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金属热加工

                          铸造 (金属热加工工艺)

    铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。中国约在公元前1700~前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期,工艺上已达到相当高的水平。铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中,待其冷却凝固后,以获得零件或毛坯的方法。[1]  被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属(例:铜、铁、铝、锡、铅等),而铸模的材料可以是砂、金属甚至陶瓷。因应不同要求,使用的方法也会有所不同。

中文名 铸造 外文名 Casting

目录

1 概述

▪ 早期

▪ 发展

▪ 近代

▪ 铸造定义

▪ 铸造分类

▪ 成型工艺

2 铸造热

3 工艺流程

4 行业特点

5 趋势

▪ 行业趋势

▪ 发展趋势

6 产品分类

7 工艺分类

8 冶炼

9 耐火材料

10 信息化

11 四有素质

12 铸造种类

概述

    铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。中国约在公元前1700~前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期,工艺上已达到相当高的水平。铸造是指将固态金属熔化为液态倒入特定形状的铸型,待其凝固成形的加工方式。被铸金属有:铜、铁、铝、锡、铅等,普通铸型的材料是原砂、黏土、水玻璃、树脂及其他辅助材料。特种铸造的铸型包括:熔模铸造、消失模铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造等。(原砂包括:石英砂、镁砂、锆砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、兰晶石砂、石墨砂、铁砂等) 

早期

    中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎,战国时期的曾侯乙尊盘,西汉的透光镜,都是古代铸造的代表产品。 早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具,艺术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的,受陶器的影响很大。

发展

    中国在公元前513年,铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件-晋国铸型鼎,重约270公斤。欧洲在公元八世纪前后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现,扩大了铸件的应用范围。例如在15~17世纪,德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。18世纪的工业革命以后,蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起,铸件进入为大工业服务的新时期,铸造技术开始有了大的发展。

近代

    进入20世纪,铸造的发展速度很快,其重要因素之一是产品技术的进步 ,要求铸件各种机械物理性能更好,同时仍具有良好的机械加工性能;另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展,给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展,保证了铸件质量的提高和稳定,并给铸造理论的发展提供了条件;电子显微镜等的发明,帮助人们深入到金属的微观世界,探查金属结晶的奥秘,研究金属凝固的理论,指导铸造生产。

铸造定义

(GB/T5611-1998)

    铸造-熔炼金属,制造铸型,并将熔融金属浇入铸型,凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法

    铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形,而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间.铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。

铸造分类

主要有砂型铸造和特种铸造2大类。

    1 普通砂型铸造,利用砂作为铸模材料,又称砂铸,翻砂,包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类,但并非所有砂均可用以铸造。好处是成本较低,因为铸模所使用的沙可重复使用;缺点是铸模制作耗时,铸模本身不能被重复使用,须破坏后才能取得成品。

    1.1 砂型(芯)铸造方法:湿型砂型、树脂自硬砂型、水玻璃砂型、干型和表干型、实型铸造、负压造型。

    1.2 砂芯制造方法:是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及具体生产条件进行选择的。在生产中,从总体上可分为手工制芯和机器制芯。

    2特种铸造,按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造(如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等)和以金属为主要铸型材料的特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等)两类。

    2.1 金属模铸造法

利用熔点较原料高的金属制作铸模。其中细分为重力铸造法、低压铸造法和高压铸造法。

受制于铸模的熔点,可被铸造的金属也有所限制。

    2.2 脱蜡铸造法

这方法可以为外膜铸造法和固体铸造法。

    先以蜡复制所需要铸造的物件,然后浸入含陶瓷(或硅溶胶[2]  )的池中并待乾,使以蜡制的复制品覆上一层陶瓷外膜,一直重复步骤直到外膜足以支持铸造过程(约1/4寸到1/8寸),然后熔解模中的蜡,并抽离铸模。其后铸模需要多次加以高温,增强硬度后方可用以铸造。

此方法具有良好的准确性,更可用作高熔点金属(如钛)的铸造。但由于陶瓷价格颇高,而且制作需要多次加热和复杂,故成本颇为昂贵。[3] 

成型工艺

    1.重力浇铸:砂铸,硬模铸造。依靠金属自身重力将熔融金属液浇入型腔。

    2.压力铸造:低压浇铸,高压铸造。依靠额外增加的压力将熔融金属液瞬间压入铸造型腔。

铸造工艺通常包括

    ①铸型(使液态金属成为固态铸件的容器)准备,铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等,按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型,铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素;

