1-2铸造工艺与方法
各种典型铸造技术的原理和方法
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。
铸造生产的工艺流程
铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图；2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯；4）熔化与浇注；5）落砂清理与铸件检验等主要工序。
一、成形原理铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。
图1 铸造成形过程铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。
但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。
二、型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。
2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。
铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。
铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。
为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤粉、锯末、纸浆等。
型砂结构，如图2所示。
图2 型砂结构示意图三、工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。
与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。
铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。
2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。
机械制造工艺基础第一章2-4节
主讲教师：周世权
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1.2 砂型机器造型铸造工艺 Sand Mold Casting Process of Machine molding
-型砂和芯砂-造型和制芯；下芯并合型；金属液浇 入铸型中，冷却凝固，经落砂清理和检验-铸件的工艺过程。
一、型砂和芯砂
原砂、粘结剂、水及其他附加物(如煤粉、重油、木 屑等)按一定比例混制而成。根据粘结剂的种类不同，可分 为粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等。
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1.2 砂型机器造型铸造工艺
四、铸造工艺参数的确定 主要工艺参数分述如下: 1．铸造收缩率 由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸将比型腔的尺 寸小，为了保证铸件的应有尺寸，模样和芯盒的制造尺寸 应比铸件放大一个该合金的线收缩率。 式中： L模模样尺寸； L件铸件尺寸。 收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸 等因素。通常灰铸铁为0.7%～1.0%，铸造碳钢为1.3%～2. 0%，铝硅合金为0.8%～1.2%，锡青铜为1.2%～1.4%。
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五、铸造工艺图的绘制
7．绘制铸造工艺图
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7．铸造工艺实例
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本节课程小结
1. 型砂和芯砂：原砂，粘结剂和水分；粘土砂，水玻璃砂 和树脂砂。
2. 造型方法：手工造型：整模，分模，活块，假箱，三箱 等；单件小批量生产。机器造型：两箱整模和分模，型 板（有模型，浇注系统），大批大量生产。
3. 铸件浇注位置：重要加工面？大平面？薄壁部分？壁厚 不均匀？分型面的选择：应便于起模，简化造型工艺。 全部或大部分放在同一个砂箱内。尽量减少型芯和活块 的数量。 4. 铸造工艺参数：收缩率，加工余量，起模斜度，圆角， 芯头。 5. 铸造工艺图的绘：质量要求和结构工艺性，选择造型方 法，浇注位置和分型面，确定工艺参数，设计型芯，设 计浇、冒口系统，绘制铸造工艺图。
铸造工艺及过程
铸造工艺与过程
说起铸造工艺跟过程，那可是一门老手艺活路咯。
四川这边，从古至今，好多铁匠铺都在搞这个，把个生铁、熟铁整得巴巴适适，打造成各式各样的物件儿。
要说铸造，首先得有个好模具，这模具就跟那做豆腐的格子一样，把铁水倒进去，等它冷了，就成型了。
模具得打整得干干净净，不能有啥子沙眼、裂缝，不然铸出来的东西就不中用。
铁水嘛，那是关键。
得在炉子里烧得红彤彤的，跟火炭一样。
火候不到位，铁水稀拉拉的，铸出来的东西没得硬度；火候过了，铁水又容易烧化了模具，那就亏大了。
等模具跟铁水都准备好了，就开始浇铸。
