金属铸造工艺

金属铸造工艺

铸造是人类最早知道的金属成型方法之一。它一般是将熔融金属倒入耐火模具型腔中，并将其凝固。凝固后，所需的成品是从难冶塑的的模具中要么用打破模具要么用分开模具的方法取出的。这个凝固的成品称为铸造产品。这个过程也称为铸造过程。

1.1 铸造的历史

最早的铸造国家是美索不达米亚，最早铸件大约在公元前3500年左右。在世界许多地区的这个时期，铜器和其他平面物体是用石头或烘烤的粘土为模具来铸造的。这些模具基本上都是单件。但在后期，要求铸造圆形铸件时，为了方便铸件的取出，模具必须分成两部分甚至多个部分。

青铜器时代（公元前2000年）的铸造工艺更加精细。也许是最早的时期，空心铸件诞生了。这些铸件内部用的是烤粘土。蜡模铸造法这种工艺被广泛应于加工精细的首饰上。

铸造技术曾在公元前1500年左右在中国得到极大的提高。在此之前，中国还未发现铸造工艺的痕迹。它既不像失蜡法铸模工艺也不广泛使用，而是特殊的使用在多件模具铸造上来制造出高难度的工作。他们花了很多时间在完善产品上甚至到每个细节，因此每一件产品都花费了大量的时间。他们可能用30个甚至更多的精细的模具来制造产品。事实上，在中国各地考古中都曾发现过这些模具。

印度河流域也文明于他们的铜铸件，在装饰，武器，工具和铜铸件上。但是并没有技术上的改进。从各种不同的出土的铜铸件和陶俑来看，印度和中国似乎有着相同的铸造技术，如片模，开模和蜡模具。

尽管印度可能会在坩埚钢的发明上闻名，但是在印度还没有发现铁制品的证据。证据表明，铁的发现是在公元前1000左右在叙利亚和波斯。印度的铁铸造技术是在公元前300左右由亚历山大王朝时代传入的。

在奎塔布的新德里附近的著名的铁柱是印度古冶铁技术的时代标志。这个长约7.2米的铁柱是由纯可锻铸铁铸成的。这铁柱被认为是在古谱塔王朝查德古谱踏二世（公元前375-413年）时期建造的。这根铁柱露在外面的的部分锈蚀率基本为零，甚至埋在地下的部分的也是在以很缓慢的速度在锈蚀。这一定是先铸造然后再捶打到现在的模样。

1.2优点和局限性

铸造在制造过程中被广泛应用是因为它有很多优点。由于熔融金属可以流入模具的任何一个小的地方，因此无论是内部形状复杂的还是外部形状复杂的都可以用铸造来造成。无论是有色金属还是无色金属都可以用铸造来完成。另外，铸造所需的模具的工具非常的简单和便宜。因此试生产和小批量生产，铸造是一种理想的生产方法。只有在铸造工艺过程中才能计算出所需的材料的准

确数量。因此在设计过程中减少浪费材料可以实现。铸件一般从四面八方开始均匀的冷却，因此我们希望金属没有方向属性。有些金属只能用铸造过程而不是其他的过程如锻造，因为在金属成型过程中不想其他金属成分的参入。铸造能够用在任何尺寸和重量的产品制造过程中，甚至是200吨的产品。

然而，用普通的沙铸造过程中的产品的精度和表面的光洁度在许多情况下是达不到产品的要求的。考虑到这些情况，压铸产生了，在后面的章节会介绍。此外沙模铸造是劳动密集型，因此应该在机械成型和铸造机械化上有所改进。对于某些材料，通常很难消除在铸造过程中出现的问题。

1.3 应用

砂型铸造的典型应用是缸体，衬套，机床床，活塞，活塞环，轧辊，车轮，轴承座，供水管道和精品，以及编钟。

1.4 铸造的构成

在接下来的章节中，将要看到那些具有代表性的铸造细节。在看细节之前请参考图了解一下新出现的专业名词。

型箱：模具型箱能使砂型保存完整。根据型箱在模具结构中的不同位置，型箱可以有很多中不同的名字比如阻力型箱——下模型箱——上型箱和边面——中间型箱铸造使用在三模铸造中。它是

由临时使用的木头型箱和长期使用的金属型箱组成。

模具：模具是产品的副本的铸造所需的一些修饰。模具的型腔是由模具的帮助而制成的。

分模线：这是两个组成砂模的模具的分界线。在分模铸造中它也是两个模具的分界线。

浇注底板：这是一个由普通木头制成的底板使用在模具刚刚制造的时候。模具先放在浇注底板上，沙先洒在上面，然后用力捣沙制成。

面砂：用炭沙洒在成型腔的内表面以达到铸造产品表面光洁度的要求。

造型砂：这是一种新鲜的发酵材料以用来制造型腔。这是由使用过的烧沙组成。

砂芯：在铸造中它是用在制造空腔。

浇口杯：它是将熔融金属倒入模具中的一个小漏斗。

浇注口：它是将熔融金属倒入模腔中的一个通道。在很多情况下它控制着熔融金属流入模腔中的流速。

横流道：它是一个在熔融金属流入模具型腔之前能使熔融金属有规律流淌的一条道路。

浇口：这是使熔融金属流入型腔的一个准确的流入点。

芯撑：芯撑是用在在模具型腔中的砂芯来保护砂芯自身的重量和过载金属应力。

冷凝：冷凝是放在模具中的产品以达到增加铸件的冷却速度来提

供均匀或预期的冷却速度的目的。

冒口：这是铸造中提供熔融金属的的开口，以致当有熔融金属在某处凝固时有金属减少时就能有熔融金属流入模具型腔中。

1.5 砂型制造的程序

下面的文章将介绍一个典型的砂型制造的过程。

首先放一个浇注底板无论是在成型平台上还是在底板上，确保表面平整。拖模箱向上放在底板上，且在模具阻力部分的中心箱放在底板上。在模具之间应该有足够的清洁度和沙箱的墙高度有秩序的在50mm到100mm之间。干面沙洒在底板和模具之间来提供一个非洒粘层。新鲜的模沙倒入拖模箱里并且模具厚度在30到50mm之间。剩余的拖模箱内装满沙子并且统一的压缩沙子。沙子应做适当的压缩以免压缩的太紧了，以免气体外露，也不能太松否则模具就会没有足够的强度。冲压结束后，沙箱内的沙子被完全使用在了每一个角落。

现在，用一个线形的在1到2mm之间有一个坚底的孔，这通风孔是打在拖箱上且穿过沙箱底部用来在铸造过程中金属凝固时排出沙箱里的空气。这就完成了拖箱的准备。

完成拖箱后就轮到露出底板上的模具了。用一个修光工具，将模具沙边周围修光一下，并且拷贝一半模具放置在拖模上，用定位销将其定位。在定位销的帮助下将拖箱的上沙箱牢牢定位。用