    ②铸造金属的熔化与浇注,铸造金属(铸造合金)主要有各类铸铁、铸钢和铸造有色金属及合金;

    ③铸件处理和检验,铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。

铸造工艺可分为三个基本部分,即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。 铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料,它是以一种金属元素为主要成分,并加入其他金属或非金属元素而组成的合金,习惯上称为铸造合金,主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。

    金属熔炼不仅仅是单纯的熔化,还包括冶炼过程,使浇进铸型的金属,在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此,在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试,液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时,为了达到更高要求,金属液在出炉后还要经炉外处理,如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。

    优点:1、可以生产形状复杂的零件,尤其是复杂内腔的毛坯;

2、适应性广,工业常用的金属材料均可铸造,几克到几百吨;

3、原材料来源广,价格低廉,如废钢、废件、切屑等;

4、铸件的形状尺寸与零件非常接近,减少了切削量,属于无切削加工;

5、应用广泛,农业机械中40%~70%、机床中70%~80%的重量都是铸件。

    缺点:1、机械性能不如锻件,如组织粗大,缺陷多等;

2、砂型铸造中,单件、小批量生产,工人劳动强度大;

3、铸件质量不稳定,工序多,影响因素复杂,易产生许多缺陷。

铸造的缺陷对铸件质量有着重要的影响,因此,为选择铸造合金和铸造方法打好基础,应从铸件的质量入手,并结合铸件主要缺陷的形成与防治。

铸造热

    铸造热是由于吸入在熔炼铜时产生的高分散度的氧化锌烟雾所引起的一种急性发热反应。有人报道铅、锡、锑、镍等的金属氧化物烟雾亦可引起此症。防止金属烟雾的逸散,是预防铸造热的根本办法。在熔炼、浇铸等操作时要加强密闭化,安装局部排风除尘设备,回收氧化锌。加强全面通风、戴防烟雾口罩可作为辅助性措施。

工艺流程

    随着科技的进步与铸造业的蓬勃发展,不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例,铸型准备包括造型材料准备和造型、造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型、造芯的各种原材料,如铸造原砂、型砂粘结剂和其他辅料,以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料,造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质,选择合适的原砂、粘结剂和辅料,然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和连续式混砂机。后者是专为混合化学自硬砂设计的,连续混合,混砂速度快。

造型、造芯是根据铸造工艺要求,在确定好造型方法,准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果,主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里,造型、造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、气冲造型机、无箱射压造型机、冷芯盒制芯机和热芯盒制芯机、覆膜砂制芯机等。

    铸件自浇注冷却的铸型中取出后,带有有浇口、冒口、金属毛刺、披缝,砂型铸造的铸件还粘附着砂子,因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有磨光机、抛丸机、浇冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序,所以在选择造型方法时 ,应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求,还要经铸件后处理,如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。

铸造工艺可分为三个基本部分,即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料,它是以一种金属元素为主要成分,并加入其他金属或非金属元素而组成的合金,习惯上称为铸造合金,主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。

    铸件自浇注冷却的铸型中取出后,有浇口、冒口及金属毛刺披缝,砂型铸造的铸件还粘附着砂子,因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有抛丸机、浇口冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序,所以在选择造型方法时,应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求,还要经铸件后处理,如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。

    铸造是比较经济的毛坯成形方法,对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖,船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件,如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。

    另外,铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽,金属种类几乎不受限制;零件在具有一般机械性能的同时,还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能,是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。因此在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件,在数量和吨位上迄今仍是最多的。

    铸造生产经常要用的材料有各种金属、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材料等。所需设备有冶炼金属用的各种炉子,有混砂用的各种混砂机,有造型造芯用的各种造型机、造芯机,有清理铸件用的落砂机、抛丸机等。还有供特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备。

    铸造生产有与其他工艺不同的特点,主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声对环境的污染,比起其他机械制造工艺来更为严重,需要采取措施进行控制。

铸造产品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能,更高的精度,更少的余量和更光洁的表面。此外,节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要求,新的铸造合金将得到开发,冶炼新工艺和新设备将相应出现。

    铸造生产的机械化自动化程度在不断提高的同时,将更多地向柔性生产方面发展,以扩大对不同批量和多品种生产的适应性。节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展,少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。质量控制技术在各道工序的检测和无损探伤、应力测定方面,将有新的发展。[4] 