这个环节可得小心，不能手抖，得一口气把铁水倒进去，不然容易有气泡，影响质量。
浇铸完了，就等着冷却。
这时候，铁匠师傅们也不能闲着，得拿把锤子，在铸件边上敲敲打打，把多余的部分去掉，把铸件整得平平整整。
冷却好了，就可以开箱了。
打开模具，一件崭新的铸件就出现在眼前。
这时候，还得拿砂纸打磨打磨，把表面的瑕疵去掉，让它看起来更加光亮。
铸造工艺跟过程，看似简单，实则不然。
每一步都得精益求精，不能马虎。
只有这样，才能打造出质量上乘的铸件，满足大家的需求。
四川的铸造工艺，那可是历史悠久，传承了好几代人，希望大家都能好好传承下去，让这门手艺活路继续发扬光大。
[全]铸造工艺
![[全]铸造工艺](https://img.taocdn.com/s3/m/251d2f3e998fcc22bdd10d16.png)
铸造工艺工艺流程液体金属→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。
工艺流程：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：熔模铸造工艺流程工艺特点优点：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。
工艺流程：工艺特点优点：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。
常见铸造工艺
常见铸造工艺一、铸造工艺概述铸造是通过将熔化的金属或合金倒入模具中，经过冷却凝固后得到所需形状的工艺。
铸造工艺广泛应用于各个领域，如汽车、航空、船舶、机械、建筑等。
二、常见铸造工艺分类1. 砂型铸造：以石英砂为主要原料制作模具，常用于生产大型和中小型零件。
2. 金属型铸造：采用金属模具进行浇注，可生产高精度和高质量的零件。
3. 压力铸造：利用高压力将液态金属注入模具中，适用于生产复杂形状的零件。
4. 熔蜡模铸造：先制作出蜡模具，然后在蜡模上涂覆陶瓷浆料，并进行干燥和硬化。
最后将蜡模加热蒸发掉，留下空心的陶瓷壳体，再进行浇注。
5. 精密铸造：采用特殊工艺和设备进行生产，可生产高精度和高质量的零件。
三、详细介绍常见铸造工艺1. 砂型铸造（1）模具制作：先根据零件的形状和尺寸制作出模板，然后将模板放入砂箱中，用湿砂将其覆盖。
待湿砂干燥后，将模板取出，留下模具。
（2）浇注：将铝合金或其他金属加热至液态状态，然后倒入模具中。
待金属冷却凝固后，取出零件。
（3）处理：对零件进行去毛刺、打磨等处理。
2. 金属型铸造（1）模具制作：根据零件的形状和尺寸制作出金属模具。
（2）浇注：将液态金属倒入金属模具中。
待金属冷却凝固后，取出零件。
（3）处理：对零件进行去毛刺、打磨等处理。
3. 压力铸造（1）模具制作：根据零件的形状和尺寸制作出压力铸造机所需的模具。
（2）浇注：将液态金属通过高压力喷射到模具中。
待金属冷却凝固后，取出零件。
（3）处理：对零件进行去毛刺、打磨等处理。
4. 熔蜡模铸造（1）蜡模制作：根据零件的形状和尺寸制作出蜡模具。
（2）陶瓷壳体制作：将蜡模浸入陶瓷浆料中，待干燥后再重复涂覆几层。
最后将其加热硬化。
（3）浇注：将液态金属倒入陶瓷壳体中。
待金属冷却凝固后，取出零件。
（4）处理：对零件进行去毛刺、打磨等处理，并将陶瓷壳体清理干净。
5. 精密铸造（1）模具制作：根据零件的形状和尺寸制作出精密模具。
（2）浇注：采用真空或低压浇注技术，将液态金属倒入模具中。
3首饰铸造工艺-2汇总
5）放入专用的模套（钢铸筒）内。
6）注入耐火铸粉浆液，并去除其中的空气， 我们称之为“灌浆”和“抽真空”；
7）干燥，使其凝固； 8）烘干，脱蜡（失蜡），焙烧；
9）选择金属或者合金材 料，并计算、称出要使 用的金属的重量；
10）熔化金属或合金；
11）对焙烧铸模进行浇铸 （浇铸方法有：真空加 压浇铸，吸索浇铸，回 旋真空加压浇铸，离心 浇铸，真空离心浇铸 等）；
首饰可以通过多种铸造工
艺快速、准确地进行复制。 在具体应用中可以根据自 己作品特点选择不同的铸 造方法，以取得不同的艺 术效果。
另外，精密铸造机械的出
现，使得首饰的大批量生 产成为可能，可以节省原 材料和时间，提高劳动效 率并降低劳动成本，这就 大大提高了生产效益，这 也是首饰铸造的最大意义 所在。
2、如果重复使用融铸过的旧金属，要配一点新鲜的未 使用过的金属，且在金属即将熔化时，辅以适量硼砂 粉助熔；
3、硼砂粉的使用不能过量，否则容易造成砂眼等金属 缺陷；
4、用刷子刷洗金属坯件时，要注意不要用力过猛，动 作轻柔，否则容易损坏细节或者使工件的细节部分变 形；
课程重点及难点：
在失蜡铸造中的各个转换过程中，分别包含哪 些具体操作过程？
12）将铸模放入冷水冷却后，取出铸件；
与铸造成败相关的因素 1）熔模蜡料的配制对造型和所铸形体的质量有
很大影响。
2）铸造用金属液化状态时的流动性很重要。 3）铸造型腔的设计对铸造的成败有关键作用。 4）铸造者的经验（如对铸造技术、机械与工艺
的把握）对铸造效果也至关重要。
实训3——失蜡浇注
1、火吹的使用必须严格按照操作规划进行，尤其注意 油壶中的油量要适当，切不可因为倒模时燃烧时间久， 需要的热量大就超过油壶的1/3；
(完整版)第二节常用的铸造方法
第二节常用的铸造方法(五)离心铸造离心铸造是将金属液浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型，在离心力的作用下凝固的铸造方法。
