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什么是铸造？
定义、过程和类型
什么是铸造？
铸造是一种制造过程，其中通常将液体材料倒入包含所需形状的空腔的模具中，然后使其凝固。凝固的部分也称为铸件，它从模具中顶出或破裂以完成该过程。
铸造材料通常是两种或多种成分混合在一起后硬化的金属或各种时固材料；例如环氧树脂、混凝土、熟石膏和粘土。
金属铸造是一种具有 7,000 年历史的制造工艺和美术工艺。第一个已知的铸件是一只铜蛙，其历史可以追溯到公元前 3200 年，在今天的伊拉克发现。在金属铸造过程中，熔融金属从坩埚转移到模具中以形成正金属铸造物体。金属和模具冷却，金属物体被取出并完成。
传统的金属铸造技术包括失蜡铸造、石膏模铸造、压铸和砂型铸造等。这些金属铸造工艺可以在铸造厂或珠宝工作室完成。
金属铸造工艺已有数千年的历史，并已广泛用于制作雕塑、珠宝、交通工具、武器和工具。
铸造最常用于创建复杂的形状，否则使用其他方法很难或不经济。机床床身、船舶螺旋桨等重型设备可以很容易地铸造成所需的尺寸，而不用将几个小部件连接在一起。
第 1 步：创建模式
在制作模具之前，您必须创建一个图案来确定模具的形状。该模式可以是您最终铸件的 3 维模型。它可以用蜡、沙子、塑料甚至木头塑造。
一些铸工使用由石膏或硅胶制成的模具，这些材料不能承受熔融金属铸件，但允许铸工大量制造蜡倍数以用于一次性模具铸造。
当您塑造您的图案时，请确保您考虑到金属冷却时的任何预期收缩。图案也可以用浇口浇口，以使熔融金属流入模具。
第2步：制作模具
创建图案后，就该制作模具了。如上所述，您可以选择制作可重复使用的模具（通常由金属制成）或一次性模具（可由沙子、石膏或陶瓷外壳制成）。
这些模具制造方法中的每一种都针对不同的铸造金属和不同程度的图案复杂性进行了优化。如果您正在使用蜡或塑料图案，您可以在窑内烧掉图案。
第 3 步：选择金属合金
所有金属铸件均由铁合金或有色合金制成。合金是为最终铸件的使用提供最佳机械性能的元素混合物。黑色合金包括钢、可锻铸铁和灰铸铁。
铸造中最常用的有色合金是铝、青铜和铜。如果您在珠宝工作室使用贵金属，您可能会使用银、铜、金和铂金。
第 4 步：熔化合金
合金之间的熔化过程各不相同，因为每种合金都有不同的熔化温度。本质上，熔化包括将固体合金放入坩埚中，然后在明火上或炉内加热。
第5步：倒入模具
将熔融金属倒入模具型腔中。如果是小型铸件，您可以简单地将金属被加热的坩埚直接倒入模具中。较大的铸件可能需要一个小团队来支持加热炉内的金属，并将金属转移到较大的坩埚或钢包中，然后再倒入模具中。
浇注熔融金属时，请务必遵循所有推荐的安全指南。确保穿防护服，包括天然纤维服装、长裤和袖子、绝缘手套和护目镜。
在通风良好的空间工作，以避免危险烟雾带来的任何风险。确保附近有化学灭火器，并保持熔炉和模具之间的人行道畅通。在继续下一步之前，让模具凝固。
第6步：从模具中取出铸件。
当金属冷却并凝固后，您可以将其从模具中取出。如果您铸造成一次性模具，您可以将模具与铸件分离。如果您使用石膏投资，您需要在金属凝固后在水中淬火石膏。水有助于去除霉菌。对于可重复使用的模具，您可以使用顶针来提取铸件。
第 7 步：完成
归档并抛光您的固体金属铸件！这可能涉及清洁您的铸造金属物体，例如在水中擦掉多余的模具材料，用剪刀剪断小物体的浇口，甚至用角磨机处理大件。
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铸造工艺的种类
1、砂型铸造
砂型铸造是最流行和最简单的铸造类型之一，已经使用了几个世纪。砂型铸造比永久型铸造可以实现更小的批量，并且成本非常合理。制造商不仅可以使用这种方法以低成本生产产品，而且砂型铸造还具有其他优势，例如非常小的操作。
该工艺允许铸件小到可以放在手掌中，铸件也可以大到像火车床一样。砂型铸造也可以铸造大多数金属，这取决于用于制造模具的沙子类型。
砂型铸造通常基于硅基材料，例如合成砂或天然结合砂。铸砂通常由精细研磨的球形颗粒组成，这些颗粒可以紧密堆积在一起以形成光滑的模具表面。
该铸件旨在通过在工艺冷却阶段允许适度的柔韧性和收缩来降低裂纹、撕裂或其他缺陷的风险。沙子也可以通过添加粘土来加强，这将使颗粒更紧密地结合在一起。发动机缸体等汽车产品采用砂型铸造。
2. 熔模铸造
熔模铸造也称为失蜡铸造，它为每个铸件使用一次性蜡模。在这种方法中，蜡直接注入模具中，取出，然后涂上耐火材料和粘合剂，通常分几个阶段，以构建厚壳。
