轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致。 斜轧：轧件作螺旋运动，轧件与轧辊轴线非特角。应用： 主要用在金属材料型材，板，管材等 ，还有一些非金属材料比如塑料制品及玻璃制品。 （3）挤压挤压：坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成型。挤压前准备→铸棒加热→挤压→拉伸扭拧校直→锯切（定尺）→取样检查→人工时效→包装入库优点： 1）生产范围广，产品规格、品种多； 2）生产灵活性大，适合小批量生产； 3）产品尺寸精度高，表面质量好； 4）设备投资少，厂房面积小，易实现自动化生产。 缺点： 1）几何废料损失大； 2）金属流动不均匀； 3）挤压速度低，辅助时间长； 4）工具损耗大，成本高。 生产适用范围：主要用于制造长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。 （4）拉拔拉拔：用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于坯料断面的模孔中拉出，以获得相应的形状和尺寸的制品的一种塑性加工方法。 优点： 1）尺寸精确，表面光洁； 2）工具、设备简单； 3）连续高速生产断面小的长制品。 缺点： 1）道次变形量与两次退火间的总变形量有限； 2）长度受限制。 生产适用范围：拉拔是金属管材、棒材、型材及线材的主要加工方法。 （5）冲压冲压：是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。 技术特点： 1）可得到轻量、高刚性之制品。 2）生产性良好，适合大量生产、成本低。 3）可得到品质均一的制品。 4）材料利用率高、剪切性及回收性良好 。 适用范围： 全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包，容器的壳体，电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 03 机加工 机加工：是在在零件生产过程中，直接用刀具在毛坯上切除多余金属层厚度，使之或者图纸要求的尺寸精度、形状和位置相互精度、表面质量等技术要求的加工过程。 常用机加工方法：04 焊接焊接：也称作熔接,镕接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。 焊接分类： 05 粉末冶金 粉末冶金：是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。 工艺基本流程：优点： 1）绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。 2）节约金属，降低产品成本。 3）不会给材料任何污染，有可能制取高纯度的材料。 4）粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。 5）粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，能大大降低生产成本。 缺点： 1）在没有批量的情况下要考虑 零件的大小。 2）模具费用相对来说要高出铸造模具。 生产适用范围： 粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等。 06 金属注射成型MIM (Metal injection Molding )：是金属注射成形的简称。是将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先将所选粉末与粘结剂进行混合，然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状。 MIM MIM流程分为四个独特加工步骤（混合、成型、脱脂和烧结）来实现零部件的生产，针对产品特性决定是否需要进行表面处理。 技术特点： 1）一次成型负责零件； 2）制件表面质量好、废品率低、生产效率高、易于实现自动化； 3）对模具材料要求低。 技术核心： 粘接剂是MIM技术的核心只有加入一定量的粘接剂，粉末才具有增强流动性以适合注射成型和维持坯块的基本形状。 07 金属半固态成型 半固态成型：利用非枝晶半固态金属（Semi-SolidMetals，简称SSM）独有的流变性和搅熔性来控制铸件的质量。 半固态成型可分为流变成型和触变成型。 （1）流变成型（Rheoforming）（2）触变成型（Thixoforming） 技术特点： 1）减少液态成型缺陷，显著提高质量和可靠性； 2）成型温度比全液态成型温度低，大大减少对模具的热冲击； 3）能制造常规液态成型方法不可能制造的合金； 应用： 目前已成功用于主缸、转向系统零件、摇臂、发动机活塞、轮毂、传动系统零件、燃油系统零件和空调零件等制造等航空、电子以及消费品等方面。 08 3D打印 3D打印：是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

