铸造技术的方法选择

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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。

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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

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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。

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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。
  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。
) i5 g" K" ]0 Y8 y8 p( N7 B9 u  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。

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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。中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯。

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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。

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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。   
  铸造方法的特点和适用范围见下表：
$ i; w8 f$ B$ T& x6 W( O" ]铸造方法        铸件材质        铸件重量        表面光洁度        铸件复杂程度        生产成本        适用范围        工艺特点
3 T: j3 |% V8 N4 B% F$ M6 [3 a8 F砂型铸造        各种材质        几十克～很大        差        简单        低          最常用的铸造方法
" t" p% Q* k7 m$ ~  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
5 S  G* Y" y( f; |7 `  机械造型：适用于批量生产的中、小铸件        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
1 ]0 G# L. Z- r金属型铸造        有色合金        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。
; r: ?# {* \( s2 W' D: ~" I2 f熔模铸造        铸钢及有色合金        几克～几公斤        很好        任何复杂程度        批量生产时比完全用机加工生产便宜        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
陶瓷型铸造        铸钢及铸铁        几公斤～几百公斤        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

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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。
    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
    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：
5 V9 b# }4 H& t8 [5 `) k
0 E$ d* p" a( `2 }+ W6 V4 I9 i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。
5 k& U. f/ p2 T, Q  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。
2．铸造方法应和生产批量相适应
4 G, h+ e; S' v  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。
! H! o- Y7 R- Y3 ]1 \2 |  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。
2 v1 y/ T7 ]; F% e: T3．造型方法应适合工厂条件
, M8 Q/ G2 a% K  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。
9 Q1 `/ B1 s, c3 y# k. X- `4．要兼顾铸件的精度要求和成本
; D/ `' c/ l" J+ I9 X* R  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。   
  铸造方法的特点和适用范围见下表：
7 z0 O3 O4 H/ W: {( B铸造方法        铸件材质        铸件重量        表面光洁度        铸件复杂程度        生产成本        适用范围        工艺特点
; b& P3 A) s. W: u, o- o  q砂型铸造        各种材质        几十克～很大        差        简单        低          最常用的铸造方法
3 G& L' `3 f1 O/ ?6 ?: F  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
  机械造型：适用于批量生产的中、小铸件        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
1 t5 G# J6 |- I0 J- G' X- w9 ]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        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        铸钢及有色合金        几克～几公斤        很好        任何复杂程度        批量生产时比完全用机加工生产便宜        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
陶瓷型铸造        铸钢及铸铁        几公斤～几百公斤        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        单件到小批量        　
7 |8 B2 o3 g9 t, `, Y! P/ C; ^% |/ H低压铸造        有色合金         几十克～几十公斤        好        复杂（可用砂芯）        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        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
差压铸造        铝、镁合金        几克～几十公斤        好        复杂（可用砂芯）        　        高性能和形状复杂的有色合金铸件        压力可控，铸件成型好，组织致密，力学性能好，但生产效率低
$ Y' L/ u6 S6 I. P+ q* S压力铸造        铝、镁合金        几克～几十公斤        好        复杂（可用砂芯）        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        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        灰铁、球铁        几十公斤～几吨        较好        一般为圆筒形铸件        较低        小批量到大批量的旋转体形铸件、 各种直径的管件        铸件尺寸精度高、表面光洁，组织致密，生产率高
7 h2 Y+ q, A, C  N) Y5 o6 X; ?2 Y连续铸造        钢、有色        很大        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
消失模铸造        各种        几克～几吨        较好        较复杂        较低        不同批量的较复杂的各种合金铸件        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

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随着我国进入WTO和造船业的发展，对厚断面球墨铸铁件的需求不断增加。几年来工厂在批量生产轴径180-320mm曲轴的基础上，又为修船研究所连续生产了6件ф1651×415 mm，最大热节园ф331 mm，重量5750kg的静力轴承本体，获得用户满意。
/ {3 I5 q7 x! H' y0 m厚大断面球铁件在生产存在冷却速度缓慢，容易造成铸件厚壁中心或热节石墨畸变，球数减少，组织粗大和石墨飘浮等球化孕育衰退问题。因此导致铸件的机械性能显著下降，给大断面铸件的生产带来困难。结合生产实践我们认为应从以下几方面加强控制。

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使用天津铁厂14#生铁（C4.2-4.4%sil.32-1.44%p≤0.06%,s≤0.02%）。采用冲天炉，中频炉双联熔炼用CaC2脱硫，球化剂用RE-Mg合金，含（RE5-7%，Mg9-11%，Si40-42%）孕育剂为75 Si-Fe。经过球化剂和孕育处理，能够满足厚断面球铁件生产。
7 j3 k- o; F: o  _, o/ \在配料中废钢及加入一些合金元素，Cu、Mo、Sb等，对提高和稳定厚大断面球铁件的等级有一定的作用。

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原铁水C3.6-3.8%Sil1.2-1.4，Mn0.2-0.4%，s≤0.02%，p≤0.05%
球化后C3.2-3.4%，Si2.2-2.4%，Mn0.5-0.8%，S≤0.02%，P≤0.05%
7 m8 `* \& p$ s: N' [RE0.015-0.03%，Mg0.04-0.06%，Cu0.05-0.8%，Mo0.2-0.4%
; U) _8 G* s9 v& M5 F1 q" ^( N  ySb0.005-0.01%

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对大断面球铁能减缓球化衰退，Mg阻碍石墨析出，残Mg量高，增加收缩和脆性，Mg易氧化，在铁水表面形成氧化膜，进入砂型易使铸件产生夹渣和皮下气孔。残Mg量应控制在保证球化的前提下越低琥好，但我们考虑大件凝固时间长应提高抗衰退能力。Mg量应高些，控制在0.05-0.06%。

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间接地起球化作用，因此用一些杂质较多地方生铁，通过RE的作用也能生产育好的球铁铸件，但在厚大铸件中，RE留量高容易造成碎块状石墨增多，我们一般控制在0.015-0.03%。

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阻止铁素体形成，在厚大断面铸件中加入0.5%的Cu细化索氏体，明显提高铸态机械性能，并改善厚断面组织的均一性，一般加0.5-0.8%。

shaokai918_2005

很好的啊！

cuishuai

你提供的资料论坛早就有了

magongnihao

挺全面的，谢谢啊....

ddhdgpa

不写到一起，看的挺累的， 有灌水嫌疑哦
不过谢谢分享

abalagu2002

楼主你太有才了！！！！