铸造的定义及分类

铸造是人类较早掌握的金属热加工技术，约有6000年的历史，中国在公元前1700年至公元前1000年间进入青铜铸造的鼎盛时期，技术已达到相当高的水平。

铸造的定义：

是将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型腔中，经冷却凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件毛坯的成形方法。

常见的铸造方法有砂型铸造、精密铸造，详细分类方法如下表所示。

砂模铸造：

在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁及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廉价易得，模具制作简单，便于铸件的单件生产和成套生产。它既能适应成批生产，又能适应大批量生产，长期以来一直是铸造生产中的基本工艺。

精密铸造：

铸造是人类较早掌握的金属热加工技术，约有6000年的历史，中国在公元前1700年至公元前1000年间进入青铜铸造的鼎盛时期，技术已达到相当高的水平。

铸造方法分类

常见铸造方法及其优缺点

1、普通砂型铸造：

制作砂型的基本原料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂。当硅砂的高温性能不能满足使用要求时，则采用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等专用砂。应用最广泛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以及各种合成树脂作为型砂粘结剂。

砂型铸造所用的外砂型根据型砂所用的粘结剂和其强度的形成方式不同，分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型三种。

砂型铸造是最流行和最简单的铸造类型，已经使用了几个世纪。砂型铸造用于制造大型零件，例如灰铸铁、球墨铸铁、不锈钢和其他类型的钢。主要步骤是：包括喷漆、模具、制芯、造型、熔炼和浇注、清理等。

优势：

粘土资源丰富且价格低廉，大部分使用过的粘土湿砂经过适当的砂处理后可以回收利用。

铸件制造周期短，工作效率高；

混合后的型砂可长期使用；

适应性广，小件或大件物品、简单或复杂物品、单件或大批量均可使用；

缺点和局限性：

由于每个砂型铸造模具只能浇注一次，在获得铸件之后模具就损坏了，必须重新整形，因此砂型铸造的生产效率低；

模具刚度不高，铸件尺寸精度差；

铸件容易产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。

2. 熔模铸造

当采用蜡作为模样时，熔模铸造又称为“失蜡铸造”。熔模铸造通常是指用易熔材料制作模样废铝合金轴瓦价格，在模样表面涂敷数层耐火材料制成型壳，再将模样熔化，将型壳排出，得到无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注。由于铸型广泛采用蜡材料，因此熔模铸造也常被称为“失蜡铸造”。

熔模铸造可生产的合金类型包括碳钢、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。

熔模铸造工艺

优势：

尺寸精度高。一般可达CT4-6级（砂型铸造为CT10~13，压铸为CT5~7）；

可以提高金属材料的利用率。熔模铸造可以显著减少产品成型面和配合面的加工量，节省加工工时和刀具材料的消耗；

它能最大程度地提高毛坯与零件的相似度，大大方便了零件的结构设计，熔模铸造可以生产形状非常复杂的铸件，既能铸造壁厚0.5mm的铸件，又能铸造重量小至1g的铸件，而且还可以铸造组合铸件、整体铸件；

不受合金材料限制。熔模铸造可铸造碳钢、合金钢、球墨铸铁、铜合金、铝合金铸件，以及高温合金、镁合金、钛合金、贵金属等。合金材料适合焊接、切割，特别适合精密铸造；

生产灵活性高，适应性强 熔模铸造既适合大规模生产，也适合小批量生产，甚至单件生产。

缺点和局限性：

铸件尺寸不能太大，工序复杂，铸件冷却速度慢。在所有的毛坯成形方法中，熔模铸造工序最复杂，铸件成本也较高。但如果产品选型得当，零件设计合理，可通过减少切削加工来降低较高的铸件成本。如果用加工、装配和节省金属材料来补偿这部分成本，则熔模铸造具有良好的经济性。

