金屬鑄造的基本知識
發布時間：2012.12.26 新聞來源：卓爾鑄造企業聯盟網 瀏覽次數：
鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造是現代機械制造工業的基礎工藝之一。
鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700～前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達到相當高的水平。中國商朝的重875公斤的司母戊方鼎，戰國時期的曾侯乙尊盤，西漢的透光鏡，都是古代鑄造的代表產品。
早期的鑄件大多是農業生產、宗教、生活等方面的工具或用具，藝術色彩濃厚。那時的鑄造工藝是與制陶工藝并行發展的，受陶器的影響很大。
中國在公元前513年，鑄出了世界上早見于文字記載的鑄鐵件—晉國鑄型鼎,重約270公斤。歐洲在公元八世紀前后也開始生產鑄鐵件。鑄鐵件的出現，擴大了鑄件的應用范圍。例如在15～17世紀，德、法等國先后敷設了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道。18世紀的工業革命以后，蒸汽機、紡織機和鐵路等工業興起，鑄件進入為大工業服務的新時期，鑄造技術開始有了大的發展。
進入20世紀，鑄造的發展速度很快，其重要因素之一是產品技術的進步，要求鑄件各種機械物理性能更好，同時仍具有良好的機械加工性能;另一個原因是機械工業本身和其他工業如化工、儀表等的發展，給鑄造業創造了有利的物質條件。如檢測手段的發展，保證了鑄件質量的提高和穩定，并給鑄造理論的發展提供了條件;電子顯微鏡等的發明，幫助人們深入到金屬的微觀世界，探查金屬結晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，指導鑄造生產。
在這一時期內開發出大量性能優越，品種豐富的新鑄造金屬材料，如球墨鑄鐵，能焊接的可鍛鑄鐵，超低碳不銹鋼，鋁銅、鋁硅、鋁鎂合金，鈦基、鎳基合金等，并發明了對灰鑄鐵進行孕育處理的新工藝，使鑄件的適應性更為廣泛。
50年代以后，出現了濕砂高壓造型，化學硬化砂造型和造芯，負壓造型以及其他特種鑄造、拋丸清理等新工藝，使鑄件具有很高的形狀、尺寸精度和良好的表面光潔度，鑄造車間的勞動條件和環境衛生也大為改善。
20世紀以來鑄造業的重大進展中，灰鑄鐵的孕育處理和化學硬化砂造型這兩項新工藝有著特殊的意義。這兩項發明，沖破了延續幾千年的傳統方法，給鑄造工藝開辟了新的領域，對提高鑄件的競爭能力產生了重大的影響。
鑄造一般按造型方法來分類，習慣上分為普通砂型鑄造和特種鑄造。普通砂型鑄造包括濕砂型、干砂型、化學硬化砂型三類。特種鑄造按造型材料的不同，又可分為兩大類：一類以天然礦產砂石作為主要造型材料，如熔模鑄造、殼型鑄造、負壓鑄造、泥型鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造等;一類以金屬作為主要鑄型材料，如金屬型鑄造、離心鑄造、連續鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等。
鑄造工藝可分為三個基本部分，即鑄造金屬準備、鑄型準備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。
金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶煉過程，使澆進鑄型的金屬，在溫度、化學成分和純凈度方面都符合預期要求。為此，在熔煉過程中要進行以控制質量為目的的各種檢查測試，液態金屬在達到各項規定指標后方能允許澆注。有時，為了達到更高要求，金屬液在出爐后還要經爐外處理，如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質處理等。熔煉金屬常用的設備有沖天爐、電弧爐、感應爐、電阻爐、反射爐等。
不同的鑄造方法有不同的鑄型準備內容。以應用廣泛的砂型鑄造為例，鑄型準備包括造型材料準備和造型造芯兩大項工作。砂型鑄造中用來造型造芯的各種原材料，如鑄造砂、型砂粘結劑和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統稱為造型材料造型材料準備的任務是按照鑄件的要求、金屬的性質，選擇合適的原砂、粘結劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設備有碾輪式混砂機、逆流式混砂機和葉片溝槽式混砂機。后者是專為混合化學自硬砂設計的，連續混合，速度快。
造型造芯是根據鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準備好造型材料的基礎上進行的。鑄件的精度和全部生產過程的經濟效果，主要取決于這道工序。在很多現代化的鑄造車間里，造型造芯都實現了機械化或自動化。常用的砂型造型造芯設備有高、中、低壓造型機、拋砂機、無箱射壓造型機、射芯機、冷和熱芯盒機等。
鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，有澆口、冒口及金屬毛刺披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經過清理工序。進行這種工作的設備有拋丸機、澆口冒口切割機等。砂型鑄件落砂清理是勞動條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時，應盡量考慮到為落砂清理創造方便條件。有些鑄件因特殊要求，還要經鑄件后處理，如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。
鑄造是比較經濟的毛坯成形方法，對于形狀復雜的零件更能顯示出它的經濟性。如汽車發動機的缸體和缸蓋，船舶螺旋槳以及精致的藝術品等。有些難以切削的零件，如燃汽輪機的鎳基合金零件不用鑄造方法無法成形。
另外，鑄造的零件尺寸和重量的適應范圍很寬，金屬種類幾乎不受限制;零件在具有一般機械性能的同時，還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能，是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。因此在機器制造業中用鑄造方法生產的毛坯零件，在數量和噸位上迄今仍是多的。
鑄造生產經常要用的材料有各種金屬、焦炭、木材、塑料、氣體和液體燃料、造型材料等。所需設備有冶煉金屬用的各種爐子，有混砂用的各種混砂機，有造型造芯用的各種造型機、造芯機，有清理鑄件用的落砂機、拋丸機等。還有供特種鑄造用的機器和設備以及許多運輸和物料處理的設備。
鑄造生產有與其他工藝不同的特點，主要是適應性廣、需用材料和設備多、污染環境。鑄造生產會產生粉塵、有害氣體和噪聲對環境的污染，比起其他機械制造工藝來更為嚴重，需要采取措施進行控制。
鑄造產品發展的趨勢是要求鑄件有更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。此外，節能的要求和社會對恢復自然環境的呼聲也越來越高。為適應這些要求，新的鑄造合金將得到開發，冶煉新工藝和新設備將相應出現。
鑄造生產的機械化自動化程度在不斷提高的同時，將更多地向柔性生產方面發展，以擴大對不同批量和多品種生產的適應性。節約能源和原材料的新技術將會得到優先發展，少產生或不產生污染的新工藝新設備將首先受到重視。質量控制技術在各道工序的檢測和無損探傷、應力測定方面，將有新的發展。
鑄造工作者在電子技術和測試手段不斷進步的條件下，將對金屬結晶凝固和型砂緊實等理論進行更深入的探索，以研究提高鑄件性能和內部質量的有效途徑。機器人和電子計算機在鑄造生產和管理領域里的應用，也將日益廣泛
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