制造业中的 12 种不同类型的铸造工艺
创建者：
加文·利奥
刊登：
28/03/2024
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内容
隐藏
I.
铸造工艺是什么？
二。
铸造工艺的类型
第三。
将您的铸造需求外包给 Aria Manufacturing。
如果您发现获得与您的产品设计相匹配的理想铸造工艺具有挑战性，那么您并不孤单。铸造过程常常会引起头痛和心痛。
此外，可用的选项太多，可能让人不知所措，让您怀疑是否有更好的方法。但不用担心，今天我们将讨论制造中不同类型的铸造工艺，帮助您在选择时更轻松地做出最佳选择。
什么是 是铸造过程吗？
铸造是将原材料塑造成具有令人难以置信的复杂性和价值的成品的关键过程。从艺术品、建筑用品、汽车金属铸造零件、机械设备、航空航天零件、电子产品到发动机零件，一切都可以通过此过程创建。
该制造过程涉及将液态材料（例如熔融金属、钢或其他材料）倒入专门设计的模具的空腔中并使其凝固，从而将其成型为复杂的固体形状。
凝固后，凝固的部件（也称为铸件）从模具中弹出，经过不同的精加工处理，或用作最终产品。
类型 铸造工艺
根据铸造材料的类型、生产数量、零件形状的复杂程度和精度要求，制造业中有不同类型的铸造工艺。
另一方面，在根据您的制造要求选择正确的铸造工艺类型时，重要的是要考虑它们的优点和缺点。以下列出了不同类型的铸造工艺及其优缺点。
1、砂型铸造工艺
砂型铸造是制造不同重量和尺寸的金属零件的常见生产工艺。它可以使用任何金属合金类型创建复杂、详细的零件。汽缸盖、曲轴和发动机汽缸体等汽车产品都是通过此工艺制造的。
砂型铸造通常使用湿型砂、水玻璃、树脂砂或硅基材料（例如天然或合成砂）制成的模具来形成复杂的金属铸件。铸件的设计旨在通过在工艺冷却阶段允许适度的收缩和柔韧性，最大限度地减少出现裂纹、撕裂或其他缺陷的机会。添加粘土有助于通过更紧密地粘合颗粒来增强沙子。
这种铸造工艺有四个主要步骤：制模、造型、熔化浇注、清理。图案是沙子周围放置的形状。它有两部分：下半部分（下半部分）和上半部分（上半部分）。
当沙子被压缩到足以与图案对齐后，将上模移除并提取。然后，插入额外的嵌件（也称为芯盒），并更换上型箱。
将熔融金属小心地倒入模型中并使其凝固，形成预期的形状。凝固后，取出铸件，修整多余的金属，并清除所有砂子和氧化皮残留物。
优点
就生产成本而言是经济的
允许铸造黑色金属和有色金属材料
您可以制造大型组件
它提供了回收能力
可以加工熔化温度高的金属
缺点
对于预先确定尺寸和重量规格的产品使用此方法需要大量工作。
最终产品通常具有粗糙的表面光洁度
这种铸造方法的精度低于其他铸造工艺类型。
2. 压铸工艺
压铸涉及熔化低熔点金属并将其注入已制成的模具中。模具由钢制成，采用 CNC 加工等尖端技术，确保加工金属部件时的精度、高精度和可重复性。
该铸造过程的第一步是创建一个具有两个部分的可重复使用的钢模具。然后将两个部分紧紧地夹在一起。然后在施加润滑剂后注入熔融金属，这有助于调节其温度并简化铸件从模具中的取出。
压铸有两个主要工序：冷室压铸和热室压铸。每个过程可以处理不同的材料，具体取决于它们的熔点。例如，热室压铸工艺用于处理低熔点材料，如锌、镁、铅和锡。相比之下，冷室压铸是铝的理想选择。
对于熔点较高的合金，不建议使用热室模具，因为这样做会损坏泵，因为金属最终会与其直接接触。它涉及利用液压杆的压力将金属熔化后倒入腔模中。
优点
它提供良好的产品质量和高效率。
非常适合批量生产
它提供高精度和尺寸公差
浇注时流速快
缺点
工具成本比较高
铸件容易产生缩孔和微小气孔。
压铸件塑性低
3. 压力铸造
压力压铸是一种生产净形、精密公差金属部件的制造工艺。该过程涉及将熔融金属（铝、锌或镁）以高速和压力注入钢模具（闭式模具）中。模具的一半是可移动的，而另一半是固定的，两者都安装在铸造机的压板上。
液态金属合金立即凝固形成网状部件，然后将其提取。
根据施加的压力，压力压铸有两种类型：高压压铸（HPDC）和低压压铸（LPDC）。尽管约 50% 的轻金属合金铸造生产使用 HPDC，但它的应用范围更广。