3.压铸

压铸的原理是利用高压将熔融金属高速压入精密的金属模具型腔内，熔融金属在压力下冷却凝固形成铸件。

压力铸造 a) 闭模浇注 b) 加压注射 c) 开模顶出

冷室压铸和热室压铸是压铸的两种基本方法。冷室压铸时，用手动或自动浇注装置将熔融金属浇入压室，然后冲头向前移动，将金属压入型腔。压铸过程中，压室与坩埚垂直，熔融金属通过压室上的进料口自动流入压室。压射冲头向下移动，通过鹅颈管将熔融金属推入型腔。待熔融金属凝固后，压铸模打开，取出铸件，完成一个压铸循环。

压铸工艺流程图

优势：

产品质量好。铸件尺寸精度高，一般相当于6~7级，甚至4级；表面光洁度好，一般相当于5~8级；强度和硬度高，强度一般比砂型铸件提高25~30%，但伸长率降低70%左右；尺寸稳定，互换性好；可压铸薄壁、形状复杂的铸件；

生产效率高。机器生产率高。如国产JⅢ3卧式冷风压铸机八小时平均可压铸600～700次，小型热室压铸机八小时平均可压铸3000～7000次；压铸模具寿命长，压铸模具，压铸钟合金，寿命可达几十万次，甚至几百万次；易于实现机械化、自动化；

经济效果好。由于压铸件尺寸精确、表面光洁，一般不需机械加工而直接使用，或加工量很少，所以不但提高了金属的利用率，而且减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便宜；可用压铸法与其它金属或非金属材料组合，既节省装配时间，又节省金属。

缺点和局限性：

压铸时，液态金属以较高的速度充填型腔，流动状态不稳定，因此采用一般的压铸方法，铸件容易产生气孔，不能进行热处理。

对于凹形复杂的铸件，压铸难度较大；

对于熔点较高的合金（如铜、黑色金属），压铸模具寿命相对较短；

不适宜小批量生产，主要原因是压铸模具制造成本较高，压铸机生产效率要求高，小批量生产不经济。

4.金属型铸造

又称硬压铸，是将液态金属倒入金属型内，得到铸件的铸造方法，模具为金属制成，可反复使用（数百至数千次），称为永久型铸造。

金属结构

金属型一般有铸铁、铸钢制成，铸件内腔可用金属芯或砂芯制成。金属型结构有水平分型、垂直分型和复合分型等多种形式。垂直分型便于打开内浇口和取出铸件；水平分型多用于生产薄壁轮状铸件；复合分型的上半部分由两半垂直分型用铰链连接而成，下半部分为固定的水平底板，主要用于铸造较复杂的铸件。

金属型铸造的工艺特点：

金属型导热速度快、不易变形，使铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹、白点等缺陷，加之金属型受热金属液反复冲刷，会降低其使用寿命，为此应采取以下辅助工艺措施。

优势：

与砂型铸造相比，金属型铸造具有以下优点：

重复使用性好，一模可多次铸件，节省造型材料和造型时间。

由于金属型对铸件有很强的冷却能力，所以铸件的组织致密，力学性能高。

铸件尺寸精度高，公差等级为IT12至IT14；表面粗糙度低，Ra为6.3μm。

金属型铸造不使用砂子或少用砂子，改善了劳动条件。

缺点和局限性：

金属型制造成本高、周期长、工艺要求严格，不适宜生产单件小批量铸件，主要适用于大批量生产有色合金铸件，如飞机、汽车、内燃机、摩托车等的铝活塞、气缸体、气缸盖、油泵壳以及铜合金轴承衬套、套等。对于黑色合金铸件，也仅限于形状较简单的中、小型铸件。

5.低压铸造

低压铸造是指在较低的压力（0.02～0.06MPa）下，将液态金属填充入铸型，并在压力下结晶形成铸件的方法。

低压铸造工艺示意图：1—保温室2—坩埚3—升液管4—储气罐5—铸造模具

低压铸造的工作原理如下图所示。将熔融金属倒入保温坩埚内，装上密封盖，将冒口接在铸模上，锁紧铸模，慢慢通入坩埚炉内。通入干燥压缩空气，熔融金属受气体压力作用，自下而上沿冒口及浇注系统充满型腔，并在压力下结晶。铸件成型后，撤去坩埚内压力，将冒口内的熔融金属降回坩埚内的金属液面。打开铸模，取出铸件。