行业特点

铸造

    铸造是比较经济的毛坯成形方法,对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖,船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件 ,如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。

    对于铸造工程师以及机械结构设计工程师而言,热处理是一项非常有意义,而具甚高价值用以改进材料品质的方法,借热处理可以改变或影响铸铁的组织及性质,同时可以获得更高的强度、硬度,而改善其磨耗抵抗能力等等。

    由于目的不同,热处理的种类非常多,基本主要可分成两大类,第一类是组织构造不会经由热处理而发生变化或者也不应该发生改变的,第二则是基本的组织结构发生变化者。第一热处理程序,主要用于消除内应力,而此内应力系在铸造过程中由于冷却状况及条件不同而引起。组织、强度及其他机械性质等,不因热处理而发生明显变化。

    对于第二类热处理而言,基地组织发生了明显的改变,可大致分为五类:

(1)软化退火:其目的主要在于分解碳化物,将其硬度降低,而提高加工性能,对于球墨铸铁而言,其目的在于获得更多的铁素体组织。

(2)正火处理:主要目的是获得珠光体和索氏体组织提高铸件的机械性能。

(3)淬火:主要为了获得更高的硬度或磨耗强度,同时的到甚高的表面耐磨特性。

(4)表面硬化处理:主要为获得表面硬化层,同时得到甚高的表面耐磨特性。

(5)析出硬化处理:主要是为获得高强度而伸长率并不因而发生激烈的改变。

(6)表面铸造的缺陷处理:可有时我们的缺陷没有很多,就不必要投入较大的成本,我们用一些修补剂就可以修补好的,方便简单,例如铁质材料的,我们可以用(劲素成)JS902修补一下就可以了,用不完可以放到以后再用,这样可以为我们的厂家节省成本,让我们的铸造厂家把更多的资金投入到提高产品本身质量上,让使用者创造更多的财富。

趋势

行业趋势

    铸造业的发展,铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一,因此铸造业的发展标志着一个国家的生产实力。据2008年统计,我国年产铸件3350万吨,是世界铸造第一大国。随着我国铸造产业的不断发展,国内铸造产业将打造“四有”创新企业,即有创新思想、创新计划、创新的制度和体系以及创新的工作方式。而在转型升级方面,则要打造具有六大特征的新型企业:一,制造前端市场研发和后端服务变大,制造环节缩小的业务模式创新的企业。二,从卖商品转变到卖方案,提供完整解决方案的企业。三,以智能和集成为标志的数字化企业。四,三五年翻一番的速度型企业。五,先进科技、绿色制造、持续创新的企业。六,打造高端产品、精品,引导消费、品牌制胜的企业。这样的产业革新,相信我国铸造业未来将更加辉煌,美好的未来,我们拭目以待。

    “八五”期间铸造机械制造受到了原机电部高度重视,投入了建国以来最大的一次专项技改贷款和攻关费用,扶持了铸造机械行业产品的开发和发展。“大型抛丸清理机的制造”,“垂直分型无箱射压造型机”,“水玻璃砂旧砂再生设备的研制”,“金属型铸造设备”等等相继被开发应用。

    “九五”期间,铸造机械行业承担并树立完成了“轿车铸件毛坯精化高效造型与清理成套技术与装备”的任务,“缸体高效连续抛丸清理线的开发与研制”也取得圆满成功,1999年完成了国家攻关高水平的气冲造型线项目的成功。

    “十五”期间,铸造机械行业主要经济指标的年均增长都在30%以上,高于机床工具全行业平均增长水平,特别是利润增长更快,年均利润增长高达46%,同时也保持较高的市场销售水平。另外,树脂砂造型成套设备,基本可以满足国内市场需求,改变了过去主要依赖进口的局面;已经能够生产出较高水平的铸造自动生产线,达到可部分替代进口的水平,部分的解决了轿车发动机缸体、缸盖等铸件毛坯也要进口的情况;高水平自动制芯机、自动铸件清理机、自动砂处理机、大型自动压铸机以及精密铸造设备等铸造机械,国内基本上都能生产制造。应当说“十五”期间铸造机械行业的产品水平有了很大提高,为中国铸造机械行业今后的进一步发展打下良好基础。