此外，HPDC 对于需要精确公差和复杂几何形状的铸件至关重要。由于额外的压力，金属合金可以被压入模具的复杂特征中。另一方面，LPDC 通常用于较大、不太重要的组件。
优点
它减少了铸造后加工的需要
它提供高精度和尺寸公差
铸造工艺效率高，产品质量好
它提供更快的生产率
缺点
仅限于有色金属材料
涉及高工具成本
4.熔模铸造
熔模铸造也称为失蜡铸造，采用涂有陶瓷材料的一次性蜡模，固化成铸件的形状。
该铸造过程的第一步是制作蜡模，通常由蜡或塑料制成。由于该过程需要精确的测量，多次试验和错误使得熔模铸造成为一种昂贵的制造过程。
将蜡注入模具中，小心取出，然后涂上粘合剂或耐火材料以形成厚壳。此外，多个模型被组装到主浇口上。
外壳硬化后，将模型翻转并在烤箱中加热以去除蜡。将熔化的金属倒入剩余的壳中，凝固成蜡模的形状。此外，耐火壳被折断以露出完成的铸件。
这种铸造工艺通常用于制造发电、汽车和航空航天部件。
优点
它减少了铸造后加工的需要
它提供高精度和尺寸公差
铸造工艺效率高，产品质量好
它提供更快的生产率
缺点
仅限于有色金属材料
涉及高工具成本
5. 金属型铸造
金属型铸造与离心铸造和压铸类似，特别是在可重复使用的模具中。这些模具可由石墨、钢等制成，用于铸造铸铁、铝、锌、铅、镁合金等材料。此外，它对于需要复制或批量生产的项目有多种应用。
用于这种铸造工艺的模具有两个部分，与顶部的用于注入熔融金属的开口紧密配合。当金属凝固时，两个部分分离，露出成品铸件。
永久型铸造的第一步是加热模具，以确保其无湿气，并防止注射熔融金属时热膨胀过程中对模具造成任何损坏。预热还可以防止熔融金属在铸造过程中硬化。
您可以使用重力、真空辅助、压力辅助和中空铸造方法将熔融金属注入模具中。重力法通常是最便宜的。当模具需要相对精细的细节时，低压方法是理想的选择。
当使用真空辅助方法时，从模具中除去空气，形成真空，将已经熔融的金属吸入模具中。低压和真空辅助方法通常适用于细节精细、空间狭小的部件。
另一方面，在搪浆法中，将熔融金属倒入永久模具中，并使其在模具的外表面硬化。一旦表面材料完全凝固，剩余的熔融金属就会被清空，留下空心铸件。
优点
它提供增强的表面光洁度和尺寸精度
该工艺提供了高生产率
该工艺可生产各种尺寸和形状的零件
它使用可重复使用的模具
缺点
初始模具成本较高
它提供有限的复杂性
更改设计可能既耗时又昂贵
6. 离心铸造
离心铸造（以前称为 deLavaud 工艺）依靠旋转模具中产生的重力来生产铸铁管等长圆柱形零件。
离心铸造涉及将熔融金属倒入垂直或水平旋转的模具中，模具封闭在水喷雾或水套中。使用钢包通过槽将熔融金属小心地注入模具中。当熔融金属进入铸件时，它会延伸到模具的两端。但首先，它被舀入钟罩中，从钟罩中进入铸件并继续进入模具直至整个长度。
离心运动迫使熔融金属流向模具壁，使其硬化成管子。除管道外，离心铸造还可制造缸套、飞轮、轴对称零件等。
优点
它提供增强的表面光洁度和尺寸精度
该工艺提供了高生产率
该工艺可生产各种尺寸和形状的零件
它使用可重复使用的模具
缺点
初始模具成本较高
它提供有限的复杂性
更改设计可能既耗时又昂贵
7. 真空铸造
真空、聚氨酯或聚氨酯铸造通常使用硅胶模具在真空中生产塑料和橡胶部件。硅胶模具采用 3D 成型，遵循传统的注塑成型工艺制成。
在此铸造过程中，模型会安装镶件、型芯和浇口，然后放入铸造箱中。然后，添加冒口，使空气从模具中逸出。然后将硅胶倒在主模型上并放入铸造盒中，覆盖模型并填充它。
在 40° C (104° F) 下固化 8 小时或更长时间后，取出浇注箱和冒口。然后使用波浪图案切割固化的模具，以露出零件的阴腔。波浪图案通常确保铸造过程中半模的正确对齐。
然后在浇注碗中制备零件的树脂并按等比例混合。然后将树脂混合物在真空下倒入模具中，以避免出现空隙或气穴。
一旦树脂被浇注，模具就会在温控室中固化，然后从模具中取出。然后，将浇口和冒口从成品零件的铸件上移除，并对任何粗糙表面或缺陷进行处理和精加工。
优点
非常适合小批量生产
它提供了改进的机械性能和表面质量
无需昂贵、复杂的工具精加工
可对产品进行热处理和焊接
缺点
这种金属铸造工艺中使用的模具寿命短
铸件可能存在空心问题
8. 石膏铸造