低压铸造示意图

优势：

浇注时金属液的上升速度和结晶压力可以调节，因此可适用于各种铸造模具（如金属型、砂型等）铸造各种合金、各种尺寸的铸件；

采用底注充型方式，金属液顺利充型，无飞溅，可避免气体的卷入和型壁、型芯的冲刷，铸件气孔、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，表面光滑，力学性能高，对大型薄壁件的铸造尤为有利；

省去了缩孔补缩装置，金属利用率提高到90%～98%；

劳动强度低，劳动条件好，设备简单，易于实现机械化和自动化。

缺点和局限性：

冒口寿命短，且保温过程中熔液金属易氧化并产生熔渣，主要用于铸造一些质量要求较高的铝合金、镁合金铸件，如高速内燃机的气缸体、气缸盖、曲轴箱及铝活塞等薄壁件。

6.离心铸造

离心铸造是将熔融的金属倒入旋转的铸型中，在离心力的作用下充满铸型并凝固的铸造方法。

离心铸造的分类

根据模具旋转轴在空间的位置不同，常见的离心铸造可分为两种类型：

水平离心铸造：结晶器旋转轴线处于水平方向或与水平线有较小夹角（

立式离心铸造：当铸型旋转轴处于垂直状态时的离心铸造称为立式离心铸造。

铸型旋转轴线与水平线和垂直线均有较大夹角的离心铸造称为斜轴离心铸造，但很少采用。

a) 立式离心铸造 b) 立式离心浇注铸造 c) 卧式离心铸造

1、16-浇包2、14-浇铸模具3、13-液态金属4-滑轮及皮带5-旋转轴6-铸件7-电动机8-浇注系统9-型腔10-型芯11-上模12—下模15—浇注槽17—端盖

优势：

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；

由于液态金属在旋转时产生离心力，密度大的金属被推向外壁，而密度小的气体和炉渣则向自由表面移动，形成由外向内的定向凝固，因此缩孔补缩条件良好，铸件组织致密，力学性能良好；

铸造“双金属”轴套和轴承较为方便，例如在钢轴套内铸造薄铜衬套，可节省昂贵的铜材。

良好的填充能力；

消除并减少浇注系统和冒口的消耗。

缺点和局限性：

铸件内部自由表面粗糙，尺寸误差大，质量差；

不适用于密度偏析较大的合金（如铅青铜）及铝、镁等合金。

铸造缺陷及其控制方法

铸件缺陷的种类很多，产生缺陷的原因也很复杂，不仅与铸造工艺有关，还与铸造合金的性质、合金的冶炼、造型材料的性能等一系列因素有关。因此，对铸件缺陷产生的原因进行分析十分必要。在确定缺陷原因时，要从具体情况出发，根据缺陷的特点、部位、采用的工艺、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.不能浇水