  2025-07-01

• 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明

  15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明 1 什么是铸造 铸造是成型所需形状的最古老和最流行的制造方法，这是制造大多数产品的第一步。 铸件是可由任何类型的金属经熔化二次浇注成任何形状的工件。铸件可以生产从几毫米到几米的尺寸，重量从几克到几吨不等。由难以加工的金属制成的具有非常复杂形状、中空截面、复杂内腔和不规则曲面的产品可以通过铸造工艺轻松生产。 有许多铸造工艺可供选择，生产特定零件的工艺选择取决于生产成本、生产率、尺寸、形状和表面光洁度等因素。铸造工艺基本上在用于制备模具的材料类型和浇注熔融材料的方法上彼此不同。 模具材料通常是砂或金属，浇注方法可以使用重力、真空或低压或高压。铸造最常用于制造复杂的形状，这些形状很难或不经济地用其他方法制造。 浇注可以分为两大类：消失模（Expendable）和非消失模（Non-expendable casting） 在消失模铸造中，它包括砂型铸造、型壳铸造、石膏型铸造、熔模铸造和消失模铸造。 在非消失模铸造中，它包括永久型铸造、压铸、半固态金属铸造、离心铸造和连续铸造。 2 金属铸造工艺的类型 以下是用于大规模生产的不同类型的铸造工艺： Sand casting 砂型铸造 Investment casting 熔模铸造 Permanent mold casting 金属型铸造 Die casting 压铸 Gravity die casting 重力压铸 Plaster casting 石膏型铸造 Centrifugal casting 离心铸造 Lost foam casting 消失模铸造 Vacuum casting 真空铸造 Squeezing casting 挤压铸造 Continuous casting 连铸铸造 Shell molding 壳型铸造 Ceramic mold casting 陶瓷型铸造 Metal mold casting 金属型铸造 Clay mold casting 泥型铸造 2.1 砂型铸造 and Casting 砂型铸造是最广泛和最广泛使用的铸造工艺类型。这是一种消失模永久型铸造工艺。砂型铸造工艺包括使用熔炉、金属、模型和砂型。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 在模型周围用手捣砂用于简单的铸造。对于复杂的铸件，型砂混合物由造型机压实。造型机不仅增加了生产成本，而且通过加强冲压力的施加和分配来提高铸件质量。它可用于所有类型的金属，但与其他铸造工艺相比，表面光洁度和尺寸精度不好。这是最经济的生产方式。 2.2 熔模铸造 Investment Casting 在该方法中，蜡模与耐火材料和粘合剂组合以产生一次性陶瓷模具，然后用熔融金属填充该模具以产生金属铸件。熔模铸造也称为失蜡铸造。 熔模铸造是一种昂贵且劳动密集型的工艺，用于生产齿轮、自行车行李箱、摩托车盘和喷砂机备件。通常，熔模铸造用于制造具有更薄壁和更严格公差的复杂形状的部件。 2.3 永久模铸造 Permanent Mold Casting 永久型铸造是一种使用可重复使用的模具铸造金属的方法，这些模具通常由金属制成。永久型铸造通常被称为重力压铸，因为熔融金属被倒入模具中，而不是强行注入。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 通常，永久型铸造生产简单，小的金属零件，具有均匀的壁厚，在大量。在此过程中，经常使用有色金属，如铜合金，镁合金和铝合金。齿轮、花键、车轮、齿轮箱、管件、喷油器壳体和汽车发动机活塞等产品经常使用这种工艺制造。 2.4 压铸 Die Casting 压铸是一种非常常用的永久型铸造工艺。它用于生产炉灶、风扇、电机、玩具等家电的许多部件。 压铸零件的表面光洁度和公差非常好，几乎不需要后处理。压铸模具价格昂贵，并且需要大量的准备时间来制造;它们通常被称为模具。 压铸分类： Hot chamber die-casting 热室压铸 Cold-chamber die casting 冷室压铸 2.4.1 Hot chamber die-casting 热室压铸 在热室工艺（用于锌合金和镁合金）中，与模腔相连的压力室被熔融金属永久填充。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然基本运行流程如下： 关闭模具，鹅颈缸充满熔融金属。柱塞推动熔融金属通过鹅颈通道和喷嘴进入模腔：金属在压力下保持直到凝固。 模具打开，芯（如果有的话）缩回;铸件留在顶出模具中;柱塞返回，通过喷嘴和鹅颈将熔融金属拉回来。 顶杆将铸件推出模具。当柱塞打开入口孔时，熔化的金属重新填充鹅颈缸。 热室工艺用于（a）具有低熔点和（B）不与模具材料钢合金化的金属;常见的例子是锡、锌和铅。 2.4.2 冷室压铸工艺 Cold Chamber Die Casting Process 在冷室工艺中，熔融金属在每个循环中都被倒入冷室中。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 运行流程为：关闭模具，将熔融金属舀入冷室气缸中。 柱塞将熔化的金属推入模腔;金属在高压下保持直到凝固。 模具打开，柱塞随之将固化的废料从气缸中推出。如果有核心，它们会被收回。 顶杆将铸件推离顶模，柱塞返回原始位置。 该工艺特别适用于高熔点金属，如铝和铜（及其合金）。 2.5 重力压铸 Gravity Die Casting 将液态金属倒入金属模具中依靠重力充满模具，然后冷却并固化成型。常见的重力铸造零件有车轮、发动机活塞、管件、齿轮箱和齿轮。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 铅、锌、铝和镁合金以及某些青铜和铸铁通常用于这种铸造工艺。然而，与砂型铸造相比，该工艺具有更高的铸造率。然而，价格有点高，因为金属模具很贵。2.6 石膏铸造 Plaster Casting 石膏铸造类似于砂型铸造，除了模具是由一种被称为“巴黎石膏”的材料制成。由于石膏的导热性和热容量较低，金属冷却速度比沙子慢，这有助于实现高精度，特别是对于薄截面零件。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 然而，该工艺不适合高温铁类材料。石膏模铸造工艺在生产30克的小型铸件和45公斤的大型铸件时特别有效。 2.7 离心铸造 Centrifugal Casting 熔融金属被倒入旋转的模具中，离心力使模具充满并固化。高压熔融金属在离心力的帮助下遍布模具。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 典型地，通过离心铸造来产生像圆柱体的旋转形状，具体的部件包括气缸套、活塞环、离合器片和衬套轴承。 2.8 消失模铸造 Lost Foam Casting 消失模铸造工艺与熔模铸造相当，除了模型是由泡沫而不是蜡制成。在形成图案之后，通过浸渍、涂覆、喷涂或刷涂来用耐火陶瓷涂覆。然后通过将熔融金属倒入模具中来形成成品。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 各种材质，包括合金钢、碳钢、合金铸铁、黑色合金等，可以使用这种铸造方法。消失模铸造工艺特别用于生产泵壳、消防栓、阀门和配件等物体。 2.9 真空铸造 Vacuum Casting 真空铸造生产在100bar或更低的真空压力下进行，以从模具腔中排出气体。为了消除气泡和气穴，熔融金属被倒入真空室内的模具腔中。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 在真空下对模腔进行抽真空，以防止在金属注射期间捕获气体。最后，金属在从模具中取出之前在加热室中固化。 许多行业都使用真空压铸技术，包括汽车，航空航天，电子，船舶，电信等，因此，这种制造工艺会产生一些部件，如结构底盘部件和汽车车身部件。 2.10 挤压铸造 Squeezing Casting 挤压铸造工艺将联合收割机模锻和永久模铸造结合在一个步骤中，形成混合金属成形工艺。挤压铸造也被称为液态锻造。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 在这种铸造中，将预定体积的熔融金属合金注入模具中并在压力下成形。然后将金属部件加热到熔点并从模具中取出。 特别是对于汽车系统中的安全重要部件来说，这是一种潜在的铸造工艺。例如，底盘框架、支架、节点、空间框架接头、铝制前转向节等。 这种特殊的金属铸件结合了锻造和铸造技术的优点。这意味着在固化过程中，使用的高压有助于防止收缩和孔隙。然而，由于特定的模具要求，这种方法比其他大规模生产的铸造工艺更不常见。 2.11 连续铸造 Continuous Casting 连续铸造能够可靠地大规模制造具有固定横截面的金属型材。在钢棒的制造中，经常使用这种铸件。此外，半连续铸造产品，如坯、锭、棒等，都是垂直铸造的。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 这种方法小心地控制熔融金属倒入开口式水冷模具的速度。这允许在模具中心的液态金属上形成固体金属表面。因此，金属的凝固是从外到内发生的。 在该过程之后，可以连续地从模具中取出金属股。通过使用机械剪切机或移动氧乙炔炬，可以将产品切割成预定的长度。它通常产生致密、均匀和一致的产品 2.12 壳体成型 Shell Molding 与砂型铸造类似，不是使用砂箱，而是用硬化的砂壳形成型腔。使用的砂比砂型铸造中使用的砂更细，并且与树脂结合以使热处理和硬化成围绕模型的壳。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 工业产品如变速箱壳体、连杆、小船、卡车引擎盖、气缸盖、凸轮轴、阀体等，通过壳模成型生产。使用这种铸造工艺制造的产品具有出色的表面光洁度和精确的尺寸。 2.13 陶瓷模具铸造 Ceramic Mold Casting 这些类型的铸造工艺使用陶瓷浆料创建铸件。该浆料由硅酸乙酯水解物和耐火砂（如熔融石英、锆石和刚玉）组成，其中大多数具有高度热稳定性和纯净的质地。 15种不同类型的铸造方法和工艺详细说明，图文并茂，一目了然 氢氧化钙或氧化镁经常用作催化剂以加速陶瓷浆料的胶凝。该过程通常被称为“陶瓷型”铸造，因为所使用的耐火材料具有类似于陶瓷的成分和外观。 2.14 金属铸造 Metal Mold Casting 铸件是通过将液态金属倒入金属模具中制成的。金属模具在需要更换之前可以使用数百到数千次。 金属型铸造具有重量和形状限制。例如，黑色金属只能用于制造形状简单且不太重的铸件。此外，壁厚也有局限性，这使得铸造较小的铸件具有挑战性。 2.15 泥模铸造 Clay Mold Casting 这是一种传统的铸造工艺，其中粘土被用来制作铸件的模具。粘土结合水和物质，如稻壳，稻芒，马粪，谷壳灰，形成一个强大的粘接力。粘土在阳光下或空气中干燥后形成具有出气孔和高硬度的模具。它的模具的表面是均匀的精细和光滑，但它的内部有一个粗糙的纹理。可以添加额外的材料，如沙子，罐渣和碎砖。 粘土模具是半永久性的，因为它可以重复使用。在中国，粘土型铸造是已知的最古老的铸造技术。