    “十一五”期间,装备制造业在国际、国内巨大市场需求的刺激下,铸造仍将继续保持较高速度增长。由于铸造机械产品的技术水平仍然与市场需求差距较大,使行业的发展存在巨大的发展潜力和扩展空间,为铸造机械行业的快速增长带来机遇。

    “十二五”期间,铸造行业力争在国际上变强而不是单一的依靠产量。同时将绿色铸造作为发展的重点,以低碳环保为铸造业的发展宗旨。而电子商务的普及也将传统的铸造业融入到了互联网的世界,国际铸业网的成功也标志着国内铸造业开始翻开了新的一页。

    “十二五”末,大型核电、火电、水电、风电等高效清洁发电设备和钢铁、石化、船舶、轨道交通、机床、航空航天、汽车等产业将提供大型铸件和高端关键铸件及各类功能铸件,铸造行业将达到世界先进水平。

    根据我国共同富裕的总目标,最终要缩小东西差距,我国将实施东部来带动西部发展的战略,这个战略对我国的铸造行业同样适用。我国东部地区的铸造业,因为自身的区位优势和国家政策的扶持,发展态势良好,发展水平大大高于西部地区的铸造业。

    为落实我国的西部大开发战略,促进西部经济发展,我们要促进西部铸造等基础行业发展,以为西部经济的腾飞夯实基础。这就要求我国东部地区的铸造业,以其较为先进的技术优势,较为雄厚的资金优势、管理优势,带动西部铸造业发展,从而达到共同繁荣的总目标。

    要解决铸造产业中恶性竞争的问题,首先要解决这些铸造厂的生存问题。推动我国的铸造产业升级,需发展高端铸造,发展高端铸造可改变我国铸造产业的结构,减少中低端铸造厂的数量,减小低端铸造产品市场的竞争压力,从而使中低端铸造市场逐步恢复到有序状态,一举解决恶性竞争的问题。

    我国铸造业的专业化生产已初具规模。如今已经形成了一批颇具特色的专业化铸造生产企业。这些企业主要包括:高紧实度造型+先进制芯+双联熔炼的发动机铸件铸造企业;大批量机械化生产的刹车毂、制动盘、排气管等汽车铸件厂;树脂自硬砂为主体的机床、箱体、风电等大型铸件生产厂;V法工艺为主体的铸造厂和消失模铸造厂;金属型或金属型覆砂为主的曲轴、磨球生产厂;硅溶胶或硅酸乙脂为粘结剂的高档熔模精密铸造厂;水玻璃为粘结剂的普通钢件精铸厂;离心球铁铸管厂和离心灰铁铸管厂;有色合金砂铸压(高/低/差)铸厂等等。

发展趋势

    从历史悠久的铸造技术发展到今天的现代铸造技术或液态凝固成形技术这不仅与金属与合金的结晶与凝固理论研究的深入和发展、各种凝固技术的不断的出现和提高、计算机技术的应用等有关 , 而且还与化学工业、机械制造业、制造方法和技术的发展密切相关。[5] 

    (一) 凝固理论的发展 结晶与凝固是铸件形成过程的核心 , 它决定着铸件的组织和缺陷的形成 , 也决定了铸件的性能和质量 。 近 30 年来 ,借助于物理化学、金属学、非平衡态热力学与动力学、高等数学和计算数学 , 从传热、传质和固液界面几个方面进行 研究 ,使金属凝固理论有了很大的发展 , 这不仅使人们对许多条件下的凝固过程 和组织特征有了深入的认识 ,而且促使了许多凝固技术和液态凝固成形方法的提出、发展和生产应用。例如凝固理论已建立了铸件冷却速度和品粒度以及晶粒度与铸件力学性能之间的一些函数关系 , 从而为控制铸造工艺参数和铸件力学性能 提供了依据。

    (二) 凝固技术的发展 控制凝固过程是开发新型材料和提高铸件质量的重要途径。 顺序凝固技术、快速凝固技术、复合材料的获得、半固态金属铸造成形技术等等就是集中的代表。