这种铸造工艺与砂型铸造非常相似。模型通常涂有抗粘剂化合物，以防止其粘在模具上。
该模具是用石膏或硫酸钙石膏与石棉、滑石、硅酸钠、沙子和水混合制成的。这些成分的混合物形成了喷洒在模型上的浆料，该浆料已经喷洒了抗粘剂以防止灰泥粘在模型上。
将模具从模型上取下并干燥。干燥后，组装模具和型芯，并将熔融金属倒入其中。当金属凝固和硬化时，小心地打碎模具以露出最终的铸件。
优点
它可以铸造薄壁的复杂形状。
它生产的铸件具有光滑的表面光洁度。
它提供了更高水平的尺寸精度。
缺点
铜基和铝合金的应用有限
不推荐用于高熔点材料
石膏模铸造工艺有点贵
9. 连续铸造
连续铸造有两种方法：水平和垂直。两种方法均可生产六边形、矩形、正方形、齿轮齿和其他几种形状。在这种铸造工艺中，熔融金属通过模具顶部的孔从感应炉直接倒入模具中。
模具周围通常有水冷夹套，使熔融金属快速凝固。此外，模具上方的熔融金属充当冒口，保持模具充满以防止收缩。
熔融金属凝固后通过模具底部被机械设备顶出。金属的喷射通常受到控制，直到达到所需的长度并被切断。该工艺产生的铸件具有均匀、细晶粒结构、良好的物理性能和高密度。
优点
该工艺节省金属，提高产量
由于连续生产而降低成本
它提供各种尺寸范围的铸造产品
缺点
仅铸造简单形状
需要对模具进行连续冷却
10. 重力铸造
重力压铸涉及将熔融金属直接从钢包倒入模具型腔中。该铸造工艺的主要概念是利用重力填充模具型腔。模具通过一个或多个通道加载最小的湍流，以减少发泡和氧化。
最小的湍流还有助于减少夹杂物和孔隙率，从而为最终产品提供最佳性能。此外，模具倾斜可产生更致密、具有刚度和高强度的高质量铸件，使该铸造工艺成为悬架和制动系统的理想选择。
虽然该工艺有水平和垂直模具开口，但倾斜技术是使用最多的。 0/90° 或 0/120° 的倾斜倾角决定了铸造期间有多少金属流入模具。
优点
它提供增强的表面光洁度和机械性能
铸造产品公差紧、精度高
薄壁制品的生产
它使用可重复使用的模具，节省时间并提高生产率。
缺点
所用模具的制造成本较高
铸造复杂产品并不容易
11. 消失模铸造
消失模铸造工艺与熔模铸造类似，但使用泡沫代替蜡来制造模具。铸造模具由聚苯乙烯泡沫制成，由泡沫块形成，或通过注射成型工艺制成。
用于该铸造工艺的工具包括形成泡沫模型的分室铝模具。泡沫模型通常涂有多孔陶瓷耐火涂层，以在所用的湿型砂和泡沫表面之间形成屏障。此外，涂层还可以使汽化泡沫中的气体逸出。
一旦砂子牢固压实并且泡沫模型的压痕被包在砂子中，熔融金属就会被注入模具中，导致泡沫模型在模具填充时蒸发。立即开始冷却，熔融金属形成晶体，直到整个图案凝固。
铸件足够硬化后，将冷却的金属从砂模中取出。然后将完全成型的部件进行后处理以完善铸件。在此铸造过程中，有不同类型的后处理，包括去除冒口和流道，并对铸件进行研磨或喷砂，以达到所需的形状、光滑度和公差。
优点
对于大批量生产来说相对具有成本效益
该工艺提供清洁生产
它允许灵活的设计
该工艺提供高精度铸造
缺点
小批量生产导致模型成本高
许多生产流程导致交货时间更长
12. 外壳成型
顾名思义，壳模成型涉及硬化的砂壳和以预期铸件形式创建的两件式金属模型。
该过程的第一步需要加热两件式模型并涂上润滑剂以方便拆卸。加热后的模型被固定在装有沙子和热处理树脂混合物的垃圾箱上。翻转翻斗箱，使砂树脂混合物覆盖两件式图案。
当周围的壳和每个图案的一半完全固化时，将壳从图案上移除。此外，两个半壳被夹紧在一起以形成完整的壳模。
熔融金属可以通过浇注系统从钢包方便地倒入模具型腔中。填充模具型腔后，熔融金属冷却并硬化成最终铸件的形状。
最后一步是打破模具以露出铸件。进行修整和清洁以去除模具中的任何沙子以及进料系统中的任何多余金属。
优点
它允许铸造薄而复杂的零件
该过程需要更少的劳动力
生产具有光滑表面光洁度和尺寸精度的铸件
适用于黑色金属和有色金属
缺点
不适合小规模生产
铸件的重量和尺寸限制
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作者
加文·利奥 是 Aria 的技术作家 8年工程经验，精通各种材料的加工特性和表面光洁度工艺。并参与开发了100多个复杂注塑和数控加工项目。他热衷于分享他的知识和经验。