  2025-07-01

• 什么是铸造？类型、优点、缺点和应用

  在多种金属零件制造工艺中，金属铸造以其复杂形状、材料多功能性和大批量生产能力而闻名。但 铸造到底是什么？铸造是将金属和合金原料熔化后倒入预先设计的模腔中，然后凝固，从而将其转化为所需功能部件的过程。同时，模腔是预期部件几何形状的镜像。 铸造技术有很多种，每种技术都有独特的特点和优势；砂型铸造、模压铸造和熔模铸造就是其中几种。但是，使用哪种方法取决于设计部件的原材料类型和规格。本文将讨论铸造工艺、技术、兼容的金属和合金、优点和缺点，以提供全面的概述。 什么是铸造？ 它指的是熔融金属在凝固时形成几何形状而制成的任何金属和合金部件。液态金属会呈现出包含它的腔体的几何形状。浇注后，材料会流过腔体（模具）内的每个角落并捕捉每个细节。然后，将部件顶出到模具腔体中。 追溯其历史，铸造工艺可追溯到七千年前（约公元前3200年） 在古代 美索不达米亚和中国 将铜转化为各种有用的物品。公元前 645 年后，砂型铸造成为工具和炊具最突出的制造方法之一。 在现代制造时代，随着金属铸造工艺能力的不断发展，它已融入所有行业。它可以以低廉的价格制造精密而复杂的部件，尤其是在大批量生产中。模具、铸模或其他形式的型腔可以生产数千到数百万个相同的零件。然而，砂模和熔模只能使用一次，这对于原型项目来说是经济的。此外，铸造部件保留了原有的机械和物理性能。 铸造是如何进行的？ 铸造工艺的基本工作机理 铸造或铸模工艺涉及两种不同的方法，使用腔体模型和可承受多次循环的精密模具。以下是与其工作相关的一些术语； 模型：这是用金属、塑料或木材制作的用于塑造模具的所需部件的全尺寸复制品。 型芯和型腔：型腔是指勾勒出铸件外部特征的空心部分，而型芯则形成内部特征，例如孔和通道。 浇注系统：引导和控制金属液从浇注炉流向型腔的通道。它包括浇口、流道和浇口等组件。 冒口：模具中的储存器，用于将熔融金属供给铸件以补偿凝固过程中的收缩，确保铸件无空洞和缺陷。 接下来我们来一步步阐述一下casting的工作原理。 步骤 1：创建模具型腔 图案是创建空腔所必需的，因为它充当所需形状的主体。复制品或图案可以用木头、塑料或蜡制成。随后，在图案设计和制造中需要考虑一些因素，例如尺寸调节以适应收缩余量、拔模角度以方便拆卸、空心部分的芯模等。 制作完模型后，将其放入一个造型盒中，四周环绕着沙子或陶瓷等造型材料。然后，它会捕捉形状并在弹出时离开型腔。然而，永久模具型腔是采用先进的制造技术制成的，例如 数控 和 电火花加工 不锈钢或铝。 步骤2：倒入熔融材料 首先，材料熔炼涉及电弧、感应或坩埚，具体取决于铸件尺寸。例如，大型铸件需要大型熔炉来熔化原材料，并在浇注前使用小型钢包进行转移。 浇注是通过手动操作坩埚或机械和液压倾倒来完成的。然而，连铸机可以在模具沿着生产线移动时自动将熔融材料倒入浇注底座。温度根据铸造材料的熔点而变化。例如，不锈钢铸件高达 1000℃-1250℃。接下来，浇口和浇注系统将液体材料引导到型腔。 第四步：冷却固化 一旦液态金属捕捉到所有腔体的细节，它就会在特定时间内冷却并凝固。冷却系统可能涉及通道和通道来控制冷却速度。同时，冷却时间取决于铸件的尺寸、复杂程度和材料类型。 在凝固过程中，被称为晶核的微小固体颗粒聚集在一起并开始晶体生长，最终形成相应材料的晶粒结构。这种机制允许恢复原有的性能。 步骤 4：取出铸造产品 最后，将产品从模具中取出。如果模具是可膨胀的（砂型或熔模铸造），操作员或机械系统会将其破坏以弹出最终部件。另一方面，对于可重复使用的模具和冲模，顶出机构会取出金属铸造产品。然后，清洁和后处理可确保尺寸精度和成品质量。 现在我们知道了什么是铸造以及它的基本工作机制，让我们来讨论一下铸造的类型有哪些。 不同类型的铸造方法 随着各行各业不断寻求更精确、更复杂的铸件，金属铸造技术也在同时开发新方法和新技术。您可以找到多种类型的铸造方法，例如砂型或硅型铸造和压铸方法，每种方法都具有一些独特的功能。这些技术的比较分析（流程、优势和应用）可以帮助您确定哪种技术最适合您的项目。 以下是制造业中常见的铸造方法。 砂模铸造 砂型铸造法使用紧密堆积的细小硅基材料或砂粒来制作模具。模具包括两个部分：上模和下模（上半部分和下半部分）。同时，将熔融金属倒入由这两个部分形成的型腔中。这种机制还可确保精确对准、易于操作、复杂形状和高效浇注。 产品优点 模具制造和铸造工艺简单，且工具成本非常低。 砂型铸造几乎与所有合金都兼容，包括黑色金属和有色金属。 形状和尺寸灵活。可铸造重量超过200吨的零件。 虽然尺寸精度较低，但后处理简单且耗时较少。 应用： 活塞、衬套、电子元件、阀门、轴承、发动机曲轴箱、工厂机械等。 精密铸造 - 熔模铸造工艺 比砂型铸造相对复杂。它涉及使用连接在中央蜡浇口中的蜡模来准备模具。然后，陶瓷等耐火材料围绕该网络。接下来，加热模具将耐火材料内的蜡模熔化，并使型腔具有光滑的表面，这也是它也称为失蜡铸造的原因。然后，将液体倒入该型腔中，并在凝固完成后破坏模具以取出零件。 产品优点 使用蜡模可以制作空心部分、底切和内部通道，而无需插入芯。 晶粒结构细化，表面光洁度更好。 尺寸精度高（±0.1mm） 具有复杂几何形状的薄壁零件 应用： 军用和飞机部件，如发动机零件、工业设备部件、汽车发动机和排气系统、医疗植入物和仪器等。 压铸 这种铸造使用由坚固的材料制成的永久模具（称为模具），例如硬化工具钢。它通常用于锌、铝、铜和锡等材料。 压铸工艺 包括在熔炉中熔化原材料，熔炉可能连接到铸造机，也可能不连接到铸造机。然后，液压柱塞或注射机构将液体输送到模具中。同时，压力可达到 25000 psi。 产品优点 整个生产周期内严格的公差和一致性 后期处理操作要求较低 大批量生产具有成本效益 应用： 它的应用范围很广，例如汽车零件、飞机涡轮叶片和机身、电器外壳、工业产品、机床和家用电器等。 离心铸造 离心铸造法或旋转铸造法使用绕轴旋转的圆柱形模具，将液态金属倒入旋转的模具中。离心力将浇注的金属推向模具壁，形成均匀的层。然后，凝固形成具有特定厚度的模具形状。 产品优点 由于金属液连续供给，因此不存在孔隙 由于离心铸造部件向内凝固，因此出现气穴和缩孔的风险极小。 由于没有冒口，因此减少了浇注阶段的材料消耗。 致密且均匀的谷物结构。 应用： 这种铸造制造主要用于制造对称物品，例如空心圆柱体，轴套，管道，压力容器，圆盘形状等。 低压铸造 附在铸造机上的浇注炉或加压炉的压力通常为 0.02 至 0.07 Mpa。浇注炉保持在铸件下方，用升液管将金属液压到上方，然后将其转移到型腔中。持续的压力是填充型腔所必需的。一旦型腔被填满，冷却通道就会以受控的方式冷却模具，直到完全凝固。 产品优点 低压可以精确控制填充并消除湍流，减少孔隙率和收缩等缺陷。 高精度和精细的铸造。 低压铸造工艺适用于铝合金等各种有色材料。 光滑的填充还可以铸造尖角和复杂的几何形状。 应用： 气缸轮毂和框架、轮毂、厨具、定制空心和复杂型材、配件、电子设备部件等。 重力压铸 重力压铸工艺中的金属浇注不需要压力注射或柱塞机制。它涉及利用重力将材料从熔炉或钢包转移到模具中。在填充完成之前，没有其他力影响流动。此外，它主要适用于熔点较低的有色合金，例如铜、锌、铝和镁。 产品优点 定义结构、更好的机械性能和表面光洁度。 由于没有压力流，最终部件的孔隙率最小。 由于不需要注射机制，它比其他永久模具具有更简单的工具。 应用： 重力压铸在许多行业中具有广泛的应用，包括汽车零部件、工业机械零件、航空发动机和外壳元件、装饰品、家用电器零件等。 真空压铸 顾名思义， 真空铸造工艺 将熔融状态的金属或塑料放入真空中成型。一般来说，在此过程中，泵或类似装置会抽走模具内的所有空气。 硅胶模具（如聚氨酯）用于橡胶和塑料成型。但是，其他类型的模具和压模也适用于真空铸造不同材料。此外，这种铸造制造模仿了注塑技术的一些特性。这种真空铸造策略也适用于标准压铸，以最大限度地降低空气滞留的风险。 产品优点 高精度和准确度，特别是对于 3D 打印模具的项目。 铸工精细，细节复杂 它消除了铸造金属内部形成孔隙的风险。 能够很好地铸造较薄壁的零件 应用： 功能塑料原型、医疗植入物和假肢、消费品、汽车车身面板和其他部件、食品加工部件等。 挤压压铸 该方法通过在模具内压制液态和半固态材料来制造零件。首先，液态金属填充加热的开放式模具，然后上部零件将其关闭并通过连接的液压板或其他合适的机制施加压力。零件在压力下凝固并提供更好的机械性能特征。此外，它也被称为液态金属锻造。 挤压压铸有两种类型：直接压铸和间接压铸。在直接压铸过程中，熔融金属填充模具，上半部分闭合模具。另一方面，间接压铸首先将熔融金属注入型腔，然后通过冲头或柱塞施加高压。 产品优点 优异的表面纹理和最小的孔隙率。 生产周期快。 挤压铸造可以生产出精确的（接近最终形状的）零件。 压制过程中的快速传热可产生精细的微观结构。 应用： 高强度汽车零部件（如底盘和发动机支架）、航空航天零件、工业齿轮和液压部件、医疗设备零件等。 消失模铸造 “消失模”之所以被称为“消失模”，是因为所需部件的聚苯乙烯泡沫模型负责产生最终形状。