    1.顺序凝固技术 所谓的顺序凝固技术 ,是使液态金属的热量沿一定向排出 , 或通过对液态金属施行某方向的快速凝固 , 从而使晶粒的生长( 凝固 )向着一定的方向进行 , 最终获得具有单方向晶粒组织或单晶组织的铸件的一种工艺方法。由于冷却及控制技术的不断进步,使热量排出的强度及方向性不断提高 , 从而使固液界面前沿液相中的温度梯度增大 , 这不仅使晶粒生长的方向性提高 ,而且组织更细长、挺直、并延长了定向区 . 顺序凝固技术已广泛应用于铸造 高温合金燃气轮机叶片的生产中 , 由于沿定向生长的组织的力学性能优异, 使叶 片工作温度大幅度提高 , 从而使航空发动机性能提高。 顺序凝固技术的最新进展 是制取单晶体铸件 , 如单晶涡轮叶片 ,它比一般顺序凝固柱状晶叶片具有更高的 工作温度 , 抗热疲劳强度、抗蠕变强度和耐腐蚀性能。采用这种高温合金单晶叶片 的航空发动机 ,有效地增加了航空发动机的推力和效率 , 使其性能大幅度提高。

    2. 快速凝固技术即在比常规工艺条件下的冷却速度 ( 10-4 - 10K/S) 快得多的冷却条件 (103 - 109 K/S) 下 ,使液态合金转变为固态的工艺方法。它使合金 材料具有优异的组织和性能 , 如很细的晶粒 ( 通常 <0.1-0.01 um>甚至纳米级的晶粒 ) , 合金元偏析缺陷和高分散度的超细析出相 , 材料的高强度、高韧性等。 快速凝固技术可使液态金属脱开常规的结晶过程 (形核和生长) , 直接形成非晶结构的固体材料 , 即所谓的金属玻璃。此类非晶态合金为远程无序结构 ,具有特殊的电学性能、磁学性能、电化学性能和力学性能 ,己得到广泛的应用。如用作控制变压器铁心材料、计算机磁头及外围设备中零件的材料、纤焊材料等。快速凝固正日益受到多方的重视。

    3.复合材料 制备凝固技术的另一发展是用于复合材料的制备口所谓复合材料 , 就是在非金属或金属基体中引人增强相或特殊成分 ,通过控制凝固使增强相按所希望的方式分布或排列的一种具有特殊性能的材料。由于复合材料的基体 具有较高的断裂性 , 加上增强相的存在 ,故能表现出与普通单相组织材料不同的性能 , 如高强度、良好的高温性能和抗疲劳性能 , 已发展了多种制取复合材料的工艺方法 ,如结合顺序凝固技术制备自生复合材料。此领域的应用前景将越来越广。

    4. 半固态铸造半固态金属铸造成形技术经过 20 多年的研究及发展 , 已进入工业应用阶段。其原理是在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌 (可以采用机械、电磁或其它方式 ) , 使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态 , 从而制得半固态金属液 ,它具有一定的流动性 ,然后可利用常规的成形技术如压铸、挤压、模锻等成形生产坯料或铸件。半固态金属铸造成形克服了传统铸造成形易产生的缩孔、缩松、气孔及尺寸偏差等缺点, 具有成形温度低, 延长模具寿命 , 节约能源 , 改善生产条件和环境 , 提高铸件质量 ( 减少气孔和凝固收缩 ) ,减少加工余量等许多优点。半固态金属成形工艺将成为 21 世纪极具发展前途的近净形化成形技术之一。

产品分类

常用铸造金属

1.灰铸铁

2.球墨铸铁

3.可锻铸铁

4.铸钢

常用铸造有色金属

1.黄铜

2.锡青铜

3.无锡青铜

4.铝合金

工艺分类编辑

1.砂型铸造

铸造工艺

铸造工艺

:1.1潮模砂铸造(机械化造型);1.2树脂自硬砂铸造;1.3水玻璃自硬砂铸造;1.4覆砂造型铸造。

2.精密铸造,又称失蜡铸造,熔模铸造

3.消失模铸造

4.压铸,又称压力铸造

5.离心铸造

6.石膏型铸造

7.连续铸造

8金属型铸造等

冶炼

· 铸造有色合金的熔炼

熔炼工艺对有色合金铸件的性能和缺陷有很大影响。多数有色合金易产生气孔和夹杂,尤其是钛合金、铝合金、镁合金和某些铜合金。一般的熔炼工艺流程是:

1)根据铸件技术要求所规定的合金牌号,可查出合金的化学成分范围,从中选定化学成分;

2)根据元素的烧损率和成分要求,进行配料计算,得出各种炉料的加入量,并选择炉料。若炉料受到污染,则需要进行处理,保证所有的炉料清洁、无锈,并在投料前进行预热;