铸件局部缺陷，常出现在薄壁部位、距浇道最远的部位或铸件上部。缺陷的边角处光滑有光泽，无粘砂现象。

原因：

浇注温度低、浇注速度太慢或浇注断续；

流道和内浇口的截面积较小；

铁水中碳、硅含量太低；

型砂含水、煤粉过多，造成发气量大，或含泥量过多，造成透气性差；

上砂型高度不够，铁水压力不足。

预防方法：

提高浇注温度，加快浇注速度，防止浇注间断；

增大流道和内浇口的截面积；

调整炉后配料，适当提高碳、硅含量；

加强铸型内排气，减少型砂中加入的煤粉及有机物量；

增加上部砂箱的高度。

2.浇水不足

铸件上部不完整，浇口内铁水水平面与铸件内铁水水平面齐平，边缘稍带圆角。

原因：

钢包内铁水不足；

浇注通道狭窄，浇注速度太快，当铁水从浇注杯溢出时，操作人员误认为铸型已满而过早停止浇注。

预防方法：

正确估计钢包内铁水量；

对于流道较窄的模具，应适当减慢浇注速度，以保证模具充满。

3. 受伤

铸件损伤、断裂。

原因：

铸件在运输过程中因过多落砂或碰撞而损坏；

清洗滚筒时，铸件装入不当，翻滚过程中铸件的薄弱部位发生断裂；

冒口、冒口颈截面过大；冒口颈无脱模面（槽）。或脱模浇冒口的方法不正确，造成铸件本体损伤，缺肉。

预防方法：

铸件清理、运输时应注意避免各种形式的过度冲击、震动，避免不合理的跌落；

清洗滚筒时，严格按照工艺规定和要求；

修改冒口及冒口颈尺寸，做冒口颈剖面图，正确掌握冒口的浇注方向。

4. 粘砂、表面粗糙

粘砂是铸件的一种表面缺陷，表现为难以清除的砂粒粘附在铸件表面。如果砂粒清除后铸件表面凹凸不平、不光滑，就称为表面粗糙度。

原因：

砂粒太粗，砂型不够紧实；

型砂含水量过高，型砂紧实困难；

浇注速度太快、压力太高、温度太高；

型砂中煤粉太少；

模板烘烤温度过高，造成表面型砂干燥；或模板烘烤温度过低，造成型砂粘附在模板上。

预防方法：

当透气性足够时，采用较细的原砂，并适当增加型砂的紧实度；

保证型砂中有效煤粉含量稳定；

严格控制砂的含水量；

改进浇注系统，改善浇注操作，降低浇注温度；

控制模板烘烤温度，一般等于或略高于型砂温度。

5.沙眼

铸件内或其表面上的孔洞，用型砂填充。

原因：

型砂表面强度不够；

图样上无圆角或拔模斜度较小，导致挂砂，模具损坏而未修复或未修复好就组装；

砂型浇注前放置时间过长，风干后表面强度下降；

模具在装配或运输过程中损坏；

合箱时未清理干净铸型内的浮砂，合箱后浇口杯盖不严，碎砂掉入铸型内。

预防方法：

增加型砂中的粘土含量，及时添加新砂，提高型砂表面强度；

模具应光滑，并具有合理的拔模斜度和铸造圆角。损坏的模具应在装配前进行修复。

缩短浇注前砂型的放置时间；

装配或移动模具时要小心谨慎，避免损坏模具或使沙子掉入模腔；

组模前先清除模具内的浮砂，并盖好浇口。

6. 接缝覆盖与防砂

爆裂缝常出现在铸件的分型面处，是垂直于铸件表面、厚薄不均的薄片状金属凸起物。膨胀砂是铸件内外表面局部膨胀，形成不规则的球状金属凸起物。

原因：

硬度不足或不均匀；

面砂强度不够，或型砂含水量过高；

金属液压头太大，浇注速度太快。

预防方法：

提高模具的致密性，避免局部松动；

调整混砂工艺，控制含水量，提高型砂强度；

降低金属液压头，降低浇注速度。

7. 吊运箱子

铸件在分型面处有大面积的毛刺，使铸件外形尺寸改变。吊箱过大，造成漏火——铁水从分型面溢出，严重时造成浇不足缺陷。

原因：

砂箱紧固不严、重物质量不佳或重物卸除过早；

浇注速度太快，冲击力太大；

模板机翼曲线。

预防方法：

增加铁的重量，待铁水凝固后取出；

降低浇包位置，降低浇注速度；

修正模板。

8. 砂损

铸件表面的块状金属凸起，外观与落砂块十分相似，在铸件的其他部位，常出现砂眼或缺陷。

原因：