模型被放置在耐火材料内，在倒入液体材料后，耐火材料会熔化，并在凝固后形成形状。然后，打破模具就会露出部件。 产品优点 具有优异的表面质量和最少的后加工要求的复杂几何形状。 消失模铸造可与多种材料兼容，包括铁、不锈钢、铝和铜。 它简化了制造过程，减少了时间、劳动力和材料浪费。 应用： 用于测试的快速原型、汽车气缸盖和焊接件、管件、阀门、泵外壳等。 连续铸造 连续铸造包括在生产线上连续浇注、凝固和部件移除。设置和过程涉及钢包或熔炉，材料通过控制系统流入模腔。随后，模具中的冷却机制（水道）迅速降低温度。因此，在使模具部件明显冷却的同时，进一步喷水使它们恢复到室温。 产品优点 这是一个简单的过程，因为连续铸造不需要流道、浇口和冒口。 100% 额定产量，无材料浪费。 连铸自动化提高了效率和生产率。 应用：具有一致轮廓的零件，如梁、柱、棒、带、管等。 铸造所用材料 多种铁和有色合金适用于金属铸造工艺。下表简要说明了铸造材料、其特性和等级。 金属/合金 铸造等级 抗拉强度 抗疲劳 硬度 耐磨性 耐腐蚀性 镁 AZ91D、AM60、AM50 中 好 中 中 中 铝板 A356、6061、7075 中 优异 中 好 优异 铁 灰铸铁 (G3000)、球墨铸铁 (65-45-12) 高 高 高 高 低至中等 锌 锌合金 3、锌合金 5、ZA-8 中 低 中 中 好 铁板 碳钢 (AISI 1020)、不锈钢 (304、316) 优异 优异 优异 优异 中等至优秀 铜合金 黄铜（C36000）、青铜（C95400） 高 好 中 高 优异 铅合金 铅锡合金、铅锑合金 低 低 低 低 高 铸造的优点 复杂的形状和几何形状 铸造工艺可以创建复杂的形状和特征。例如，内部通道和腔体、底切、薄壁、空心部分、多部件组件、不对称几何形状等。同时，这种能力背后的原因是熔融金属可以在任何小腔体和尖角内流动。 材料的多功能性 它可以与多种金属和合金一起使用， 黑色金属和有色金属。例如，铁、钢、锌、铜、铝和铅合金。因此，广泛的材料多功能性使人们能够灵活地选择满足所需特性的最佳材料。此外，铸造难以加工或锻造的金属也很容易实现。 成本效益 对于小批量或原型，砂型铸造和其他膨胀型铸造具有成本效益。另一方面，永久压模铸造方法适用于大规模制造，因为一次性模具成本可以覆盖数百万个周期。总体而言，铸造是一种经济高效的制造方法。 尺寸范围 任何尺寸的部件都可以铸造，从几百克到 200 多吨。例如，小型摩托车发动机缸体到大型蒸汽涡轮机外壳和工业设备底座。 高强度和耐用性 通过控制冷却过程使模具凝固，确保晶粒结构均匀，并在所有方向上保持相同的机械性能（强度和韧性）。此外，热处理和合金化等先进技术可提高耐磨性、耐腐蚀性和整体耐用性。 减少浪费 浇口、进料口和流道产生的废料可通过重新熔化在后续循环或批次中重新使用。因此，铸造制造中的材料浪费最少，从而降低了生产成本并有利于环境可持续性。 铸造的缺点 初始成本和时间 模具安装成本和时间比其他制造方法的加工成本更高，尤其是永久性模具。它会影响小规模生产的单件生产成本。较长的安装和生产周期也会影响从设计到上市的时间。 表面光洁度和精度 在砂型、耐火材料铸造的工艺中，由于造型材料的特性，铸件表面常常粗糙，尺寸不一致，因此铸件产品需要进行修整、打磨等后加工。 缺陷和质量控制 在金属铸件中，可能会因滞留气体、流动湍流、冷却不均匀、质量控制过程复杂以及其他原因（例如孔隙、收缩、翘曲和夹杂物）而出现缺陷。这些缺陷会削弱物理结构和性能。 复杂过程控制 铸造的另一个缺点是工艺控制的复杂性，控制温度、流速、压力、冷却速度和固化时间等许多参数使得准确控制工艺变得具有挑战性。此外，熔融材料的冶金性能考虑也增加了复杂性。因此，缺陷品的百分比和后处理要求可能会增加。 铸造的工业应用 压铸件 接下来，让我们从多个领域的应用角度来谈谈铸造是什么。 汽车行业 从“压铸方法最初是为了制造复杂的汽车锌部件而发明的”这一事实可以看出，汽车行业铸造应用的多样性。在当前情况下，汽车严重依赖铸造技术来生产轻质耐用的部件，这些部件有助于提高燃油效率和性能，例如发动机缸体、气缸盖和传动部件。铸造能力可以使用插入芯和定制工具方法精确地制造这些部件的复杂性和复杂特征。同时，铝压铸有利于生产轻质耐用的部件。 由铝铸造而成的高强度、轻量化发动机部件。 底盘部件动力传动部件。 空调零件。 燃油进气系统、转向系统、变速箱等。 航空航天工业 铸造方法可以将镍基超级合金、铝合金和镁合金等轻质材料加工成复杂的航空航天部件。同时，受控的冷却和凝固增强了它们的性能。因此，它通过生产轻质耐用的部件使航空航天业受益，从而提高了飞机和航天器的燃油效率和性能。 因此，熔模铸造在航空航天工业中最为常见。然而，模具、消失模、砂型和其他铸造方法也很普遍。铸造工艺允许制造具有复杂几何形状和内部冷却通道的航空航天部件，例如发动机缸体、气缸盖和传动部件。其他应用包括： 发动机部件、涡轮叶片、燃油系统零件、起落架零件等。 泵壳入口和出口蜗壳。 液压系统元件。 控制室内部及部件。 消费品 铸造工艺能够制作复杂的设计，例如华丽的装饰、精致的厨房用具和耐用的炊具，因此适合制作许多消费品。这些物品采用熔模铸造、模铸、消失模铸造和砂型铸造等技术制造。由于精细的细节和美观性在这些应用中至关重要，因此铸造方法还可以确保腔壁表面光滑。 装饰品、墙钩、相框、灯具等。 门把手、门把手和其他类似的硬件。 厨房用具，例如锅铲、开瓶器、水槽水龙头、搅拌机底座和炉灶燃烧器。 工业设备和机械 铸造制造保持了原材料的原始特性，甚至可以通过添加填料和添加剂来提高其性能。因此，砂型、模具和其他铸造模具可以塑造高强度和耐腐蚀的合金，如不锈钢、碳合金和铝。此外，铸造还适用于大尺寸和重量的设计。因此，铸造可以为重型机械和工业设备生产坚固、耐用、耐磨和耐腐蚀的零件。例如，泵、变速箱、阀门、液压缸组件、破碎机颚式破碎机、传送带滚轮、定制外壳等。 医疗器械 生物相容性材料铬、钛、锆和钛合金也可以使用不同的技术进行精确铸造。精密铸造零件具有出色的光洁度、精度和复杂特性，这些特性对于医疗植入物和手术器械来说是必不可少的，以确保患者的安全。同时，砂型、模具和其他类型的模具也用于制造设备外壳、诊断设备部件和医疗家具。 其他一些具体的应用示例是； 定制髋关节置换、膝关节、脊柱和牙科植入物 心脏瓣膜框架、镊子和手术刀 手术剪和手术托盘 MRI 机器外壳和 CT 扫描仪框架 能源行业 不锈钢、镁、铝和锌合金等高强度材料的铸造可以为能源行业制造出能够承受高压力和恶劣化学和环境条件的部件和产品。此外，熔模铸造和压铸等工艺可确保精度和一致性，并将缺陷降至最低，这对于能源工厂的可靠性至关重要。 风力涡轮机部件，如轮毂、变速箱壳体和主机架，采用砂型和熔模铸造，具有高精度和结构完整性。 涡轮叶片、轮叶和燃烧室具有复杂的细节和严格的公差。 核反应堆压力容器、堆芯围带和蒸汽发生器零件。 太阳能电池板和电动汽车组件。 铸造与注塑成型的比较 铸造与注塑成型对比 从根本上讲 注塑工艺 同样是依靠熔料在预定形状的型腔内凝固的原理，但具体机制、能力、材料兼容性等各方面都有所不同，接下来分别阐述什么是铸造、什么是注塑成型，从中可以看出深度上的差异。 注塑工艺 这是一种主要用于批量生产热塑性塑料部件（少数热固性塑料和金属除外）的制造技术。液态塑料或金属在高压下注入模腔；材料在模具内流动，并在凝固后带走模腔的细节。此外，顶针或其他系统将部件从模具中取出。通常，注塑模具由高强度钢合金制成。 性能 各批次尺寸和整体质量一致 大批量时具有成本效益 生产周期快 高度自动化是可能的 它可以容纳二次插入物和其他类型的材料以形成单一物品。 缺点 对于小批量生产来说，高昂的工具和设备成本在经济上是昂贵的。 质量和结构完整性比铸造产品低。 材料的多功能性仅限于聚合物和少数金属。 大尺寸部件不适合注塑成型。 适合的应用 高强度汽车零部件、精密航空航天硬件、工业厂房机械、可靠能源组件、重型设备、医疗植入物等。 铸造过程 铸造，尤其是压铸模具与注塑成型相对相似；您可以将压铸模具与注塑模具联系起来。然而，压铸与注塑成型的主要区别在于压力应用。从注射时间到铸造过程中金属凝固，高压一直保持。另一方面，注塑成型涉及在高压下将熔融塑料或聚合物注入型腔，然后冷却以形成固体部件。 性能 它可制造出具有优异机械性能和表面光洁度的零件。 能够实现复杂的形状和特征，比如底切、内部通道、深槽和不规则轮廓。 工具和设备成本低。 它可以生产这些大尺寸的零件。 多种材料选择；铝、不锈钢、碳钢、锌、镁等等。 缺点 铸造部件可能需要后期加工才能满足尺寸和精加工规格。 与塑料成型相比，出现孔隙、空隙和其他缺陷的风险相对较大。 适合的应用 消费品、医疗设备、电子零件及外壳、工业齿轮和衬套、体育用品、家用电器和储存容器。 结语 我们已经讨论了什么是铸造以及其他相关方面、材料、类型、优点、缺点和应用。总体而言，它是一种用于制造复杂金属零件的突出技术，具有高强度、结构完整性、耐磨和耐腐蚀性以及精密公差，适用于众多工业应用。从砂型到模铸和失铸，铸造方法多种多样，可以满足无数制造需求。但是，选择适合您的零件的铸造技术或方法取决于材料类型、设计复杂性、精度、生产规模、预算等。