3)检查和准备化用具,涂刷涂料,并预热,防止气体、夹杂物和有害元素的污染;

4)加料。一般加料顺序为:回炉料、中间合金和金属料,低熔点易氧化的金属料,如镁,在炉料熔化之后加入;

5)为了减少合金液的吸气和氧化的污染,应尽快熔化,防止过热,根据需要,有的合金液须加覆盖剂保护;

6)炉料熔化后,进行精炼处理,以净化合金液,并进行精炼效果的检验;

7)根据需要,进行变质处理和细分组织处理以提高性能,并检验处理效果;

8)调整温度,进行浇注。有的合金在浇注前要进行搅拌,以防发生比重偏析。

耐火材料

    铸造工艺中冶炼金属及浇铸成型的过程中离不开高质量的耐火材料,熔化炉及中间铁/钢水包耐火材料的质量将直接影响到金属液体的化学成分,将对铸件的综合质量造成不可挽回的不利影响.

铸造冶炼过程常用耐火材料分类:

耐火砖:硅质砖,高铝砖,刚玉砖,镁砖,镁铝砖,镁碳砖等

不定型耐火材料:捣打料,浇注料,耐火水泥,硅砂,镁砂,涂抹料以及轻质保温料等

信息化

    铸造作为重要的机械工业的基础行业,在信息高速发展的现如今,提高铸造的生产加工效率、生产质量,将是广大铸造工作者的必须要面临的课题.

    历来铸造的毛坯产品废品率居高不下是行业各种铸造方法的通病,怎样更好控制铸造的整个过程显得尤为重要!因此铸造过程模拟软件的出现将会逐步解决这个铸造行业的难题,下一步怎么样将模拟过程优化为更精确的测算工具,怎么样网络化,怎么样利用云计算来更好处理大量的参数数据从而使广大的铸造技术人员能更好共享这些公用数据,

    中国铸造协会,中国铸造学会,中国铸造网都在为铸造行业的信息化不断投入研发力量.

四有素质

    创新是一个行业发展壮大的根本源泉,是一个企业不竭的动力之基,因此铸造产业必须要大力的发展科研创新力量,铸造产业是由各个铸造企业组成的,因此要把创新工作落到实处,任务就落到了各个铸造企业的肩上,铸造企业要创新,须具备四项素质。

    我国的铸造产业要打造“四有”创新企业,即有创新思想、创新计划、创新的制度和体系以及创新的工作方式。创新是一个科学体系,因此我国的铸造企业要有一个完整的创新体系,方能更好的进行创新,铸造企业在创新思想的推动下制定企业的创新计划,在创新制度和体系和保障之下实施创新计划,并以科学的工作方式来进行全局性的指导,以推动企业的创新工作的开展。

    因此,“四有”不仅是推动铸造企业进行创新的原始动力,也是铸造企业更好进行创新的工作的指导方针,所以创新型的铸造企业应具备“四有”素质。

铸造种类

为铸造技术使用最多的材料。

砂模铸造法(Sand Casting)

利用砂作为铸模材料,依不同成份的砂可再细分为湿砂模铸造法(Green Sand Mold)、表面干砂模铸造法(Dry Sand Mold)等等,但并非所有砂均可用以铸造。

    好处是成本较低,因为铸模所使用的沙可重复使用;缺点是铸模制作耗时,铸模本身不能被重复使用,须破坏后才能取得成品。

金属模铸造法(Die Casting)

    利用熔点较原料高的金属制作铸模。其中细分为重力铸造法、低压铸造法和高压铸造法。

受制于铸模的熔点,可被铸造的金属也有所限制。

失蜡法(Investment Casting、Lost-wax casting)

    这方法可以为外膜铸造法和固体铸造法。

    先以蜡复制所需要铸造的物件,然后浸入含陶瓷的池中并待干,使以蜡制的复制品覆上一层陶瓷外膜,一直重复步骤直到外膜足以支持铸造过程(约1/4寸到1/8寸),然后熔解模中的蜡,并抽离铸模。其后铸模需要多次加以高温,增强硬度后方可用以铸造。

    此方法具有良好的准确性,更可用作高熔点金属(如钛)的铸造。但由于陶瓷价格颇高,而且制作需要多次加热和复杂,故成本颇为昂贵。