几个样品放在一起形成共同的浇口。贝壳硬化后，将图案倒置并在烤箱中加热以去除蜡。这些图案需要格外小心，因为它们的强度不足以承受制造模具所涉及的力量。熔模铸造的一个优点是蜡可以重复使用。
熔模铸造广泛用于制造汽车、发电和航空航天工业的零件，例如涡轮叶片。这些铸件可确保制造出具有准确性、可重复性、多功能性和完整性等关键优势的高质量组件。
3. 压铸
压铸是一种通过在高压下将熔融金属压入模腔来成型材料的方法。大多数压铸件由有色金属制成，尤其是锌、铜和铝基合金。然而，铁金属压铸件是可能的。
压铸工艺特别适用于要求许多中小型零件具有良好细节、优良表面质量和尺寸精度的应用。
4.低压铸造
在低压铸造中，模具填充来自加压炉的金属，压力通常约为 0.7 bar。保温炉位于立式压铸机的下部，熔融金属直接注入模具底部。压力将金属保持在模具中，直到它凝固。
该工艺的主要优点之一是精确控制模腔填充。熔融金属快速平稳地流过进料管线，减少氧化物的形成并防止气孔。
该工艺是为生产汽车车轮等轴对称零件而开发的。然而，通过在模具中使用砂芯，它也非常适合生产具有空心型材和复杂几何形状的零件。
5. 离心铸造
依靠旋转模具中产生的 G 力，离心铸造用于制造长的圆柱形零件，例如铸铁管。引入模具的熔融金属被抛向模具的内表面，形成无空隙的铸件。
最初发明为使用水冷模具的 de Lavaud 工艺，该工艺适用于对称零件，例如土管和大型炮筒，并且具有用最少的冒口制造零件的优势。
对于不能绕自身轴旋转的不对称零件，一种称为压力铸造的离心铸造变体将多个零件围绕一个共同的浇口排列，并使模具绕该轴旋转。
类似的想法用于铸造非常大的齿圈等。根据被铸造的材料，可以使用金属或砂模。
6.重力压铸
重力压铸是一种永久性模具铸造工艺，其中熔融金属从容器或钢包中倒入模具中。模腔填充除了重力之外没有任何力，填充可以通过倾斜模具来控制。
可以使用砂芯将底切和空腔加工成部件形状。由于快速凝固，该工艺提供了比砂型铸造更好的表面质量以及更好的机械性能。
此外，这种工艺比铝砂型铸造具有更高的铸造率，但金属模具比砂型更昂贵。该工艺的优点包括可以实现低气体孔隙率和细晶粒尺寸。
与砂型铸造相比，这种工艺需要较少的后处理和清洁，而重力压铸往往会产生更高质量的产品。与砂型铸造相比，重力压铸制造工艺在制造模具方面的成本效益通常较低。
7.真空压铸
真空辅助压铸是 Kennedy Die Casting 的一项重要工艺能力。模腔的真空抽真空减少了金属注射过程中的气体截留并减少了铸件中的孔隙率。结果是具有更高质量水平的压铸件。
真空系统只是一个补充。它们不能替代模腔、流道、浇口和溢流工程中良好的压铸设计实践。
8. 挤压压铸
挤压铸造，也称为液体锻造，是一种混合金属成型工艺，将永久模具铸造与模锻结合在一个步骤中，将特定数量的熔融金属合金倒入预热和润滑的模具中，然后在压力下锻造和凝固。
9. 消失模铸造
消失模铸造 (LFC) 是一种类似于熔模铸造的蒸发模型铸造工艺，只是模型使用泡沫代替蜡。该工艺利用聚合物泡沫的低沸点来简化熔模铸造工艺，无需将蜡从模具中熔化出来。
10. 连续铸造
连铸是对连续大批量生产具有恒定横截面的金属型材的铸造工艺的改进。将熔融金属倒入水冷的开口模具中，使固体金属的“表皮”在静止的液体中心形成，使金属从外向内逐渐凝固。
固化后，有时称为的线材不断地从模具中取出。预定长度的钢绞线可以通过机械剪或移动式氧乙炔炬切割，然后转移到进一步的成型过程或储存。
铸件尺寸范围从带材（几毫米厚，约 5 米宽）到钢坯（90 至 160 平方毫米）再到板坯（1.25 米宽，230 毫米厚）。有时，钢绞线在被切割之前可能会经历一个初始的热轧过程。
使用连续铸造是因为与标准产品的连续生产相关的成本较低，并且最终产品的质量也有所提高。钢、铜、铝和铅等金属是连续铸造的，钢是使用这种方法铸造的吨位最大的金属。
铸造工艺的优势
任何复杂的形状都可以是内部的或外部的
实际上可以铸造任何材料
铸造工艺所需的工具通常很便宜
铸件的冷却通常从各个方向都是均匀的，因此它通常不具有方向性
由于冶金方面的考虑，许多材料只能通过铸造工艺进行加工
几乎可以制造任何尺寸的铸件，甚至高达 200 吨
铸造工艺的缺点
它提供较差的表面光洁度，主要需要表面光洁度操作。
铸造缺陷涉及此过程。
与锻造相比，它的疲劳强度较低。
大规模生产不经济。
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