  2025-07-01

• 砂型铸造中各种典型铸造技术的原理和方法

  砂型铸造中各种典型铸造技术的原理和方法 根据铸型特点分类，有一次型铸造(砂型铸造、熔模铸造、石膏型铸造、实型铸造等)、半永久型铸造(陶瓷型铸造、石墨型铸造等)、永久型铸造(金属型铸造、压力铸造、挤压铸造、离心铸造等)； 根据浇注时金属液的驱动力及压力状态分类，有重力作用下的铸造和外力作用下的铸造。金属液在重力驱动下完成浇注称自由浇注或常压浇注。金属液在外力作用下实现充填和补缩，如压力铸造、挤压铸造、离心铸造和反重力铸造等。 本章介绍的铸造技术有：属于重力充型的有砂型铸造、金属型铸造和熔模铸造；属于外力充型的有压力铸造、离心铸造和挤压铸造；属于反重力铸造的有低压铸造和差压铸造/真空吸铸等。 铸造业中砂型铸造约占80％。型砂中粘土砂、水玻璃砂和树脂砂等又占了90％的份额。三种型砂间的比例视各国具体情况而异，平均来看，大致为5：3：2。以型砂铸造与其它铸造方法相比，其缺点是：劳动条件较差，铸件外观质量欠佳；铸型只能使用一次，生产率低。优点是：不受零件形状、大小、复杂程度及合金种类的限制；造型材料来源广，生产准备周期短，成本低。因此，砂型铸造是铸造生产中应用最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件占总产量的80%~90%。 本章的重点在砂型铸造。而铸造用砂型的种类及制造是重中之重。 第1节 砂型铸造 一、铸造用砂型的种类及制造 （一）概述 1．砂型铸造的特征及工艺流程 配制型砂—造型—合型—浇注—冷却—落砂—清理—检查—热处理—检验—获得铸件 特征：使用型砂构成铸型并进行浇注的方法，通常指在重力作用下的砂型铸造过程。 名词： 型砂——将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物等所混制成的混合物； 铸型——形成铸件外观轮廓的用型砂制成的空腔称为铸型； 砂芯——形成铸件内腔的用芯砂制成的实体(用于制做砂芯的型砂称为芯砂)； 造型——制造砂型的工艺过程； 制芯——制造砂芯的工艺过程。 造型(芯)方法按机械化程度可分为手工造型(芯)和机器造型(芯)两大类。 选择合适的造型(芯)方法和正确的造型(芯)工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。 （1）手工造型(芯) 手工造型(芯)是最基本的方法，这种方法适应范围广，不需要复杂设备，而且造型质量一般能够满足工艺要求，所以，到目前为止，在单件、小批生产的铸造车间中，手工造型(芯)仍占很大比重。在航空、航天、航海领域应用广泛。手工造型(芯)劳动强度大，生产率低，铸件质量不易稳定，在很大程度上取决于工人的技术水平和熟练程度。手工造型方法很多，如模样造型、刮板造型、地坑造型，各种造型方法有不同的特点和应用范围。 （2）机器造型(芯) 用机器完成全部或部分造型工序，称为机器造型。和手工造型相比，机器造型生产率高，质量稳定，劳动强度低，对工人的技术要求不像手工造型那样高。但设备和工艺装备费用较高，生产准备时间长，一般适用于一个分型面的两箱造型。机器造型(芯)主要适用于黑色金属铸件的大批量生产。 2． 砂型/芯制造方法分类 在制造各砂型、芯的过程中，根据其本身建立强度时其粘结机理的不同，通常可分为三大类： （1）机械粘结剂型芯----以粘土为粘结剂的粘土型芯砂所产生的粘结； （2）化学粘结剂型芯----型芯砂在造型、芯过程中，依靠其粘结剂本身发生物理、化学反应达到硬化，从而建立强度，使砂粒牢固地粘结为一个整体。有机、无机粘结剂，其中无机粘结剂包括钠水玻璃及硅溶胶，而有机粘结剂则包括热硬、自硬和气硬树脂砂型（芯）； （3）物理固结----指用物理学原理产生的力将不含粘结剂的原砂固结在一起，磁型铸造法、负压造型法或真实密封造型法或薄膜负压造型法，以及消失模造型法。 （二）粘土湿型 1.湿型及其特点 （1）生产灵活性大，适用面广，既可手工，又可机器、以及流水线生产，既可生产大件，也可生产小件，可铸钢（中小件），也可铸铁，有色合金等。 （2）生产效率高，生产周期短，便于流水线生产，可实现机械化及自动化，汽车，柴油机，抢拖拉机行业应用最广（300～500kg铸铁薄裂件）。(汽车缸体图)(或生产车间全貌图) （3）原材料成本低，来源广。 （4）节省能源、烘干设备和车间生产场地面积。 （5）因不需烘干，砂箱寿命长。 （6）缺点：操作不当，易产生一些铸造缺陷：夹砂结疤，鼠尾，砂眼，胀砂，粘砂等。 2．粘土湿型所用的主要原材料 粘土湿型的配方为：原砂（或旧砂）100，粘土（膨润土）1～5％，煤粉～8％，水～6％，以及其它附加物。 （1）原砂－石英砂 其砂子是火成岩中稳定的部分，主要成分为二氧化硅（SiO2）和少量的杂质（Na,k,Ca,Fe等氧化物）。含SiO2极高的砂子称石英砂，有高的熔点，1700℃，摩氏硬度7级（一般将材料分为10级，其中滑石为1级，金刚石为10级），随夹杂物含量的增加，其耐火度下降，SiO2含量高，砂子的颜色接近无色透明，一般用石英砂色白并略带灰色。 铸造生产所用的石英砂与建筑用砂不同，它有其特殊的要求，主要有：含泥量；颗粒组成；原砂颗粒形状及表面状况；原砂的矿物组成和化学成分等。 生产中通常根据铸件的合金种类、质量、壁厚的不同来选定原砂的化学成分和矿物组成。例如铸钢的浇注温度高达1500℃左右，钢液含碳量较低，型腔中缺乏能防止金属氧化的强还原性气氛，与铸型相接触的界面上金属容易氧化生成FeO和其它金属氧化物，因而较易与型砂中的杂质进行化学反应而造成化学粘砂。所以要求原砂中Si02含量应较高，有害杂质亦应严格控制。铸钢件的浇注温度愈高，壁厚愈厚，则对原砂中Si02含量的要求就愈高。 铸铁的浇注温度一般在1400℃以下，铁液中含有较多碳分，湿型浇注时型砂中加入有煤等附加物，能产生大量还原性气氛，在与铸型相接触的界面上金属基本不氧化，实际上湿型铸铁件无化学粘砂现象。 烧结点指的是原砂颗粒表面或砂粒间混合物开始熔化的温度。它是原砂各种组合成分耐火性能的综合反应。所以，有时采用测定原砂烧结点的办法能更直观地说明原砂做为耐火材料的性能，而且可用来推测原砂中SiO2含量高低和杂质多少。长石、云母及其杂质中所含有的碱金属氧化物(Na20、K20)、碱土金属氧化物(CaO、MgO)等能与Si02和氧化铁生成易熔物质。例如Si02与NaO的质量比为73：27的混合物，其熔点仅793℃．K2O与SiO2可形成熔点仅525℃低熔物, 烧结点低。 （ 2）原砂－非石英质原砂 硅砂缺点：热膨胀系数比较大，而且在573℃时会因相变而产生突然膨胀-----铸件若裂；热扩散率比较低；容易与铁的氧化物起作用等。这些都会对铸型与金属的界面反应起不良影响。在生产高合金钢铸件或大型铸钢件时，使用硅砂配制的型砂，铸件容易发生粘砂缺陷，使铸件的清砂十分困难。 非石英质原砂是指矿物组成中不含或只含少量游离Si02的原砂。在铸钢生产中已逐渐采用一些非石英质原砂来配制无机和有机化学粘结剂型砂、芯砂或涂料。这些材料与硅砂相比，大多数都具有较高的耐火度、热导率、热扩散率和蓄热系数，热膨胀系数低而且膨胀均匀，无体积突变，与金属氧化物的反应能力低等优点，能得到表面质量高的铸件并改善清砂劳动条件。但这些材料中有的价格较高，比较稀缺，故应当合理选用。 目前可用的非石英质原砂有橄榄石砂、锆砂、铬铁矿砂、石灰石砂、镁砂、刚玉砂、钛铁矿砂、铝矾土砂等。真正广泛使用的仍为石英砂。 （3）粘土----膨润土 粘土的矿物成分粘土是湿型砂的主要粘结剂。粘土被水湿润后具有粘结性和可塑性；烘干后硬结，具有干强度，而硬结的粘土加水后又能恢复粘结性和可塑性。粘土主要是由细小结晶质的粘土矿物所组成的土状材料。 粘土矿物的种类很多，按晶体结构可分为高岭石和蒙脱石等。