1、1 1 / 10/ 10 壓鑄工藝數據庫系統 鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約 60006000 年的歷史。中國約 在公元前17001700前 10001000 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 875875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 513513 年，鑄出了世界上最早見于文字記載的鑄鐵件晉國鑄型鼎，重約 270270 公斤。歐 洲在公元八世紀前

2、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 15151717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。 1818 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 2020 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

3、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。 5050 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。2020 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，

4、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

5、 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 2 2 / 10/ 10 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。以應用最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。

6、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、

7、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

8、。 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 噸位上迄今仍是最多的。 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

9、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 和應力測定等方面，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3 3 / 10/ 10 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。 現在鑄造工廠所采用的造型方法，過去十年

10、間沒有大的變化而造型技術有了大的進步。 對濕砂造型、精密砂型、消失模鑄造分別敘述如下。 1 1濕砂造型法。 Mount Mount 公司認為：適用于大部分金屬材質、大批量生產的造型法中，粘 土濕砂造型是最經濟的造型法。鑄造工廠裝備有最新技術的控制裝置，就應逐步做到， 用濕型砂控制技術可以反復得到最佳的性能。這些控制裝置包括，篩分分離金屬、回用 砂的冷卻、回用砂混練時準確釋量添加劑等等。 Vulcan Vulcan 公司認為，現在的粘土濕砂造型機具有優良的性能，能以二年前從未達到過的速 度，制造要求嚴格、允許差別很小時濕砂型。再加上準確控制效率高的供砂裝置，使粘 土濕砂型在鐵基合金和非鐵合金的造

11、型中保持最重要的地位。 Macler Assoc Macler Assoc 認為，在濕砂造型中，垂直分型與水平分型兩種加以比較，對于大批量生 產中、小型，灰鐵件或球鐵件的鑄造工廠，重直分型造型都占優勢，因其設備費用比較 便宜、可以高速造型、所需人員少、緊實度的偏差小等優點。但采用垂直分型工藝，在 澆口方案與昌口與形態上，以及在用復雜的芯子、過濾片、冷鐵、套管、舂入芯等方面 都受到限制。此外，用流動性好的合金鑄造時，由于金屬靜壓比較高，容易引起金屬滲 透粘砂。 在制造有色合金鑄件方面，已設計了適合這類合金鑄件的大批量生產各種特性垂直分型 造型法，現正在推廣。但是，具有要求的機械特性的鑄件，在用這

12、種造型法達到相當高 度的大批量生產之前 ，作為大批量鋁合金鑄件的生產方式，金屬型鑄造法依然占有優勢。 Macler Assoc Macler Assoc 認為，水平分型濕砂型鑄造法，對于中、小批量鑄造工廠，還是有利的造 型法之一，無論是上型、下型方式，或雙面模板方式，對復雜鑄件的生產都有適應性。 可在一個循環期內更換模樣，短時間運行、長時間運行都可以有效的進行生產。但手工 操作需要機械化，為了保證生產表面優良、尺寸精度高的鑄件，還需對整套設備進行改 造。溫砂造型法的選擇，需要考慮以下各點： 要有能造型出硬度均一的高質量鑄型的造型設備。 可以迅速更換模板。 下芯、鑄型的裝卸機械化。 Macler

13、 Assoc Macler Assoc 談到，為使造型度均一，采用了多種技術。有幾種自動雙面模板機采用了 射砂和壓實法，此時，為了取得均一的鑄型密度，射砂和壓實法，此時，為了取得均一 的鑄型密度，射砂的方向要是與板垂直的方向。還有一種上型、下型造型機，為使鑄型 密度均一，還采了微振擊和壓實。另外，為向模樣填砂時有強的沖擊力，也有用高壓縮 氣體的。 但是，為得到均一的鑄型硬度，采用了多種方法，對各種造型方式來講一種方法是解決 不了的。在造型機的選擇上，要對現在使用的鑄造廠進行調查，并用自己的模樣試驗， 以觀察其結果。 精密砂型 4 4 / 10/ 10 這種造型法的要點是用冷芯盒法的化學粘結鑄型

14、。 Vulcan Vulcan 認為這是鋁合金缸體和缸蓋鑄 件鑄造工藝的復活。其理由是這種方法，可將缸套鑄在缸體中，同時，還有能使用實現 方向性凝固的冷鐵的優點。 這種方法是在 191970 70 年代出現的用于鑄造近凈形鑄件和用濕砂鑄造對需要增加芯子的形 狀復雜的鑄件。現在，鑄造形狀復雜尺寸的準確的鑄件時，標準的辦法是用冷芯盒造型 法。而且，與砂型鑄造相比適用于更多的合金。在制芯作業中可見到，由于樹脂化學和 造型裝置的革新， 可用更低的價格鑄造質量 ，更高的零部件用液泵和機械手自動生產線， 裝置進一步改善，所需勞動力減少，可生產出高質量、低成本的鑄件。冷芯盒工藝造型 機是制芯機的重大的變型。

15、有的造型機上型、下型同時造型，有的造型機可制出兩面型 腔的鑄型疊型鑄造，第三種變型是利用二組造型機，一組是上型，一組造下型。 這些造型機為了提高精度，使分型線的飛邊最小，在全過程中將鑄型緊實是其特點。大 型造型機，為使其動作平滑可靠完全用油壓驅動。裝有機械手，實施上涂料型、干燥、 下芯、涂粘結劑和合箱等作業。由于有了這些裝置，可減少所需的勞動力，保證最高的 質量和生產效率。 這種冷芯盒造型機 ，其鑄型的狀況不僅影響鑄件表面質量和清理作業， 對芯子的正確組裝和芯頭使型砂在射砂頭中流態化的位置也有影響，因而，鑄型的設計 是非常重要的。 Macler Assoc Macler Assoc 稱，冷芯盒