图样上有深而细小的沟槽，与结构特征相似或拔模斜度较小，脱模时会损坏砂型或使砂型开裂；

铸件致密性不均匀，局部强度不足；

在模具装配和运输过程中，模具中的一些砂块可能会意外掉落。

预防方法：

模具的拔模斜度要适当，表面要光滑；

铸件组织致密、均匀；

包装和运输时要小心谨慎。

9. 错误类型（错误盒子）

铸件的一部分与另一部分在分型面的接缝处发生偏移，产生相对位移，使铸件的形状与图纸不一致。

原因：

纸样制作不良，上下模未对正或纸样变形；

砂箱或模板定位不准确，或定位销松动；

挤出成型机上零部件的磨损，如正压板下衬板、反压板轴承的磨损；

浇注所用的壳体变形，运输、套壳体时不小心，造成上下模位移。

预防方法：

加强模板的检查和修复；

定期检查砂箱、模板的定位销、销孔，并安装正确；

检查挤出成型机相关部件，及时调整，磨损严重的应更换；

定期重塑壳体。将模具从壳体中取出后，搬运时要小心。对于表面铸造，砂模应排成一排，围绕另一排摆放。

10. 灰色和麻点

铸件断口呈灰黑色或有小黑点，中心处较多，边缘处较少。金相观察可见片状石墨。

原因：

铁水化学成分不符合要求，碳、硅含量过高；

炉前孕育的铋加入钢包过早或过晚，或铋量不足。

预防方法：

正确选择化学成分、合理配比配料，保证铁水中碳、硅含量在规定的范围内；

增加铋加入量，严格控制炉内孕育工艺。

11.裂纹（热裂纹、冷裂纹）

有贯穿或未贯穿铸件外部或内部的裂纹，热裂纹具有暗色或黑色氧化表面，断口形状曲折；冷裂纹为比较干净的脆性裂纹，断口平整，具有金属光泽或轻微的氧化色。

原因：

铁水中碳、硅含量过低，硫含量过高；

浇注温度太高；

冒口颈过大或过短，造成局部过热严重，或重量太小，造成收缩补偿不良；

铸件在清理和运输过程中受到过大的冲击。

预防方法：

控制铁水化学成分在规定的范围内；

降低浇注温度；

合理的立管系统设计；

在清理和运输过程中避免对铸件造成过度的冲击。

12. 造口

气孔壁光滑光亮，形状有圆形、梨形、针状等，大小不一，产生于铸件表面或内部，铸件内部的气孔只有在铸件破碎或机加工后才能发现。

原因：

小炉料潮湿、严重锈蚀或含有油污，造成铁水含气量过多、氧化严重；

出钢口、出钢沟、炉衬、钢包内衬不干燥；

浇注温度较低，气体来不及上浮而逸出；

炉料含铝量较高，易产生氢孔；

砂型透气性差，水分含量大，含有较多的煤粉或有机物，导致浇注时产生大量气体，且排出困难。

预防方法：

炉料应管理妥善，表面应清洁；

熔炉、料道、出钢口、出钢槽、钢包必须干燥；

提高浇注温度；

不要使用铝含量过高的废钢；

适当降低型砂水分、控制煤粉加入量、刺穿气孔等。

13.收缩、松散

散在的、微小的、呈树枝状结晶的缩孔称为缩孔，比缩孔小的缩孔称为疏松孔，常出现在热区。

原因：

铁水中碳、硅含量太低，造成缩孔量大；

浇注速度太快、浇注温度过高，造成液体收缩大；

浇注系统、冒口设计不当，不能实现顺序凝固；

冒口太小，收缩补偿不足。

预防方法：

控制铁水化学成分在规定的范围内；

降低浇注速度和浇注温度；

改进浇冒口系统，发挥顺序凝固的优势；

增加冒口的体积，以保证足够的收缩补偿。

14.防白嘴

铸件断口内部呈现白口铸铁组织，边缘呈现灰口铸铁组织。

原因：

碳、硅含量较高的铁水，氢含量过高；

炉料中引入了过多的白口铸铁形成元素（例如铬）；

元素偏析严重；

预防方法：

控制化学成分，碳、硅含量不宜过高；

炉衬、钢包内衬应干燥，型砂含水量不宜过高；

加强炉料管理，减少白口元素的引入。

汽车铸造的新技术、新方向

1、砂型成型技术的发展趋势

湿模型模型经历了几个开发阶段：手动压实→冲击 +压实压实→高压 +微振动压实→空气撞击压实压实→静态压力压实。这是最新，最先进的建模技术，已成为当今主流压实技术。