通常根据所含粘土矿物种类不同将所采用的粘土分为铸造用粘土(fireclay)和铸造用膨润土(bentonite)两类。膨润土主要是由蒙脱石组矿物组成的，主要用于湿型铸造的型砂粘结剂。 根据国家专业标准《铸造用膨润土和粘土》(JBlT 9227—1999)的规定，膨润土中如果某一交换性阳离子量占阳离子交换容量的≥50％时，称其为主要交换性阳离子，如果为钠离子则称为钠膨润土，以PNa表示(P是膨润土代号)；如果为钙离子，则称为钙膨润土，以PCa表示。我国钙基膨润土资源较多，开采和供应比较方便。有时要根据粘土的阳离子交换特性，对钙土进行处理，使之转变为钠基膨润土。这种离子交换过程，通常称为膨润土的活化处理，最常用的活化剂为碳酸钠。这一过程的化学反应机理简单示意如下 Ca2+一蒙脱石+Na2C03一-Na+一蒙脱石+CaC03+。 （4）粘土的粘结机理 粘土在水中形成的粘土-水体系是胶体，带负电的粘土颗粒将极性水分子吸引在自己的周围，形成胶团的水化膜，依靠粘土颗粒间的公共水化膜，通过其中的水化阳离子所起的“桥”或键的作用，使粘土颗粒相互结合起来，在水化膜中处在吸附层的水分子被粘土质点表面吸附得很紧，而处于扩散层中的水分子较松，公共水化膜就是粘土胶粒间的公共扩散层。粘土和水量比例适宜时，才能获得最佳的湿态粘结力（图）。一般说来，粘土颗粒所带电荷愈多或粘土颗粒愈细小，比表面积愈大，则湿粘结力愈大。 关于粘土颗粒与砂粒之间的粘结则被解释为：砂粒因自然破碎及其在混碾过程中产生新的破碎面而带微弱负电，也能使极性水分子在其周围规则地定向排列。这样，粘土颗粒与砂粒之间的公共水化膜，通过其中水化阳离子的“桥’’或键的作用，使粘土砂获得湿态强度。 （5）附加物 3．湿型砂的混制工艺及旧砂的处理 生产中常用的混砂机有碾轮式(vertical wheel sand muller)、摆轮式(horizontal wheel sand muller，speed muller)、叶片式(blade mixer)等。各有优缺点。 生产1t铸件约需要5-10t湿型型砂，配制型砂时都尽量回用旧砂(即重复使用过的型砂)，即经济也是保护环境的需要。但简单地重复使用旧砂，会使型砂性能变坏，铸件质量下降。必须了解旧砂的特性，掌握其性能变化的规律，采取必要措施，才能保证和稳定型砂的性能。混砂时还需向旧砂中补充加入新砂、膨润土、煤粉和水等材料，才能使混制出的型砂性能符合要求。 4．粘土湿型的紧实工艺 （1）对型(芯)砂紧实度的要求 1）紧实度对铸型性能的影响 型砂需要紧实才能成为整体的砂型。型砂的紧实程度常用紧实度(密度)和孔隙度表示。紧实度影响着铸型的强度和透气性。紧实度越大，铸型强度越大，透气性越差。紧实度高，蓄热系数也高，加快了金属的凝固冷却速度，改善了铸件的内在质量，组织更为致密，铸件尺寸精确，力学性能有所提高。对高压造型法的研究表明，铸型紧实度高，浇注时型壁移动量小，铸件尺寸精确，表面光洁。因此，铸件可以做得更薄，进而减轻铸件机器重量。 2）型砂紧实度的要求 要求铸型紧实度高且均匀。高压造型法由于铸型紧实度高，其铸型性能和铸件质量普遍好于中低压造型。高压造型法的目的就在于制出均匀的高紧实度铸型。理论和实验研究证明其压实方法和压头形式对紧实度有很大的影响。对湿型而言，通常有震击紧实、震压紧实、压实、微震压实和高压紧实等，下面简单介绍其紧实方法。 （2）震击紧实和震压紧实 震击紧实用震击造型机来完成。多以压缩空气为动力，利用震击动能和惯性使型砂紧实如图2-3所示。将砂箱1放在模板2上，型板固定于震击工作台，与震击活塞3相连，4为震击气缸。砂箱内装满型砂后，打开进气阀，使压缩空气进入震击气缸，推动活塞上升。活塞升高超过排气孔时，压缩空气由排气孔逸出，气缸中的压力突然下降，此时震击活塞连同砂箱模板下落，与震击气缸发生撞击，砂箱中的型砂由于惯性力的作用而互相紧实。而后因出气孔堵住，进气孔进入的压缩空气压力超过砂箱型板活塞等的重量，使工作台上升，如此连续震击，使型砂得以紧实。震击高度一般为30~60mm，震击次数30~50/min次为宜，一般不超过80次。震击紧实适用于大砂箱，砂箱高度不低于150mm，否则紧实效果不好。其型砂紧实度沿砂箱高度是上松下紧，顶部型砂紧实度几乎与震前一样。 为了克服震击紧实砂箱上部型砂紧实度太松的缺点，可以先震击使底部型砂紧实，再对顶部型砂补充压实。这种经震击后再加压的造型机叫做震压造型机。震压紧实型砂的紧实度分布好，特别是在砂箱不太高的情况下，压实的影响可以达到分型面，这样可以大大减少震击次数，从而提高劳动生产率，节约能耗。但由于补加压实以压缩空气为动力，比压较低，故多用于中小砂箱的型砂紧实。震击造型机和震压造型机的结构都比较简单，操作维修方便，适用性强，一般中小型铸件都适用。但是震击式造型机工作时噪音太大，强烈的震动也对厂房建筑提出了较高的标准。 （3）压实、微震压实和高压紧实 压实紧实是通过压实造型机来完成的，多以压缩空气为动力对型砂压实紧实，其工作原理如图2-4所示。打开进气阀，压缩空气由进气孔进入压实气缸4，将活塞3举起，当砂箱2内的型砂碰到压头1时，就发生压实作用。型砂压实后，打开排气阀，气缸中的压缩空气排出，活塞立即下降，压实工作完成。这种紧实较震击紧实的效率高，噪音很小，机器结构也很简单。缺点是型砂紧实度不均匀，上紧下松。适用于砂箱高度不超过150mm而底面积一般不超过800×600mm的铸型。 微震压实造型是在型砂受压的同时，模板、砂箱和型砂作高频小振幅(10-13Hz，3-8mm，普通震击造型的震击频率和振幅分别为1.1-3.3Hz，30-80mm)的一种造型方法，其原理如图2-5所示。当压缩空气经过工作台的进气孔进入微震气缸后(图a)，在压缩空气的压力作用下，微震活塞与固定在工作台上的模板、砂箱上升；同时压缩空气的压力还使微震气缸向下运动，压缩微压气缸下的弹簧(图b)；当微震活塞上升至打开排气孔时(排气孔面积是进气孔的6~7倍)，缸内气压迅速降低，工作台等靠自重下落，而微震气缸受弹簧作用上升，二者发生撞击(图c)，使砂箱内的型砂获得一次紧实。这样多次重复，型砂就能较为迅速地达到预定的紧实度要求。 微震压实造型比单纯压实效果好，在相同压力下，能获得更高的紧实度，相当于提高比压30~50%，而且砂型的紧实度分布比较均匀；生产率高，每小时可达120箱以上，铸件质量较好；震击噪音小，劳动条件好，并可降低对厂房基础的要求；机器使用可靠，维修方便，价格也比较低廉。其主要缺点是仍有一定的噪音。微震压实造型在中小铸件的生产中已得到较为广泛的应用。（图2－5 气动微震造型工作原理） 上述压实造型是中低压压实，其压实比压为0.4MPa左右。近年来，国内外大量发展和采用高压压实造型机。用高压造型机造型时，由于压实比压提高到0.7Mpa以上，砂型硬度、紧实度和强度都大为提高，沿砂箱高度方向的紧实度分布得到有所改善，砂型轮廓清晰，可以得到尺寸比较准确的铸件（可达CT7~8级），表面光洁（Ramax=3.2~2.5μm）；由于铸型紧实度高，蓄热系数也高，加快了金属凝固、冷却速度，改善了铸件内部质量，提高了力学性能；节约金属，减少加工余量及费用；压实紧砂工艺简单、生产率高（200~300箱砂型/h），易于机械化，噪音小，劳动强度低；适应性强，能制造复杂、较大的铸件。其缺点是机器结构复杂，生产线投资大；要求工艺装备精度高，刚性大；要求有较高的设备维修保养能力。高压造型适用于成批大量生产、砂箱尺寸较大、铸件较复杂及要求较小的尺寸公差和表面粗糙度低的铸件的生产。 （4）气流冲砂紧实 气流冲击紧实造型是将压力为0.4~0.6MPa的压缩空气以均匀的气流冲击型砂表面，使型砂紧实的造型新方法（图2-6）。铸型的紧实机构采用脉冲发生器（冲击头），其结构似储气罐(图2-6a)，内有一小室3，室内压缩空气压力通常为0.4~0.6MPa，称为过剩压力。