鑄造方法選擇的原則

鑄造方法選擇的原則

鑄造是將通過(guò)熔煉的金屬液體澆注入鑄型內(nèi)，經(jīng)冷卻凝固獲得所需形狀和性能的零件的制作過(guò)程。鑄造是常用的制造方法，優(yōu)點(diǎn)是：制造成本低，工藝靈活性大，可以獲得復(fù)雜形狀和大型的鑄件，在機(jī)械制造中占有很大的比重，如機(jī)床占60～80%，汽車(chē)占25%拖拉機(jī)占50～60%。鑄件的質(zhì)量直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，鑄造在機(jī)械制造業(yè)中占有重要的地位。

     鑄造是一種古老的制造方法，在我國(guó)可以追溯到6000年前。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，鑄造技術(shù)的發(fā)展也很迅速，特別是19世紀(jì)末和20世紀(jì)上半葉，出現(xiàn)了很多的新的鑄造方法，如低壓鑄造、陶瓷鑄造、連續(xù)鑄造等，在20世紀(jì)下半葉得到完善和實(shí)用化。由于現(xiàn)今對(duì)鑄造質(zhì)量、鑄造精度、鑄造成本和鑄造自動(dòng)化等要求的提高，鑄造技術(shù)向著精密化、大型化、高質(zhì)量、自動(dòng)化和清潔化的方向發(fā)展，例如我國(guó)這幾年在精密鑄造技術(shù)、連續(xù)鑄造技術(shù)、特種鑄造技術(shù)、鑄造自動(dòng)化和鑄造成型模擬技術(shù)等方面發(fā)展迅速。

     鑄造主要工藝過(guò)程包括：金屬熔煉、模型制造、澆注凝固和脫模清理等。鑄造用的主要材料是鑄鋼、鑄鐵、鑄造有色合金(銅、鋁、鋅、鉛等)等。鑄造方法常用的是砂型鑄造，其次是特種鑄造方法，如：金屬型鑄造、熔模鑄造、石膏型鑄造等。而砂型鑄造又可以分為粘土砂型、有機(jī)粘結(jié)劑砂型、樹(shù)脂自硬砂型、消失模等等。

     鑄造方法選擇的原則：

     1.優(yōu)先采用砂型鑄造

     據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)或是國(guó)際上，在全部鑄件產(chǎn)量中，60～70%的鑄件是用砂型生產(chǎn)的，而且其中70%左右是用粘土砂型生產(chǎn)的。主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短。所以象汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件都是用粘土濕型砂工藝生產(chǎn)的。當(dāng)濕型不能滿足要求時(shí)再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤直到幾十公斤，而粘土干型生產(chǎn)的鑄件可重達(dá)幾十噸。

     一般來(lái)講，對(duì)于中、大型鑄件，鑄鐵件可以用樹(shù)脂自硬砂型、鑄鋼件可以用水玻璃砂型來(lái)生產(chǎn)，可以獲得尺寸準(zhǔn)確、表面光潔的鑄件，但成本較高。

     當(dāng)然，砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件精度、表面光潔度、材質(zhì)的密度和金相組織、機(jī)械性能等方面往往較差，所以當(dāng)鑄件的這些性能要求更高時(shí)，應(yīng)該采用其它鑄造方法，例如熔模(失臘)鑄造、壓鑄、低壓鑄造等等。

     2.鑄造方法應(yīng)和生產(chǎn)批量相適應(yīng)

     例如砂型鑄造，大量生產(chǎn)的工廠應(yīng)創(chuàng)造條件采用技術(shù)先進(jìn)的造型、造芯方法。老式的震擊式或震壓式造型機(jī)生產(chǎn)線生產(chǎn)率不夠高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，噪聲大，不適應(yīng)大量生產(chǎn)的要求，應(yīng)逐步加以改造。對(duì)于小型鑄件，可以采用水平分型或垂直分型的無(wú)箱高壓造型機(jī)生產(chǎn)線、實(shí)型造型生產(chǎn)效率又高，占地面積也少；對(duì)于中件可選用各種有箱高壓造型機(jī)生產(chǎn)線、氣沖造型線，以適應(yīng)快速、高精度造型生產(chǎn)線的要求，造芯方法可選用：冷芯盒、熱芯盒、殼芯等制芯方法。中等批量的大型鑄件可以考慮應(yīng)用樹(shù)脂自硬砂造型和造芯。

     單件小批生產(chǎn)的重型鑄件，手工造型仍是重要的方法，手工造型能適應(yīng)各種復(fù)雜的要求比較靈活，不要求很多工藝裝備?？梢詰?yīng)用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有機(jī)酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、樹(shù)脂自硬砂型及水泥砂型等；對(duì)于單件生產(chǎn)的重型鑄件，采用地坑造型法成本低，投產(chǎn)快。批量生產(chǎn)或長(zhǎng)期生產(chǎn)的定型產(chǎn)品采用多箱造型、劈箱造型法比較適宜，雖然模具、砂箱等開(kāi)始投資高，但可從節(jié)約造型工時(shí)、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面得到補(bǔ)償。