铸件的轴线与旋转铸型的轴线重合。
铸型可用金属型、砂型、陶瓷型、熔模壳型等。
1．离心铸造机离心铸造机是离心铸造所用的设备，按其旋转轴空间位置的不同分为立式、卧式二种。
立式离心铸造机的铸型是绕垂直轴旋转（图2-2-41a）,由于金属液的重力作用,铸件的内表面呈抛物线形,故铸件不易过高,它主要用于铸造高度小于直径的环类、套类及成形铸件。
卧式离心铸造机的铸型是绕水平轴旋转（图2-2-41b），铸件的壁厚较均匀，主要用长度大于直径的管类、套类铸件。
图2-2-41 离心铸造示意图图 2-2-9 离心铸造2．离心铸造的特点和应用与其它铸造方法相比，离心铸造的优点是：（1）优点1）铸件组织致密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力学性能好。
2）铸造圆形中空铸件时，不用型芯和浇注系统，简化了工艺过程，降低了金属消耗。
3）提高了金属液的充型能力，改善了充型条件，可用于浇注流动性较差的合金及薄壁铸件。
4）可生产双金属铸件，如钢套内镶铜轴承等，其结合面牢固、耐磨，又可节约贵重金属材料。
5）离心铸造适应性较广，铸造合金的种类几乎不受限制。
既合适于铸造中空件，又可以铸造成形铸件。
中空铸件的内径通常为8～3000mm；铸件长度可达8000mm；质量可由几克至十几吨。
但离心铸造不宜生产易偏析的合金（如铅青铜等），铸件内表面较粗糙，尺寸不易控制。
（2）应用离心铸造主要用于生产各种管、套、环类铸件，如铸铁管、铜套、滑动轴承、缸套、双金属钢背铜套等铸件，也可用于生产齿轮、叶轮、涡轮等成形铸件。
（六）熔模铸造熔模铸造是指在易熔（如蜡料）制成的模样上包覆若干层耐火涂料，待其干燥硬化后熔出模样而制成型壳，型壳经高温培烧后即可浇注的铸造方法。
熔模铸造是精密铸造方法之一。
1．熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程如动画2-2-7所示。
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1、手工造型
2、机器造型
低压铸造
消失模 铸造
熔模铸造
压力铸造
七
种
常
见
特种铸造
金属型 铸造
的 特 种
铸
造
连续铸造
离心铸造
方 法
1、熔模铸造
利用易熔材料制成模型，并在模型表面粘结一定厚度的耐火材料， 然后将模型熔化而使金属液充满型腔的一种铸造方法。
熔模铸造过程演示
组装蜡模
易产生偏析
离心铸造无缝钢管
离心铸造耐热钢套
6、消失模铸造
消失模制造产品
7、连续铸造
连续铸造特点及应用
适用于断面形状不变和长度较大的铸件生产 设备和工艺过程简单，生产效率和金属利用率高
用以和轧机组成生产线时，可大量节省能源
• 合金种类 • 铸件大小 • 尺寸精度和表面粗糙度 • 生产批量
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。
大型铸件地坑造型
永乐大钟——地坑造型
钟通高6.94米； 外径3.30米； 钟唇厚度18.5厘米； 重量46.5吨； 钟身内外整齐地铸有 佛教经典17种，总计 227000多字。
奥氏体不锈钢手表壳
铝合金压铸成型 板材冲压成型 熔模铸造成型 可铸出复杂花纹
及凸凹字
熔模铸造手枪外壳
俄罗斯军警用手枪
2、金属型铸造
金属型铸造特点
组织致密，力学性能好 精度和表面质量高
实现“一型多铸”，提高效率，改善劳动条件 不透气，无退让性（浇不足、裂纹、白口）
球墨铸铁组织对比
a)金属型 b)砂型
上涂料
失蜡（80~90℃热水）
焙烧（800~950℃，0.5~5h）
浇注及清理
熔模铸造特点及适用范围
铸件精度高、表面质量好
可制造形状复杂的铸件，最小壁厚0.7mm ， 最小孔径1.5mm。
适用各种合金，尤其是高熔点和难加工的铸件。
工序复杂，生产周期长，成本高，不超过25kg (壳型厚5~10mm)
3、压力铸造
压力铸造特点
铸件尺寸精度高，表面质量好
可压铸形状复杂的薄壁精密铸件 最小壁厚0.5mm，最小孔0.7mm
组织致密力学性能好 强度比砂型铸件提高25~40%
生产率高，易实现自动化
易产生气孔，设备投资大，适合大批量生产。
压铸机
压铸过程演示
பைடு நூலகம்
压铸镶嵌戒指
压铸铝合金 叶片
压铸锌合金 水龙头
1、优先选择砂型铸造
成本低、生产工艺简单、生产周期短。 一对于中、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。 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。
2.铸造方法应和生产批量相适应
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；
单件小批生产的重型铸件，手工造型仍是重要 的方法；
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
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。
4、低压铸造
低压铸造机
低压铸造特点
充型平稳，缺陷少。 轮廓清晰组织致密，适于薄壁、耐压、
防渗漏、气密性好的铸件 浇注系统简单、金属利用率高
充型压力和速度便于调节，适用各种铸型
5、离心铸造
离心铸造成型件
离心铸造
离心铸造特点及应用
组织致密，缺陷少 节省型芯和浇注系统
便于铸造双金属铸件 内表面粗糙，尺寸不易控制，需增大内表面余量，