小室外部压缩空气压力通常比室内空气压力低0.1MPa，称为储气罐压力。砂箱7和辅助框6充满型砂，移到冲击头下边并被压紧后，打开单向快开阀2，室内压缩空气的过剩压力骤然下降，强制打开隔膜阀5，使压缩空气迅速加速而产生气流冲击，继而由于空气急剧膨胀而形成压力波，其速度可达800m/s以上；压力波在若干毫秒内穿透整个砂型，使砂型紧实。 气流冲击造型的主要优点是：砂型紧实度均匀，砂型硬度高，铸件尺寸精度和光洁程度都得到提高；造型机结构简单，噪音小；生产率高，劳动条件好；砂型充填性好，吃砂量少，可节约型砂及混砂能耗；适应性强，既可利用高压造型型砂，也可利用普通机器造型型砂。缺点是仍然有一定的噪音；砂箱或芯盒必须有足够的强度和刚度。 （三）钠水玻璃砂型 铸造生产中应用最广泛的无机化学粘结剂是钠水玻璃。此类型芯砂与粘土砂比较，有下列优点： (1)型(芯)砂流动性好，易于紧实，故造型（芯）劳动强度低。 (2)硬化快，强度较高，可简化造型（芯）工艺，缩短生产周期，提高劳动生产率。 (3)可在型(芯)硬化后起模，型、芯尺寸精度高。 (4)可取消或缩短烘烤时间，降低能耗，改善工作环境和工作条件。 1．钠水玻璃粘结剂 水玻璃是各种聚硅酸盐水溶液的通称。铸造上最常用的是钠水玻璃(Sodiumsilicate water glass)，因其便宜，来源充足；其次为钾水玻璃，此外还有锂水玻璃、钾钠水玻璃、季铵盐水玻璃等，分别是硅酸钠(Na20·mSi02)、硅酸钾(K20，nSi02)、硅酸锂(Li20·mSi02)、硅酸钾钠(mK20·Na20·nSi02)、季铵盐的水溶液。 硅酸钠是弱酸强碱盐，干态时为白色或灰白色团块或粉末，溶于水时，纯的钠水玻璃外观为无色粘稠液体，由于含铁盐而呈灰色或绿色,pH值一般在11-13。钠水玻璃的化学式为Na20·mSi02·nH20。 钠水玻璃有几个重要参数，直接影响它的化学和物理性质，也直接影响钠水玻璃砂的工艺性能，这就是钠水玻璃的模数、密度、含固量和粘度等。 (1)模数 钠水玻璃中Si02和Na20的摩尔数之比称为模数，用M来表示。模数的大小仅表示钠水玻璃中SiO2、Na2O的摩尔数之比，并不表示钠水玻璃中硅酸钠的质量分数。但是模数改变，钠水玻璃结构及其物理—化学性质也会发生变化，因为模数的大小直接影响硅酸阴离子的聚合度，聚合度越高，模数也越大。模数越高，作为芯(型)砂粘结剂时的硬化速度也越快，达到最高强度的时间也越短。但过高的模数，将使芯(型)砂的保存性差，不适于造型和造芯。 钠水玻璃模数可以通过化学的方法降低或提高。降低钠水玻璃模数可加入适量的NaOH，以提高水玻璃中Na20的质量分数，从而相对地减少Si02的质量分数。铸造生产中，吹C02硬化时常用模数为2的钠水玻璃。 （2）密度、含固量和粘度 钠水玻璃的密度P取决于钠水玻璃中水的质量分数，而不是它的模数，因为Na2O （62）和Si02(60)(括号中数值为相对分子质量)的相对分子质量数值很近似。密度低，水的质量分数高，含固量少，不宜用作型(芯)砂粘结剂；反之，密度过大，粘稠，也不便定量和不利与砂子混合。铸造上通常采用密度为1．32-1．68g／cm3或波美度35-54的钠水玻璃。 2。钠水玻璃砂的硬化机理 硅酸钠是弱酸强碱盐，在水溶液中几乎完全电离，所以钠水玻璃实际是部分电离的聚硅酸负离子和钠离子在水中的分散体系。不同硅酸盐负离子的平衡是错综复杂的，它取决于pH值、模数和温度，在若干特有的反应过程中达到平衡。其中最有意义的反应是硅酸钠(以=Si-0-Na表示)的钠-氧键水解(hydrolysis)(向右进行)和酸-碱反应(向左进行).，硅氧烷链(Si-0-Si(siloxane linkage)沿线性方向生长，就形成高聚物(polymcr)；当它在三维空间任意生长时，就形成凝胶(gel)，这就导致了钠水玻璃的硬化。 如果没有任何胶凝作用的影响，钠水玻璃则可保存很长时间，但它对引起平衡变化的任何因素却非常敏感，这一潜在不稳定特性，通常被用来加速钠水玻璃的缩聚，以形成坚硬的三维的网状结构，使型砂粘结在一起。 铸造生产中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或间接影响上述反应平衡点的气态、液态或粉状固化剂，与OH-作用，从而降低pH值，或靠失水，或靠上述二者的复合作用来达到硬化。 (1)加热硬化----失水发生由液态到固态的转变 凡是能去除钠水玻璃中水分的方法，如加热烘干、吹热空气或干燥的压缩空气、真空脱水、微波照射以及加入产生放热反应的化合物等都可使钠水玻璃硬化。图是Na20、Si02和H20三元系统的常温状态图。其中铸造行业所用的商品液体钠水玻璃，是图中阴影部分(区域9，M=2.0—3.3，p=1．2—1．7g／cm3)，当这种水玻璃与砂混合制成砂芯(型)时，如果用加热(或用热空气)方式硬化，会按图中带箭头虚线指示的方向，液体钠水玻璃先变成粘稠液体，接着成为半固体，再变成脱水液体。 (2)化学反应形成新的产物 钠水玻璃在pH值大于10以上很稳定，加入适量酸性或具有潜在酸性的物质时，其pH值降低，稳定性下降，使水解和缩聚过程加速进行。 图为pH值对钠水玻璃胶凝时间的影响曲线，曲线呈大写“N”字形,即著名的“N曲线”。胶凝速度最快的pH值，亦即曲线的最低点在6.8到7.1之间；钠水玻璃稳定性最好、胶凝速度非常慢的pH值，也就是曲线的最高点，在3.2-3.9和10以上。 A)吹C02硬化 C02与钠水玻璃中的水作用形成碳酸 ： CO2 + H20---- 2H+ + C032- 产生的H+使表面钠水玻璃的pH值不断降低，并达到迅速硬化。 钠水玻璃同C02反应，消耗Na20，把凝胶化的水玻璃推到图的不稳定液体和凝胶区域(图区域11)。这种Si02凝胶含$i02高，并使砂芯和砂型建立强度。 C02是一种脱水能力相当强的气体，从砂粒周围流过，C02与粘结剂接触面积大，使钠水玻璃部分失水，因此，C02硬化既有钠水玻璃的物理脱水作用，也有化学反应，两种机理难以截然分开，通常其粘结是两种作用的结果。(哪一种作用占主导地位?) 采用C02法硬化，有人认为仅发挥了钠水玻璃粘结性能的10％，：因此不得不把砂中钠水玻璃加入量提高到6％-7％(质量分数)。图所示为C02硬化后包裹在砂粒表面的钠水玻璃膜的结构模型，膜由两层组成，表层Ι的主要成分是硅酸胶体以及Na2C03和NaHC03结晶(粉化即白霜)，里层Ⅱ的主要成分是尚未反应的硅酸钠胶体。 B)有机酯液态硬化剂 酯促使钠水玻璃砂硬化建立强度分两阶段，酯使钠水玻璃胶凝化，产生强度；最终强度来自硅酸钠脱水。用酯硬化时，酯在钠水玻璃中进行水解生成有机酸和醇，有机酸提供氢离子，其反应通式是 RCOOR’+H2O-------RCOOH+R’OH RCOO-与钠水玻璃电离的钠离子Na+发生皂化反应，生成脂肪酸钠；H+与钠水玻璃的OH-结合，均有利于酯的进一步水解和使钠水玻璃析出硅酸溶胶，并促使朝着生成大的凝聚的硅酸分子方向移动，当它在三维空间任意生长时，就形成凝胶，这就导致钠水玻璃硬化。 (3)不同硬化方法所得钠水玻璃砂的强度是不同的。 其原因为： ①所得到的粘结剂膜组织的密度和有序性排列不同，因而影响强度的大小，其顺序为加热硬化、酯硬化、铬铁渣硬化、CO2硬化，相应的粘结膜的内聚强度为41MPa、29.8MPa、20.5MPa、14.9MPa； ②所得钠水玻璃的凝胶胶粒大小明显不同，C02硬化的胶粒直径为0.2—0.48µm，酯硬化的为0.07-0.18µm，真空硬化的为0.06-0.16µm，加热硬化的只有0.035-0.04µm，因而强度会明显不同。 （四）其它类型的砂型 还可使用硅溶胶、植物油、树脂等作为粘结剂形成不同类型的砂型。