低壓鑄造、壓鑄、離心鑄造等鑄造方法，因設(shè)備和模具的價(jià)格昂貴，所以只適合批量生產(chǎn)。

     3.造型方法應(yīng)適合工廠條件

     例如同樣是生產(chǎn)大型機(jī)床床身等鑄件，一般采用組芯造型法，不制作模樣和砂箱，在地坑中組芯；而另外的工廠則采用砂箱造型法，制作模樣。不同的企業(yè)生產(chǎn)條件(包括設(shè)備、場(chǎng)地、員工素質(zhì)等)、生產(chǎn)習(xí)慣、所積累的經(jīng)驗(yàn)各不一樣，應(yīng)該根據(jù)這些條件考慮適合做什么產(chǎn)品和不適合(或不能)做什么產(chǎn)品。

     4.要兼顧鑄件的精度要求和成本

     各種鑄造方法所獲得的鑄件精度不同，初投資和生產(chǎn)率也不一致， 經(jīng)濟(jì)效益也有差異。因此，要做到多、快、好、省，就應(yīng)當(dāng)兼顧到各個(gè)方面。應(yīng)對(duì)所選用的鑄造方法進(jìn)行初步的成本估算，以確定經(jīng)濟(jì)效益高又能保證鑄件要求的鑄造方法。

     鑄造方法的特點(diǎn)和適用范圍如下：

     手工造型：?jiǎn)渭?、小批量和難以使用造型機(jī)的形狀復(fù)雜的大型鑄件。

     機(jī)械造型：適用于批量生產(chǎn)的中、小鑄件手工：靈活、易行，但效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，尺寸精度和表面質(zhì)量低。

     機(jī)械：尺寸精度和表面質(zhì)量高，但投資大。

     金屬型鑄造有色合

     幾十克～20公斤好復(fù)雜鑄件金屬模的費(fèi)用較高小批量或大批量生產(chǎn)的非鐵合金鑄件，也用于生產(chǎn)鋼鐵鑄件。鑄件精度、表面質(zhì)量高，組織致密，力學(xué)性能好，生產(chǎn)率高。

     熔模鑄造鑄鋼及有色合金

     幾克～幾公斤很好任何復(fù)雜程度批量生產(chǎn)時(shí)比完全用機(jī)加工生產(chǎn)便宜各種批量的鑄鋼及高熔點(diǎn)合金的小型復(fù)雜精密鑄件，特別適合鑄造藝術(shù)品、精密機(jī)械零件尺寸精度高、表面光潔，但工序繁多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

     陶瓷型鑄造鑄鋼及鑄鐵幾公斤～幾百公斤很好較復(fù)雜昂貴模具和精密鑄件尺寸精度高、表面光潔，但生產(chǎn)率低。

     石膏型鑄造鋁、鎂、鋅合金

     幾十克～幾十公斤很好較復(fù)雜高單件到小批量，低壓鑄造有色合金幾十克～幾十公斤好復(fù)雜(可用砂芯)金屬模的制作費(fèi)用高小批量， 大批量的大、中型有色合金鑄件，可生產(chǎn)薄壁鑄件鑄件組織致密，工藝出品率高，設(shè)備較簡(jiǎn)單，可采用各種鑄型，但生產(chǎn)效率低。

     差壓鑄造鋁、鎂合金幾克～幾十公斤好復(fù)雜(可用砂芯)高性能和形狀復(fù)雜的有色合金鑄件壓力可控，鑄件成型好，組織致密，力學(xué)性能好，但生產(chǎn)效率低。

     壓力鑄造鋁、鎂合金幾克～幾十公斤好復(fù)雜(可用砂芯)金屬模的制作費(fèi)用很高大量生產(chǎn)的各種有色合金中小型鑄件、薄壁鑄件、耐壓鑄件鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產(chǎn)率高，成本低。但壓鑄機(jī)和鑄型成本高。

     離心鑄造灰鐵、球鐵幾十公斤～幾噸較好一般為圓筒形鑄件較低小批量到大批量的旋轉(zhuǎn)體形鑄件、各種直徑的管件鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產(chǎn)率高連續(xù)鑄造鋼、有色很大較差長(zhǎng)形連續(xù)鑄件低固定截面的長(zhǎng)形鑄件，如鋼錠、鋼管等組織致密，力學(xué)性能好，生產(chǎn)率高消失模鑄造各種幾克～幾噸較好較復(fù)雜較低不同批量的較復(fù)雜的各種合金鑄件鑄件尺寸精度較高，鑄件設(shè)計(jì)自由度大，工藝簡(jiǎn)單，但模樣燃燒影響環(huán)境。