鑄造方法選擇的原則

鑄造方法選擇的原則

鑄造是將通過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程。鑄造是常用的制造方法，優(yōu)點是：制造成本低，工藝靈活性大，可以獲得復雜形狀和大型的鑄件，在機械制造中占有很大的比重，如機床占60～80%，汽車占25%拖拉機占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世紀末和20世紀上半葉，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世紀下半葉得到完善和實用化。由于現(xiàn)今對鑄造質(zhì)量、鑄造精度、鑄造成本和鑄造自動化等要求的提高，鑄造技術(shù)向著精密化、大型化、高質(zhì)量、自動化和清潔化的方向發(fā)展，例如我國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、有機粘結(jié)劑砂型、樹脂自硬砂型、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，我國或是國際上，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)工藝簡單、生產(chǎn)周期短。所以象汽車的發(fā)動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件都是用粘土濕型砂工藝生產(chǎn)的。當濕型不能滿足要求時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)的鑄件可重達幾十噸。

     一般來講，對于中、大型鑄件，鑄鐵件可以用樹脂自硬砂型、鑄鋼件可以用水玻璃砂型來生產(chǎn)，可以獲得尺寸準確、表面光潔的鑄件，但成本較高。

     當然，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、機械性能等方面往往較差，所以當鑄件的這些性能要求更高時，應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.鑄造方法應和生產(chǎn)批量相適應

     例如砂型鑄造，大量生產(chǎn)的工廠應創(chuàng)造條件采用技術(shù)先進的造型、造芯方法。老式的震擊式或震壓式造型機生產(chǎn)線生產(chǎn)率不夠高，工人勞動強度大，噪聲大，不適應大量生產(chǎn)的要求，應逐步加以改造。對于小型鑄件，可以采用水平分型或垂直分型的無箱高壓造型機生產(chǎn)線、實型造型生產(chǎn)效率又高，占地面積也少；對于中件可選用各種有箱高壓造型機生產(chǎn)線、氣沖造型線，以適應快速、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用樹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，手工造型能適應各種復雜的要求比較靈活，不要求很多工藝裝備。可以應用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有機酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、樹脂自硬砂型及水泥砂型等；對于單件生產(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、砂箱等開始投資高，但可從節(jié)約造型工時、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面得到補償。

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

     3.造型方法應適合工廠條件

     例如同樣是生產(chǎn)大型機床床身等鑄件，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(包括設備、場地、員工素質(zhì)等)、生產(chǎn)習慣、所積累的經(jīng)驗各不一樣，應該根據(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)濟效益也有差異。因此，要做到多、快、好、省，就應當兼顧到各個方面。應對所選用的鑄造方法進行初步的成本估算，以確定經(jīng)濟效益高又能保證鑄件要求的鑄造方法。

     鑄造方法的特點和適用范圍如下：

     手工造型：單件、小批量和難以使用造型機的形狀復雜的大型鑄件。

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

     機械：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公斤好復雜鑄件金屬模的費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～幾公斤很好任何復雜程度批量生產(chǎn)時比完全用機加工生產(chǎn)便宜各種批量的鑄鋼及高熔點合金的小型復雜精密鑄件，特別適合鑄造藝術(shù)品、精密機械零件尺寸精度高、表面光潔，但工序繁多，勞動強度大。

     陶瓷型鑄造鑄鋼及鑄鐵幾公斤～幾百公斤很好較復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～幾十公斤好復雜(可用砂芯)金屬模的制作費用高小批量， 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，設備較簡單，可采用各種鑄型，但生產(chǎn)效率低。

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

     壓力鑄造鋁、鎂合金幾克～幾十公斤好復雜(可用砂芯)金屬模的制作費用很高大量生產(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、有色很大較差長形連續(xù)鑄件低固定截面的長形鑄件，如鋼錠、鋼管等組織致密，力學性能好，生產(chǎn)率高消失模鑄造各種幾克～幾噸較好較復雜較低不同批量的較復雜的各種合金鑄件鑄件尺寸精度較高，鑄件設計自由度大，工藝簡單，但模樣燃燒影響環(huán)境。