  2025-07-01

• 熔模铸造工艺的原理、流程、特点和缺陷分析

  熔模铸造，又称为精密铸造或失蜡铸造，是金属铸造加工技术的一种。它是使用特制的耐火型壳铸造金属，这种型壳的制造过程比较有特色。先是用易熔材料，如蜡料何塑料等，制做成精确的可熔性模型。然后在模型上涂以若干层耐火涂料，涂了涂料的模型经过干燥和硬化处理后，成为整体型壳。接下来，将这些型壳进行加热，使中间易熔模型熔失。最后，再经高温焙烧成为最终的耐火型壳。将液体金属浇入型壳中，冷却成型后即得到了所需铸件。 工艺流程和特点 熔模铸造的工艺流程依次包括模料、压蜡模、组模、修模、涂挂、撒砂、脱模、焙烧、浇注、冷却、落砂和清理几个步骤。由于使用了特制的较高精度的耐火型壳，这种工艺较其他普通的铸造工艺而言，拥有一些非常明显的优势。 熔模铸造得到的铸件尺寸精度高，拥有较低的表面粗糙度，因而可以浇注出各种形状复杂的铸件，铸件的精度一般可达到5至7级，粗糙度可达到6.3微米。除了可以用来铸造高精度铸件外，熔模铸造还可以用来铸造薄壁铸件，以及体积和重量都很小的小型铸件，熔模铸件的最小壁厚可达0.5毫米，重量可以小到几克。除此之外，熔模铸造还可以铸造各种异形件，如花纹精细的图案、文字、带有细槽和弯曲细孔的铸件等。 使用熔模铸造工艺，目标铸件的合金类型、外形和内腔形状几乎都不会受到任何限制，无论是合金钢件、碳钢件还是耐热合金铸件，也即便是那些用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以实现的复杂形状，都可以用熔模铸造得到。而且，可以使有些组合件、焊接件在稍进行结构改进后直接铸造成整体零件，从而减轻零件重量，降低生产成本。熔模铸造可以用来生产大批量铸件，也可以生产单件产品，是一种非常灵活的生产工艺。 下面，我们来看看熔模铸造过程中可能产生的缺陷： 表面和内部缺陷 铸件的表面和内部缺陷主要包括欠铸、冷隔、缩松、气孔、夹渣、热裂和冷裂等，这主要是由于合金液的浇注温度、型壳的焙烧温度以及制备工艺、浇注系统还有铸件结构的设计等方面存在问题而引起的。 尺寸和粗糙度超差 铸件的尺寸和粗糙度超差主要包括拉长和变形这两种表现形式。这主要是由于压型的设计与使用磨损、铸件结构、型壳的焙烧及其强度以及铸件的清理等方面存在问题而引起的。 我们举例来说，当铸件的浇注温度和型壳温度较低时，就会降低金属液的流动性，导致铸件壁太薄而出现欠铸的情况。另外，当铸件壁太薄、浇注系统设计不合理、型壳焙烧不充分或透气性差、浇注速度过慢、浇注不足时，也可能引起欠铸。这就需要我们根据铸件的具体结构和涉及到的相关工艺，有针对性地发现和解决问题，消除铸件缺陷。

  2025-07-01

• 离心铸造的工艺特点及应用

  离心铸造：是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。 工艺特点 优点： 1、几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗，提高工艺出品率； 2、生产中空铸件时可不用型芯，故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属充型能力； 3、铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，力学性能高； 4、便于制造筒、套类复合金属铸件。 缺点： 1、用于生产异形铸件时有一定的局限性； 2、铸件内孔直径不准确，内孔表面比较粗糙，质量较差，加工余量大； 3、铸件易产生比重偏析。 应用： 离心铸造最早用于生产铸管，国内外在冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工艺，来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。

  2025-07-01

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