目前，静态压力模制设备的外国制造商包括德国的KW，HWS和。

2.近网形技术的发展趋势

铸造工艺

丢失的泡沫铸造也称为气化模具铸造，完整的模具铸造和无腔的铸造。 ，000吨此过程将广泛使用快速制造技术和模拟技术，以缩短生产准备周期并实现铸件的快速生产。

熔模铸造工艺

投资过程包括玻璃外壳过程，复合壳的制作过程，硅胶制造过程。靠近传统的精确铸件，只能适应市场的快速变化；

3.核心制造技术的发展趋势

目前，在国内外，有三个用于汽车铸造的核心制作过程。

核心制造过程的发展趋势是将冷核盒技术关注。

4.铸铁冶炼技术的发展趋势

目前，在国内外，有两种主要的铸铁冶炼技术方法：一种是使用大型热防尘炉灶，而工业频率绝缘炉进行双重冶炼；

蒂亚扬（）二手材料和胆汁公司生产的中等熔炉已经开始越来越注意，并且它的清洁度，环境保护，节省的能源，高效和安全性的优势是未来的发展，这是中等频率的技术和构成式构图。已经开发和应用的各种添加剂都形成了商业化，标准化和规范。

5.合金气缸块和气缸盖压铸技术

铝合金是汽车中最快且最广泛的轻质金属，因为铝合金本身的特性最初满足了重量，高强度和腐蚀性的要求，铝合金仅用于某些零件的良好的 and and and and and plake and and can and and plive and and and and plive and plive and plime and and can and and plive and and plime，在恶劣的环境中工作的块和气缸头。

随着我国家的汽车行业的发展，尤其是家庭汽车的迅速增加以及汽车零件的增加，汽车铝铸件将有两个主要的铝制工具废铝合金轴瓦价格，其中一个是欧洲最受欢迎的 and ，为了产生铝制缸头。

6.半固体铸造技术

半稳态的技术起源于美国，因此该技术在美国的领先地位，这被称为21世纪最有前途的材料形成和加工技术。相同的金属铸造量占铸造质量的40％。

7.铸铁材料的发展趋势

薄壁的高强度灰铁铸造技术

灰色铸铁零件因其低成本和良好的铸造性能而被广泛用于汽车，并具有对汽车技术的轻量级要求，因此在一定程度上会影响灰色铸铁的生长和开发，因此有必要增强薄壁高强度的高强度圆柱体的发动机块和 Head铸造技术的开发。

压实石墨铁技术

垂直的铸铁具有延性铁的强度，并且具有相似的振动性，导热性和铸造性能，它具有良好的可塑性和热疲劳性。随着汽车的变化，它们的特定功率（KW/流离失所）会增加，缸体和圆柱体越来越受欢迎。

延性铁技术

由于其高强度，高价和低价，凝结型在汽车市场中仍然有着巨大的发展。图标钼，中硅钼，高镍延性铁，该材料产生的排气管零件；

8.铸造过程中计算机应用技术的发展趋势

随着汽车铸造技术的快速开发，迅速的原型技术，计算机模拟，3D建模和CNC技术越来越多地用于缩短铸造生产准备周期，并减少新产品开发的风险，而不是针对新产品的原型，用于投资型塑造的新产品和蜡像。国际汽车铸造和软件用于模拟和分析铸造填充和固化新产品的温度场和流场，并预测和分析铸造缺陷。

9.铸造检查技术

非损坏的测试技术越来越普遍。

10.绿色铸造技术的发展趋势

“绿色铸造”意味着，从设计，制造业，包装，运输，用于废品的整个产品生命周期中，铸造产品对环境的影响最低，并且铸造行业始终被认为是一种高能的耗能。