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铸造的工艺及其渊源

发表时间:2015-05-30 09:33:00

  铸造是人类掌 握较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。公元前3200年,美索不达米亚 出现铜青蛙铸件。公元前13~前10世纪之间,中国已进入青 铜铸件的全盛时期,工艺上已达到 相当高的水平,如商代的重875千克的司母戊方鼎、战国的曾侯乙 尊盘和西汉的透光镜等都是古代铸造的代表产品。早期的铸造受 陶器的影响较大,铸件大多为农业生产、宗教、生活等方面的 工具或用具,艺术色彩较浓。公元前513年,中国铸出了世 界上最早见于文字记载的铸铁件——晋国铸鼎(约270千克重)。公元8世纪前后,欧洲开始生产铸铁件。18世纪的工业革命后,铸件进入为大 工业服务的新时期。进入20世纪,铸造的发展速度很快,先后开发出球墨铸铁,可锻铸铁,超低碳不锈钢 以及铝铜、铝硅、铝镁合金,钛基、镍基合金等铸 造金属材料,并发明了对灰 铸铁进行孕育处理的新工艺。50年代以后,出现了湿砂高压造型,化学硬化砂造 型和造芯、负压造型以及 其他特种铸造、抛丸清理等新工艺。   

   1.把金属材料做 成所需制品的工艺方法很多,如铸造、锻造、挤压、轧制、拉延、冲压、切削、粉末冶金等等。其中,铸造是最基本、最常用及最广 泛的工艺。 

  2. 把熔化的金属 液注入用耐高温材料制作的中空铸型内,冷凝后得到预 期形状的制品,这就是铸造。所得到的制品 就是铸件。

  3. 铸造可按铸件 的材料分为黑色金属铸造(包括铸铁、铸钢)和有色金属铸造(包括铝合金、铜合金、锌合金、镁合金等)。有色精密铸件 厂专业从事有色金属铸造,重点是铝合金 和锌合金铸造。

  4. 铸造有可按铸 型的材料分为砂型铸造和金属型铸造。精密铸件厂对 这两种铸造工艺都得心应手,并自行设计、制造这两类铸造模具。 

  5. 铸造还可按金 属液的浇注工艺分为重力铸造和压力铸造。重力铸造是指 金属液在地球重力作用下注入铸 型的工艺,也称浇铸。广义的重力铸 造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造,泥模铸造等;窄义的重力铸 造专指金属型浇铸。压力铸造是指 金属液在其他外力(不含重力)作用下注入铸 型的工艺。广义的压力铸 造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等;窄义的压力铸 造专指压铸机的金属型压力铸造,简称压铸。精密铸件厂长 期从事砂型和金属型的重力铸造。这几种铸造工 艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。  

  6. 砂型铸造是一 种以砂作为主要造型材料,制作铸型的传 统铸造工艺。砂型一般采用 重力铸造,有特殊要求时 也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适 应性很广,小件、大件,简单件、复杂件,单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具,以前多用木材制作,通称木模。旭东精密铸件 厂为改变木模易变形、易损坏等弊病,除单件生产的 砂型铸件外,全部改为尺寸 精度较高,并且使用寿命 较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高,但仍比金属型 铸造用的模具便宜得多,在小批量及大 件生产中,价格优势尤为突出。此外,砂型比金属型 耐火度更高,因而如铜合金 和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是,砂型铸造也有 一些不足之处:因为每个砂质 铸型只能浇注一次,获得铸件后铸 型即损坏,必须重新造型,所以砂型铸造 的生产效率较低;又因为砂的整 体性质软而多孔,所以砂型铸造 的铸件尺寸精度较低,表面也较粗糙。不过,精密铸件厂集 多年的技术积累,已大大改善了 砂型铸件的表面状况,其抛丸后的效 果可与金属型铸件媲美。 

  7. 金属型铸造是 用耐热合金钢制作铸造用中空铸型模具的现代工艺。金属型既可采 用重力铸造,也可采用压力铸造。金属型的铸型 模具能反复多次使用,每浇注一次金属液,就获得一次铸件,寿命很长,生产效率很高。金属型的铸件 不但尺寸精度好,表面光洁,而且在浇注相 同金属液的情况下,其铸件强度要 比砂型的更高,更不容易损坏。因此,在大批量生产 有色金属的中、小铸件时,只要铸件材料 的熔点不过高,一般都优先选 用金属型铸造。但是,金属型铸造也 有一些不足之处:因为耐热合金 钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵,所以金属型的 模具费用不菲,不过总体和压 铸模具费用比起来则便宜多了。对小批量生产而言,分摊到每件产 品上的模具费用明显过高,一般不易接受。又因为金属型 的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制,所以对特别大 的铸件也显得无能为力。因而在小批量及大 件生产中,很少使用金属型铸造。此外,金属型模具虽 然采用了耐热合金钢,但耐热能力仍有限,一般多用于铝合金、锌合金、镁合金的铸造,在铜合金铸造 中已较少应用,而用于黑色金 属铸造就更少了。旭东精密铸件 厂的金属型模具全部是自行设计、自行制造,因而能更及时 地为客户提供价廉、适用的优质模具。

   8. 压铸是在压铸 机上进行的金属型压力,是目前生产效 率最高的铸造工艺。压铸机分为热 室压铸机和冷室压铸机两类。热室压铸机自 动化程度高,材料损耗少,生产效率比冷 室压铸机更高,但受机件耐热 能力的制约,目前还只能用 于锌合金、镁合金等低熔 点材料的铸件生产。当今广泛使用 的铝合金压铸件,由于熔点较高,只能在冷室压 铸机上生产。压铸的主要特 点是金属液在高压、高速下充填型腔,并在高压下成形、凝固,压铸件的不足之处是:因为金属液在高压、高速下充填型 腔的过程中,不可避免地把 型腔中的空气夹裹在铸件内部,形成皮下气孔,所以铝合金压 铸件不宜热处理,锌合金压铸件 不宜表面喷塑(但可喷漆)。否则,铸件内部气孔 在作上述处理加热时,将遇热膨胀而 致使铸件变形或鼓泡。此外,压铸件的机械 切削加工余量也应取得小一些,一般在0.5mm左右,既可减轻铸件重量、减少切削加工 量以降低成本,又可避免穿透 表面致密层,露出皮下气孔,造成工件报废。

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